[发明专利]基于相位调制的高精度时间间隔测量方法

摘要

本发明公开的基于相位调制的高精度时间间隔测量方法，通过时钟数字移相控制，将一路高频、低抖动时钟转换为N路频率相同且具有固定相位差的时钟信号，作计数器基准时钟，驱动计数器在N路时钟周期内分别计数，利用时钟相位信息提取测量误差最小的两路时钟信号，结合时钟周期及计数值，计算出时间间隔测量值。与单一时钟计数比，有效减少了测量的原理误差，能将测量分辨率提高到参考时钟的1/n。测量装置按信号处理顺序依次接有信号调理模块、FPGA模块、单片机模块和显示电路模块，在一定晶振频率下，实现了测量精度高，测量分辨率高，测量速度快，实时显示，工作稳定、可靠，而且易于在FPGA内集成，扩展灵活。可用于高速运动中的速度测量。

主权项

1.一种基于相位调制的高精度时间间隔测量方法，其特征在于：通过时钟数字移相控制，将一外部高精度时钟转换为N路频率相同且具有固定相位差的多路时钟信号，以此作为计数器的基准时钟，驱动计数器在N路时钟信号内分别计数，具体的相位调制和测量过程包括：步骤1.利用信号调理电路分别对两个区截装置产生的信号进行滤波、放大、整形，获得两个具有一定幅度值的方波脉冲信号，之后将这两个方波脉冲信号进行整合，获得待测时间间隔信号T，T为具有一定宽度、边沿陡峭的方波脉冲信号；步骤2.外部高精度晶振1进行倍频、去抖动，得到高频时钟信号，对此高频时钟信号通过移相控制，产生N路频率相同具有固定相位差的多路时钟信号；步骤3.在待测时间间隔信号T内用获得的N路时钟信号分别驱动计数器，获得各自对应的计数值，形成计数集；步骤4.用N路时钟信号分别与待测时间间隔信号T比较，对完整周期的时钟信号分别计数；步骤5.N路时钟信号分别与时间间隔信号T进行比较并找出两个非完整周期信号中的最小间隔信号，将N路时钟中具有最小间隔信号的记为第l路和第m路，1≤l＜m≤n，时间间隔信号T的上升沿和下降沿与N路时钟信号中最小间隔信号的相位分别为其中，是时间间隔信号T上升沿与紧接着的基准时钟信号上升沿之间间隔最小的信号相位，是时间间隔信号T下降沿与紧接着的基准时钟信号上升沿之间间隔最小的信号相位；步骤6.若对第m路完整周期时钟信号的脉冲计数值为N_m，则时间间隔测量值为式中，T_P为频率相同具有固定相位差的N路时钟的时钟周期。