一种多通道时间间隔测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多通道时间间隔测量系统，包括单片机核心控制单元、接口BNC、恒温晶振、SPI串行接口及系统总线，其特征在于：还包括时间间隔测试单元；所述接口BNC与时间间隔测试单元的输入端相连，时间间隔测试单元的输出端通过SPI总线与单片机核心控制单元相连；所述时间间隔测试单元由FPGA模块与至少1个的TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连。本实用新型专利技术具有多功能、多通道、大量程的时间间隔测量技术效果，满足时间间隔测量应用领域新的需要，多功能的测量使得测试更加方便，多通道的测量使得测量方法更有效率。

A multi channel time interval measurement system

The utility model discloses a multi-channel time interval measurement system, which comprises a single chip microprocessor core control unit, an interface BNC, a constant temperature crystal oscillator, a SPI serial interface and a system bus, and is characterized by: a time interval test unit is also included; the interface BNC is connected with the input end of the time interval test unit, and the time interval test is carried out. The output end of the unit is connected with the MCU core control unit through SPI bus. The time interval test unit consists of a FPGA module and at least one TDC module. The second output end of the FPGA module is connected with the second input end of the TDC module. The first output end of the FPGA module and the first output end of the TDC module are connected with the MCU. The core control unit is connected through the SPI bus. The utility model has the technical effect of multi-function, multi-channel and large-range time interval measurement, and meets the new needs in the application field of time interval measurement. The multi-function measurement makes the test more convenient, and the multi-channel measurement makes the measurement method more efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种多通道时间间隔测量系统
本技术涉及测试
，尤其涉及一种多通道时间间隔测量系统。
技术介绍
时间的单位秒(s)是现行国际单位制中7个基本单位之一，时间测量历史悠久、情况复杂、是目前测量精度最高的一个单位。时间是连续流逝的物理量，在时间频率测量领域，时间一是表现为时间轴上的某一个时刻，反应物理事件在什么时候发生；二是表现为一个时间段，即两个时刻之间的时间间隔，反应某个物理事件发生持续了多久。因此，时间间隔测量的目的是为了鉴别某个物理事件从开始时刻到结束时刻持续的时间段。时间间隔的测量一般是以稳定周期性发生的物理事件为基础，通过累积稳定的周期来进行的。时间间隔测量历史悠久，先后经历了原始测量阶段、天文学测量阶段、电子学测量阶段，测量精度越来越高，从最初的粗略统计年月日的测量，已经发展到了精密时间间隔测量的阶段。随着科学技术的不断进步，各个应用领域对时间间隔测量的高精度、高可靠性、多通道的要求也越来越高，因此，多通道精密时间间隔测量的研究意义重大。在现代许多的科学研究和工程实践当中,经常需要对两个或者多个物理事件之间的时间间隔进行精密测量。然而,随着近几年的发展,虽然出现了各式各样的时间间隔测量设备,但大多数都是针对两个物理事件的,如果要对多个物理事件间的时间间隔进行并行测量,就必须使用多个测量设备,显得相当烦琐。此外,很多时间间隔测量设备都有一定的量程限制,在实际的应用中有时候会受困于测量量程的瓶颈,从而给精密时间间隔测量技术的应用带来不便,因此测量量程的扩展也显得有所必要。另外针对某些特殊行业比如兵器行业，需要对导弹引信、炸弹爆炸时间，雷管爆炸传输时间等进行测量，就需要专门设计干接点的测量接口。在科学技术研究和工程应用领域，很多时候我们不仅仅只在一处用到时间间隔测量设备，有时需要多个信号和同一个参考信号进行比对，例如，在卫星时间比对过程中，多颗卫星传递过来的时间要和同一台原子钟的时间进行比对，如果采用SR620计数器这样的双通道测量设备，便只能一路一路地进行比对，显然达不到同时性的要求，但采用多通道的时间间隔测量系统，便可以实现同时进行多路信号和参考信号进行比对。这样，既不用采用脉冲分配放大器将原子钟的信号分成多路，也不用采用多台时间间隔测量设备更加高效。激光测距是采用时间间隔测量设备测量发射光和反射光之间的时间差来确定距离的，如果要采用同一台设备测量参考位置和多个目标位置的距离，采用双通道的方法便要进行多次测量，但采用了多通道时间间隔测量设备，一次发射光就可以测量参考位置和多个目标位置之间的距离。在高能物理实验中，多通道精密时间间隔测量应用最为普遍，高能物理实验是通过测量粒子的寿命来识别粒子的，实验中的粒子往往都是很多的，如果要测量很多粒子的寿命，在开始实验时就需要运用很多双通道的时间间隔测量设备，如果采用多通道的时间间隔测量系统，就大大降低了时间间隔测量设备的数目，而且结果也更加准确。