一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器，采用三角波发生装置、数据采集装置和数据接收与处理装置测量第一触发信号的触发沿与第二触发信号的触发沿的时差信息，其特征在于三角波发生装置输出对称的正三角波电压模拟信号；第一触发信号的触发沿或第二触发信号的触发沿到来时，数据采集装置的A/D转换器采集并保持此刻的对称的正三角波电压模拟信号的电压值；第一触发信号的触发沿到第二触发信号的触发沿的时间内，数据采集装置的信号波峰波谷计数器记录对称的正三角波电压模拟信号的波峰和波谷的信息；数据接收与处理装置接收并处理上述数据，得到时间数字转换结果。本发明专利技术可以应用到激光测距和激光三维测量相关领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种时间数字转换器，特别是一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器。
技术介绍
为了满足不同应用需求，人们发展了不同的时间数字转换方法，从设计思想上分为三种直接计数法、延迟线法和时间幅度变换法。直接计数法原理简单，但计数器工作需要的时钟频率难以做到很高，这直接影响了转换精度。延迟线法利用半导体工艺易于制作和集成，转换精度高，但测量时间的动态范围受到限制。时间幅度变换法利用时间间隔长度与某种物理量幅度变化量的对应关系，通过测量幅度变化量，间接计算出时间间隔长度。最常用的是RC电路，对电容进行充放电，测量电容两端电压的变化量。普通的RC电路存在电容漏电，电容放电时间长等问题，后来提出了改进型的RC电路以及能获取较高转换精度的时间放大技术，但总体来说，这种方法虽然能获得较高的转换精度，但存在较大的死区时间(测量间隔时间)以及测量时间动态范围小的缺点。
技术实现思路
为了解决传统时间幅度变换法中存在的诸多缺点，本专利技术提供了一种基于时间幅度变换的时间数字转换器，利用对称的正三角波电压模拟信号的特性，先将被测时间长度转换为对称的正三角波电压模拟信号的电压变化量，然后处理获取的电压数据，最终得到时间数字转换的结果。本专利技术提供的一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器，采用如下技术方案一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器，采用三角波发生装置、数据采集装置和数据接收与处理装置测量第一触发信号的触发沿与第二触发信号的触发沿的时差信息，其特征在于所述三角波发生装置包括三角波发生器及其控制电路；所述数据采集装置包括A/D转换器和信号波峰波谷计数器；所述数据接收与处理装置包括数据转换传输装置与数据计算装置；所述三角波发生器在控制电路的控制下输出对称的正三角波电压模拟信号；所述数据采集装置采集所述三角波发生器输出的对称的正三角波电压模拟信号；所述第一触发信号的触发沿或所述第二触发信号的触发沿到来时，所述A/D转换器采集并保持此刻的对称的正三角波电压模拟信号的电压值；所述第一触发信号的触发沿到所述第二触发信号的触发沿的时间内，所述信号波峰波谷计数器记录对称的正三角波电压模拟信号的波峰和波谷信息；所述数据接收与处理装置接收并处理所述数据采集装置获取的数据；所述数据转换传输装置把所述数据采集装置获取的数据转换后传给所述数据计算装置，计算得到第一触发信号的触发沿与第二触发信号的触发沿的时差信息。其中，所述三角波发生器输出对称的正三角波电压模拟信号，要求输出信号的频率稳定性高，非线性失真小。其中，所述三角波发生器控制电路控制三角波发生器的工作状态，调节所输出的对称的正三角波电压模拟信号的频率和峰值。其中，所述的A/D转换器有两个，模数转换精度满足时间数字转换精度的要求，模数转换时间满足测量间隔时间的要求，且具备外触发控制功能，通过第一触发信号或第二触发信号控制A/D转换器的工作状态。其中，所述信号波峰波谷计数器记录信号波峰数、波谷数和区分记录的第一个计数的类型(无计数或波峰或波谷)，且具备计数控制功能，通过第一触发信号和第二触发信号控制信号波峰波谷计数器的工作状态。其中，所述数据转换传输装置具备数据格式转换及传输的功能，输出的数据格式满足所述数据计算装置的要求。本专利技术的主要特色具有时间数字转换精度高，测量间隔时间短和时间的动态测量范围得到极大扩展的优点。本专利技术的效益与应用前景本专利技术在时间幅度变换法的基础上，充分利用对称的正三角波电压模拟信号的特性，实现了高精度、短测量间隔时间和时间动态测量范围大的时间数字转换。