CN203191708U - 一种精密时间间隔测量仪 - Google Patents

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刘晓京
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Abstract

本实用新型公开了一种精密时间间隔测量仪，结构中包括FPGA模块、外部时钟、时间展宽器和上位机，FPGA模块的结构中包括四组独立的循环计数器和闸门计数器以及一个倍频器，FPGA模块连接有四条相互独立的信号采集通道，每条信号采集通道连接有一个循环计数器、一个时间展宽器和一个闸门计数器，外部时钟与倍频器连接，FPGA模块与上位机进行通讯连接。本实用新型能够解决现有技术的不足，通过将外部时钟信号通过倍频器倍频，并使用循环计数器和闸门计数器进行两次测量，实现了皮秒级的时间测定，通过使用互相独立的信号采集通道，避免了不同信号间的干扰，实现了对单路信号任意相位和频率变化的实时测量。

Description

一种精密时间间隔测量仪
技术领域
本实用新型涉及一种计时测量装置，尤其是一种精密时间间隔测量仪。
背景技术
在计时测量设备中，计时的精确性是体现整体设备性能的重要指标。现在市场上销售的普通计时检测设备无法进行皮秒级的时间测定，并且对信号整周期的变化没有反映，不适合用于信号相位发生较大突跳的场合。对不同频的两个信号进行测量时，测量得到的数据杂乱无章。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种精密时间间隔测量仪，能够解决现有技术的不足，通过将外部时钟信号通过倍频器倍频，并使用循环计数器和闸门计数器进行两次测量，实现了皮秒级的时间测定，通过使用互相独立的信号采集通道，避免了不同信号间的干扰，实现了对单路信号任意相位和频率变化的实时测量。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
一种精密时间间隔测量仪，结构中包括FPGA模块、外部时钟、时间展宽器和上位机，FPGA模块的结构中包括四组独立的循环计数器和闸门计数器以及一个倍频器，FPGA模块连接有四条相互独立的信号采集通道，每条信号采集通道连接有一个循环计数器、一个时间展宽器和一个闸门计数器，外部时钟与倍频器连接，FPGA模块与上位机进行通讯连接。
作为优选，所述外部时钟的频率为10MHz，所述倍频器的倍频系数为10倍频。
作为优选，所述时间展宽器的展宽系数为1000。
作为优选，所述循环计数器的计时分辨率为10ns，所述闸门计数器的计时分辨率为10ps。
作为优选，所述FPGA模块与上位机通过通讯母板进行通讯。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本实用新型将10MHz的外部时钟通过倍频后达到100MHz，并利用10ns分辨率的循环计数器和10ps分辨率的闸门计数器对信号进行两次测量定，使得测定精度达到了皮秒级。通过使用互相独立的信号采集通道，避免了不同信号间的干扰，实现了对单路信号任意相位和频率变化的实时测量。
附图说明
图1是本实用新型一个具体实施方式的原理图。
图中：1、FPGA模块；2、外部时钟；3、时间展宽器；4、上位机；5、信号采集通道；6、通讯母板；11、循环计数器；12、闸门计数器；13、倍频器。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的结构中包括FPGA模块1、外部时钟2、时间展宽器3和上位机4，FPGA模块1的结构中包括四组独立的循环计数器11和闸门计数器12以及一个倍频器13，FPGA模块1连接有四条相互独立的信号采集通道5，每条信号采集通道5连接有一个循环计数器11、一个时间展宽器3和一个闸门计数器12，外部时钟2与倍频器13连接，FPGA模块1与上位机4进行通讯连接。
值得注意的是，所述外部时钟2的频率为10MHz，所述倍频器13的倍频系数为10倍频。
值得注意的是，所述时间展宽器3的展宽系数为1000。
值得注意的是，所述循环计数器11的计时分辨率为10ns，所述闸门计数器12的计时分辨率为10ps。
此外，所述FPGA模块1与上位机4通过通讯母板6进行通讯。
本实用新型的工作原理是：外部时钟2将10MHz频率的信号输入FPGA模块1后，通过倍频器13变为100MHz的时钟信号。循环计数器11在时钟信号的控制下，对从信号采集通道5进入的信号进行第一次测定。而后，将小于10ns时长的剩余信号在时间展宽器3进行信号展宽，然后进入闸门计数器12进行第二次测定，将测定结果精确到皮秒级。测定后的数据通过通讯母板6传输到上位机4中进行存储分析。本实用新型将10MHz的外部时钟2通过倍频后达到100MHz，并利用10ns分辨率的循环计数器11和10ps分辨率的闸门计数器12对信号进行两次测量定，使得测定精度达到了皮秒级。通过使用互相独立的信号采集通道5，避免了不同信号间的干扰，实现了对单路信号任意相位和频率变化的实时测量。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种精密时间间隔测量仪，其特征在于：结构中包括FPGA模块(1)、外部时钟(2)、时间展宽器(3)和上位机(4)，FPGA模块(1)的结构中包括四组独立的循环计数器(11)和闸门计数器(12)以及一个倍频器(13)，FPGA模块(1)连接有四条相互独立的信号采集通道(5)，每条信号采集通道(5)连接有一个循环计数器(11)、一个时间展宽器(3)和一个闸门计数器(12)，外部时钟(2)与倍频器(13)连接，FPGA模块(1)与上位机(4)进行通讯连接。
2.根据权利要求1所述的精密时间间隔测量仪，其特征在于：所述外部时钟(2)的频率为10MHz，所述倍频器(13)的倍频系数为10倍频。
3.根据权利要求1所述的精密时间间隔测量仪，其特征在于：所述时间展宽器(3)的展宽系数为1000。
4.根据权利要求1所述的精密时间间隔测量仪，其特征在于：所述循环计数器(11)的计时分辨率为10ns，所述闸门计数器(12)的计时分辨率为10ps。
5.根据权利要求1所述的精密时间间隔测量仪，其特征在于：所述FPGA模块(1)与上位机(4)通过通讯母板(6)进行通讯。
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