大量程的时间间隔测量能够保证系统测量更长的时间间隔，在激光测距中就能测量更长的距离，在高能物理实验中就能识别寿命很长的粒子，在导航定位中就能区别更大的空间范围。测量量程的大小表明了时间间隔在各个应用领域应用范围的大小，测量量程越大，时间间隔测量应用的范围就越宽泛，显然，大量程的时间间隔测量在实际的应用中具有重要的意义。多功能的时间间隔测量保证用户只需要一台设备就可以同时测量单通道时间间隔，双通道时间间隔，多通道时间间隔，单次测量，连续测量，上升沿，下降沿等触发方式，还可以选择干接点或者TTL信号测量。精密时间间隔测量在多通道大量程时间间隔测量中很少有单位可以实现，一般的测量精度都在ns量级，测量范围都在1s以内，无法满足工业测量需要。综上所述，随着科学技术的进步，各个应用领域对时间间隔的测量的要求已经不仅仅局限于高精度、高可靠性的要求了，只有多功能、多通道、大量程的时间间隔测量技术才能够满足时间间隔测量应用领域新的需要，多功能的测量使得测试更加方便，多通道的测量使得测量方法更有效率，大量程的测量使得测量的范围更加宽泛，对时间间隔测量技术在科学研究和工程领域的应用都有积极作用，因此，多功能、多通道、大量程的精密时间间隔测量技术的研究意义重大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种多通道时间间隔测量系统。本技术提供一种多通道时间间隔测量系统，采用如下技术方案：一种多通道时间间隔测量系统，包括单片机核心控制单元、接口BNC、恒温晶振、SPI串行接口及系统总线，还包括时间间隔测试单元；所述接口BNC与时间间隔测试单元的输入端相连，时间间隔测试单元的输出端通过SPI总线与单片机核心控制单元相连；所述时间间隔测试单元由FPGA模块与至少1个的TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连，所述FPGA模块的第一输入端、TDC模块的第一输入端与接口BNC相连；所述恒温晶振与FPGA模块相连。进一步的，所述系统还包括高速电子切换开关、电源单元；所述接口BNC与高速电子切换开关相连，所述高速电子切换开关与单片机核心控制单元、电源单元、GND相连。优选的，所述单片机核心控制单元由单片机、显示屏组成；所述单片机与显示屏、时间间隔测试单元、高速电子切换开关相连。所述单片机为ARM。进一步的，所述时间间隔测试单元由FPGA模块与1个TDC模块组成。进一步的，所述时间间隔测试单元由FPGA模块与36个TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与各个TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、各个TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连，所述FPGA模块的第一输入端、各个TDC模块的第一输入端与接口BNC相连。进一步的，所述时间间隔测试单元由FPGA模块与128个TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与各个TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、各个TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连，所述FPGA模块的第一输入端、各个TDC模块的第一输入端与接口BNC相连。与相关技术相比，本技术具有如下技术效果：本技术具有多功能、多通道、大量程的时间间隔测量技术效果，满足时间间隔测量应用领域新的需要，多功能的测量使得测试更加方便，多通道的测量使得测量方法更有效率，大量程的测量使得测量的范围更加宽泛，对时间间隔测量技术在科学研究和工程领域的应用都有积极作用。同时，本技术可以无限扩张测量范围，目前实现的测量范围为0.1ns～99999.9999999999s，即实现了高精密测量，也实现超宽范围测量，并且可以测量TTL信号和干接点信号。附图说明图1为本技术实施例1的原理图；图2为本技术实施例2的原理图；图3为本技术测量方法的原理图；图4为本技术测量方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图和实施方式对本技术作进一步说明。如图3所示，本技术的时间间隔测量原理是，当需要测量两路信号(多通道也一样)，采用FPGA模块进行粗侧，FPGA模块使用的采样时钟信号周期为T0，测得的被测信号1和被测信号2之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道时间间隔测量系统，包括单片机核心控制单元、接口BNC、恒温晶振、SPI串行接口及系统总线，其特征在于：还包括时间间隔测试单元；所述接口BNC与时间间隔测试单元的输入端相连，时间间隔测试单元的输出端通过SPI总线与单片机核心控制单元相连；所述时间间隔测试单元由FPGA模块与至少1个的TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连，所述FPGA模块的第一输入端、TDC模块的第一输入端与接口BNC相连；所述恒温晶振与FPGA模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种多通道时间间隔测量系统，包括单片机核心控制单元、接口BNC、恒温晶振、SPI串行接口及系统总线，其特征在于：还包括时间间隔测试单元；所述接口BNC与时间间隔测试单元的输入端相连，时间间隔测试单元的输出端通过SPI总线与单片机核心控制单元相连；所述时间间隔测试单元由FPGA模块与至少1个的TDC模块组成，所述FPGA模块的第二输出端与TDC模块的第二输入端相连，所述FPGA模块的第一输出端、TDC模块的第一输出端与单片机核心控制单元通过SPI总线相连，所述FPGA模块的第一输入端、TDC模块的第一输入端与接口BNC相连；所述恒温晶振与FPGA模块相连。2.如权利要求1所述的一种多通道时间间隔测量系统，其特征在于：所述系统还包括高速电子切换开关、电源单元；所述接口BNC与高速电子切换开关相连，所述高速电子切换开关与单片机核心控制单元、电源单元、GND相连。3.如权利要求1或2所述的一种多通道时间间隔测量系统，其特征在于：所述单片机核心控制单元由单片机、显示屏组成；所述单片机与显示屏、时间间隔测试单元、高速电子切换开关相连。...

【专利技术属性】
技术研发人员：马战国，
申请(专利权)人：西安同步电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61