时间间隔测量
高精度短时间间隔测量方法及应用
总第170期2008年第8期 舰船电子工程S hi p E lectronic Engineering V ol .28N o .8 175 高精度短时间间隔测量方法及应用3袁湘辉 吴文全(海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)摘 要 介绍了一种通过积分将短时间间隔扩展为长时间的测量方法,并对测量误差进行了分析。
结果表明,应用本方法采用普通器件就可以对短时间间隔进行高精度测量,可应用于高精度小相位差测量等场合。
关键词 测量;短时间;积分中图分类号 TN 707A High Precision M easurem ent M ethod for L ittle Tim eIn terval and Its App licationYuan X ian ghu i W u W enquan(Coll ege of E lectronic E nginee ri ng,N ava l U nive rsity of E nginee ring,W uhan 430033)A b s tra c t A m e t hod of m easuring little ti m e inte rva l through int egral circuit is introduced in this paper,and the m easured e rrors is analyzed by t his m ethod .Based on thi s m ethod,a hi gh p recision can be obtained using ordinary devices in the field of m easuring little phase difference .Ke y w o rd s m easure m ent,little ti m e interva l ,integral C l a s s N um be r TN 7071 引言通用时间间隔测量是采用电子计数器测量,在要测量的时间间隔内电子计数器进行计数,根据计数的个数就可以得到时间间隔。
时间间隔测量技术
时间间隔测量技术一直接计数法测量原理与直接计数法测量频率基本相同，区别在于测量时间间隔时，控制电子门的闸门时间等于所测的时间间隔。
内部晶振振通过倍频或分频产生时基。
在电子门打开期间，时基脉冲进入计数条进行计数。
设所计的数值为N ，所选的时期为τ0，则所测时间间隔为ττN =（5-1）时间间隔测量的不确定度通常用绝对误差表示。
对上式进行微分得dNNd d 00τττ+=第一项是晶振频率不准造成的，第二项与测频时一样，仍然是dN =±1。
第一项如用频率准确度表示，则有000τττττ±⋅⋅=d N d 00ττττ±⋅=d （5-2）其中：τ—所测时间间隔ττd —晶振周期或晶振频率准确度图5-1时间间隔测量的直接计数法由±1计数引入的测量不确定度称为测量分辨力。
它等于测量仪所能选用的最小时基τ0。
一般最小的时基为10ns ，最好的也只到5ns 。
小于10ns 的间隔用其他方法测量，目前有三种游标法、内插法和A/D 变换法。
二游标法利用长度测量中游标卡尺的原理。
在图5-1中，Δτ1和Δτ2均小于时基τ0，故测不出，此时Δτ1和Δτ2可用游标法测量。
现以Δτ1的测量为例，如图5-2所示。
图5-2游标法（1）原来的时基τ0称为主时基，需要产生一个副时基τ1，用τ1＞τ0，但两者之差很小，即τ1-τ0≤τ0当时间间隔起始脉冲A 到达时，触发副时基发生器，副时基信号与信号A 同步，副时基起始脉冲与随后到来的主时基脉冲间隔即为Δτ1。
随后两个时基同时运行，由τ1＞τ0，相当于副时基追赶主时基，每追过一个脉冲，两者的间隔就缩短τ1-τ0，当两者间隔为零时，一共追过了N 个脉冲，则Δτ1=N 1（τ1-τ0）。
此式可从图5-2中准确得出。
由图中可得11101τττN N =∆+)(0111τττ−=∆N （5-3）Δτ2的测量略有些差异，如图5-3所示图5-3游标法（2）按Δτ1的测量原理，此时测得值为Δτ，即)(012τττ−=∆N 但τττ∆−=∆02故)(01202ττττ−−=∆N （5-4）目前使用较普遍的美国HP5370时间间隔计数器用的就是游标法。
如何全面掌握时间间隔参数的测量方法
纳秒级多模式时间间隔信号发生器的研制武军，杨慧敏（江苏省计量科学研究院，江苏南京210046）摘要：对纳秒级多模式时间间隔信号发生器研制的意义，以及研制过程中的原理分析、创新点进行说明，并从整体上阐述了仪器的原理设计、硬件设计以及软件设计，最后简述了仪器开发后所具有的功能和技术指标等内容。
