[发明专利]高精度脉冲时间间隔测量方法与电路

权利要求书

1.基于鉴相鉴频器和真有效值转换器的高精度脉冲时间间隔测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.选取一个ECL集成鉴相鉴频器，使其Vcc接+5V，Vee接地，工作于PECL逻辑状态，其两个脉冲输入端分别为R、V；选取四个同型号转换型直流继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4)；

b.将两路待测同频率脉冲信号中的一路从输入1端子引入，经过第一耦合与限幅电路，输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端R；待测脉冲信号中的另一路从输入2端子引入，经过第二耦合与限幅电路后，输入到ECL集成鉴相鉴频器的输入端V；

c.所述ECL集成鉴相鉴频器的输出端U接到继电器J1(1)的中间触点Z1，继电器J1(1)的常闭触点B1连接到继电器J2(2)的常闭触点B2，继电器J1(1)的常开触点A1经过隔直流电容C2连接到第一真有效值转换器的输入端，第一真有效值转换器的输出端连接到继电器J2(2)的常开触点A2，继电器J2(2)的中间触点Z2连接到第一A/D转换器的模拟电压输入端；

d.所述ECL集成鉴相鉴频器的另一个输出端接到继电器J3(3)的中间触点Z3，继电器J3(3)的常闭触点B3连接到继电器J4(4)的常闭触点B4，继电器J3(3)的常开触点A3经过隔直流电容C3连接到第二真有效值转换器的输入端，第二真有效值转换器的输出端连接到继电器J4(4)的常开触点A4，继电器J4(4)的中间触点Z4连接到第二A/D转换器的模拟电压输入端；

e.选取一个数字信号处理器DSP，通过继电器控制电路控制继电器J1(1)、J2(2)、J3(3)、J4(4)的触点切换，并对第一A/D转换器和第二A/D转换器的输出数字量进行测算；

f.将一个频率为1kHz的已知标准方波信号同时加到所述输入1端子和输入2端子，DSP控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通、继电器J3(3)的中间触点Z3与常闭触点B3连通、继电器J4(4)的中间触点Z4与常闭触点B4连通，使得所述集成鉴相鉴频器U端输出的低电平电压送到第一A/D转换器的模拟电压输入端，所述集成鉴相鉴频器端输出的高电平电压送到第二A/D转换器的模拟电压输入端；DSP将第一A/D转换器输出的数字量换算成电压值，并记录此低电平电压U_L；DSP将第二A/D转换器输出的数字量换算成电压值，并记录此高电平电压U_H；DSP根据公式U_m＝U_H-U_L计算得到所述集成鉴相鉴频器输出鉴相脉冲的幅值U_m；

g.将两路待测同频率脉冲信号分别从所述输入1端子和输入2端子引入，DSP控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常闭触点B1连通、继电器J2(2)的中间触点Z2与常闭触点B2连通、继电器J3(3)的中间触点Z3与常闭触点B3连通、继电器J4(4)的中间触点Z4与常闭触点B4连通，DSP读取第一A/D转换器输出的数字量，换算成电压值，经过3以上次数的读取与换算，如果每次得到的电压值都相同并与所述低电平电压U_L相同，DSP再读取第二A/D转换器输出的数字量，换算成电压值，经过3以上次数的读取与换算，如果每次得到的电压值都相同并与所述高电平电压U_H相同，则DSP判断两路待测脉冲信号相位差θ为零；

h.在步骤g中，如果DSP多次读取并换算出的第一A/D转换器输出电压值都相同并与所述高电平电压U_H相同，而DSP多次读取并换算出的第二A/D转换器输出电压值都相同并与所述低电平电压U_L相同，则DSP判断两路待测信号相位差θ为π；

i.在步骤g中，如果DSP多次读取并换算出的第一A/D转换器输出电压值是变化的，则DSP控制继电器J1(1)的中间触点Z1与常开触点A1吸合、继电器J2(2)的中间触点Z2与常开触点A2吸合；DSP再读取第一A/D转换器输出的数字量，并换算成电压值，此电压值即为所述集成鉴相鉴频器U端输出的相位差脉冲电压有效值U₁，DSP记录此电压有效值U₁，并判断所述输入1端子引入的脉冲信号相位超前所述输入2端子引入的脉冲信号相位；DSP根据下述公式计算得到两路待测脉冲信号的相位差θ：

j.在步骤g中，如果DSP多次读取并换算出的第二A/D转换器输出电压值是变化的，则DSP控制继电器J3(3)的中间触点Z3与常开触点A3吸合、继电器J4(4)的中间触点Z4与常开触点A4吸合；DSP再读取第二A/D转换器输出的数字量，并换算成电压值，此电压值即为所述集成鉴相鉴频器端输出的相位差脉冲电压有效值U₂，DSP记录此电压有效值U₂，并判断所述输入1端子引入的脉冲信号相位滞后所述输入2端子引入的脉冲信号相位；DSP根据下述公式计算得到两路待测脉冲信号的相位差θ：公式中的负号表示所述输入1端子引入的脉冲信号相位滞后所述输入2端子引入的脉冲信号相位；

k.将其中一路待测输入脉冲连接到可编程分频器的输入，分频器的输出连接到DSP的一个GPIO引脚A；

l.DSP预置所述可编程分频器的分频比n；输入到GPIO引脚A的脉冲上升沿启动DSP定时器，GPIO引脚A的下一个脉冲上升沿使DSP定时器停止，记录定时器数据；重复3以上次数的测量，由DSP计算取平均值得到分频器输出脉冲的周期T₀；DSP根据下述公式计算得到待测脉冲信号的周期T：

m.DSP根据测得的相位差θ和周期T，依据公式：计算得到两路输入脉冲信号的时间间隔Δt，将测量结果送到显示器显示。