[发明专利]精确时间测量的方法及测量电路

权利要求书

1.一种精确时间测量的方法，其特征在于步骤为：

①、接入外部基准1PPS脉冲信号、待测事件信号和10MHz频率标准信号，提取基准1PPS脉冲上升沿后的参考时钟的第一个脉冲作为测量脉冲A，提取待测事件脉冲上升沿后的参考时钟的第一个脉冲作为测量脉冲B；

②、通过计算得到测量脉冲A和测量脉冲B的时间间隔作为待测事件的粗差时间T₀；

③、通过延迟线法分别得到测量脉冲A与10MHz频率标准信号的时间间隔T₁和测量脉冲B与10MHz频率标准信号的时间间隔T₂；

④、待测事件发生的精确时刻t_e由下式(1)得到：

t_e＝t_1PPS+T₀+T₁-T₂    (1)

其中t_1PPS为基准1PPS的时间码。

2.根据权利要求1所述的精确时间测量的方法，其特征在于所述步骤③中延迟线法，采用带延迟线自校的时间间隔测量法，其步骤为：

①、启动脉冲到达，通过第一脉冲选择单元接入延迟线进行延迟；

②、停止脉冲到达，通过第二脉冲选择单元控制D触发器锁存延迟线状态，同时停止脉冲触发计算处理单元的读取中断；

③、通过编码处理单元检测并记录D触发器锁存的启动脉冲上升沿到达的延迟单元的位置，即启动脉冲经过的延迟单元的数量，形成编码数据；

④、通过计算处理单元的读取中断程序通过数据总线接口从编码处理单元读取编码数据，并存入测量间隔寄存器中；

⑤、通过计算处理单元启动延迟线自校过程，即：自校复位→自校使能，控制自校脉冲产生单元产生延迟线自校所需的标准间隔的启动脉冲和停止脉冲，此时由于自校使能＝1，接入延迟线的是自校脉冲产生单元产生的启动脉冲和停止脉冲；

⑥、通过计算处理单元等待读取中断，然后中断程序通过数据总线接口从编码处理单元读取编码数据，并存入自校间隔寄存器中；

⑦、通过计算处理单元控制停止自校，置自校使能＝0，同时对256个D触发器进行复位；

⑧、计算处理单元根据测量间隔寄存器和自校间隔寄存器中的数值，计算精确的时间间隔值T₁和T₂并输出。

3.根据权利要求1或2所述的精确时间测量的方法，其特征在于：在步骤②中，粗差时间T₀通过计数器得到，当测量脉冲A对计数器进行清零后，以10MHz即周期Tc＝1*10^-7秒的工作时钟开始计数，测量脉冲B到达时，停止计数并将计数值Acnt输出，待测事件的粗差时间值通过下式(2)得到：

T₀＝(Acnt+1)*Tc    (2)。

4.一种精确时间测量的电路，其特征在于它包括：

测量脉冲提取模块A和测量脉冲提取模块B，均由D触发器、与门和反相器组成，外部通过信号线接入参照脉冲和参考时钟，向外通过信号线输出测量脉冲，内部通过信号线实现互连，用于完成对参照脉冲上升沿后的参考时钟的第一个脉冲的提取；

粗差测量模块，由粗差计数器单元和粗差计算单元组成，两单元之间通过数据总线实现互连，用于完成由测量脉冲提取模块A和测量脉冲提取模块B输入的测量脉冲的时间间隔的计数测量；

精密测量模块A和精密测量模块B，均由计算处理单元、自校脉冲产生单元、第一脉冲选择单元、第二脉冲选择单元、串接的256个延迟单元、串接的256个D触发器和编码处理单元组成，各单元间通过数据总线接口和信号线连接，完成启动脉冲和停止脉冲时间间隔的精确测量；该模块通过信号线和数据总线接口从外部接入启动脉冲、停止脉冲、10MHz频率标准和自校设置参数，通过数据总线接口向外输出精确时间间隔测量值；

时标处理模块，通过数据总线接口接收基准1PPS的时间码t_1PPS、粗差测量模块的粗差时间值T₀、精密测量模块A的时差T₁值以及精密测量模块B的时差T₂值，放到内部存储器中，由此得到完成事件发生的精确时刻t_e，通过数据总线接口输出给应用对象。