本专利技术可以应用到激光测距和激光三维测量相关领域。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图I为本专利技术的一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器的结构框2为本专利技术的一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器的信号时序图具体实施例方式图I显示了本专利技术的一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器的结构框图，在专利技术实施方案中，包括三角波发生装置I、数据采集装置2和数据接收与处理装置3。三角波发生器12在控制电路11的控制下，输出对称的正三角波电压模拟信号SGN-OJtS A/D 转换器21和A/D转换器22以及信号波峰波谷计数器23的数据输入信号。第一触发信号 SGN-I与A/D转换器21的外触发控制端及信号波峰波谷计数器23的计数控制端相连。当第一触发信号SGN-I的触发沿到来时，A/D转换器21开始工作，采集并保持该时刻对称的正三角波电压模拟信号SNG-O的电压值，并控制信号波峰波谷计数器23开始计数；第二触发信号SGN-2与A/D转换器22的外触发控制端及信号波峰波谷计数器23的计数控制端相连。当第二触发信号SGN-2的触发沿到来时，A/D转换器22开始工作，采集并保持该时刻对称的正三角波电压模拟信号SNG-O的电压值，并控制信号波峰波谷计数器23停止计数。 数据转换传输装置31把数据采集装置2获取的数据经过格式转换后传输给数据计算装置 32，计算出第一触发信号SGN-I的触发沿到第二触发信号SGN-2的触发沿的时差信息。图2显示了一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器的信号时序图，设对称的正三角波电压模拟信号SGN-O的周期为T，峰值为Vp。在h时刻，第一触发信号SGN-I的触发沿到来，A/D转换器21开始工作，采集并保持的对称的正三角波电压模拟信号SGN-O的电压值为 '。在t2时刻，第二触发信号SGN-2的触发沿到来，A/D转换器22开始工作，采集并保持的对称的正三角波电压模拟信号SGN-O的电压值为\。h时刻到t2时刻，信号波峰波谷计数器23记录下的对称的正三角波电压模拟信号SGN-O的波峰数为npl，波谷数为np2， 第一个计数的类型是type (O代表无计数，I代表波峰，2代表波谷)。则I1时刻到t2时刻的时间差Tt2_tl 权利要求1.一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器，采用三角波发生装置、数据采集装置和数据接收与处理装置测量第一触发信号的触发沿与第二触发信号的触发沿的时差信息， 其特征在于所述三角波发生装置包括三角波发生器及其控制电路；所述数据采集装置包括 A/D转换器和信号波峰波谷计数器；所述数据接收与处理装置包括数据转换传输装置与数据计算装置；所述三角波发生器在控制电路的控制下输出对称的正三角波电压模拟信号； 所述数据采集装置采集所述三角波发生器输出的对称的正三角波电压模拟信号；所述第一触发信号的触发沿或所述第二触发信号的触发沿到来时，所述A/D转换器采集并保持此刻的对称的正三角波电压模拟信号的电压值；所述第一触发信号的触发沿到所述第二触发信号的触发沿的时间内，所述信号波峰波谷计数器记录对称的正三角波电压模拟信号的波峰和波谷信息；所述数据接收与处理装置接收并处理所述数据采集装置获取的数据；所述数据转换传输装置把所述数据采集装置获取的数据转换后传给所述数据计算装置，计算得到第一触发信号的触发沿与第二触发信号的触发沿的时差信息。2.根据权利要求I所述的一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器，其特征在于所述三角波发生器输出对称的正三角波电压模拟信号，要求输出信号的频率稳定性高，非线性失真小。3.根据权利要求I所述的一种基于时间幅度变换法的时间数字转换器，其特征在于所述三角波发生器控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江月松，陈瑞强，何云涛，屈晓声，唐华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：