关键词：时间间隔信号发生器；纳秒级；多模式；虚拟控制时间间隔发生器也称为合成器，是以高稳定石英晶体振荡器的振荡周期为基准，利用数字合成技术，产生出可设置脉冲周期、延迟时间、脉冲宽度等多种类型的时间间隔信号。
时间间隔发生器广泛应用于导航、通信等各种时间控制系统，在检定、校准时间测量仪器时可作为标准源使用［1］。
在时间频率计量应用中，时间间隔发生器主要包括秒表检定仪、指针式电秒表检定仪、数字毫秒仪检定仪及其他数字时间间隔测量仪共4种设备。
可用于检定、校准电子机械秒表、指针式数字式电秒表、数字毫秒仪［2］及其他时间间隔测量仪，使用范围广、频次高。
在JJG237—2010《秒表检定规程》、JJG238—1995《数字式时间间隔测量仪检定规程》及JJG953—2000《精密时间间隔测量仪检定规程》中时间间隔发生器都是作为主要标准器使用。
但由于规程中要求需要同时具备以上4种时间间隔测量仪，而多数计量机构无法满足这个条件，导致不能全项开展计量工作。
即使购置了4种设备，由于标准器的型号及准确度不一致，也不能保证标准时间间隔信号准确性能的一致性；同时由于4种设备功能有叠加的部分，在进行周期检定中会产生不必要的资源浪费和成本增加。
另外，传统的标准仪器不能适应现阶段各行业新模式信号测试的要求。
在此背景下，江苏省计量科学研究院开发了集以上4种设备功能于一体的新一代多功能高精度时间间隔发生器，并利用虚拟仪器技术进行一体化控制，在满足检测要求的前提下，利用程控技术进一步提高了标准仪器的使用效率和技术水平，为时间频率计量中的时间间隔重要参数的检测提供了新的平台和技术保证。
在物理实验中准确测量时间的技巧
在物理实验中准确测量时间的技巧在物理实验中，准确测量时间是非常重要的一项技巧。
时间作为物理量的一种，是物理实验中不可或缺的要素之一。
准确测量时间可以帮助科学家们更好地理解和解释物理现象，从而推动科学研究的进展。
首先，物理实验中准确测量时间的技巧之一是使用精确的时间测量仪器。
在过去，人们常常使用机械时钟或者沙漏来测量时间，但这些方法存在一定的误差。
现代科学实验中，通常会使用更加精确的时间测量仪器，例如原子钟或者高精度计时器。
这些仪器能够以极高的精度测量时间，从而确保实验数据的准确性。
其次，物理实验中准确测量时间的技巧还包括合理的时间分辨率选择。
时间分辨率是指测量仪器能够分辨的最小时间单位。
在物理实验中，选择合适的时间分辨率非常重要。
如果时间分辨率过高，会导致实验数据的冗余和浪费；如果时间分辨率过低，可能无法捕捉到实验中发生的瞬时变化。
科学家们需要根据实验的具体要求和条件，选择合适的时间分辨率，以确保实验数据的准确性和有效性。
此外，物理实验中准确测量时间的技巧还包括合理的时间间隔选择。
时间间隔是指在实验中测量时间的间隔。
在某些实验中，需要对时间的变化进行连续测量，以获取更加详细和精确的数据；而在其他实验中，只需对时间的变化进行离散测量即可。
科学家们需要根据实验的特点和要求，选择合适的时间间隔。
合理选择时间间隔可以避免数据冗余和浪费，同时确保实验数据的准确性和可靠性。
此外，物理实验中准确测量时间的技巧还包括对实验过程中可能存在的时间延迟和时间漂移进行修正。
在实际实验中，由于各种因素的影响，仪器的时间显示可能会存在一定的误差。
科学家们需要通过校准仪器、进行时间修正等方法，消除这些误差，确保实验数据的准确性。
同时，科学家们还需要注意实验过程中可能存在的时间延迟和时间漂移，以及它们对实验结果的影响。
通过合理的修正和控制，科学家们可以减小这些误差，获得更加准确和可靠的实验数据。
总之，在物理实验中，准确测量时间是非常重要的一项技巧。
多通道时间间隔测试仪测试方法
多通道时间间隔测试仪测试方法1.仪器准备首先，需要将多通道时间间隔测试仪连接到测试对象上，确保连接正确并稳定。
然后，打开测试仪器并确认其正常工作。
2.设置测试参数在测试仪器的控制界面上，设置测试参数，包括通道数量、采样频率、时间基准等。
根据测试需求，选择合适的参数设置。
3.校准仪器在进行测试之前，需要对多通道时间间隔测试仪进行校准，以确保其测量结果的准确性。
校准过程可以参考仪器的说明书或者使用专业的校准设备进行。
4.进行测试设置好测试参数后，即可开始进行测试。
根据测试需求，输入待测试的信号源。
可以是单个信号源或者多个信号源。
5.数据采集与分析测试仪器会根据设置的参数对输入的信号进行采样，并记录下每个通道之间的时间间隔。
采集到的数据可以保存到仪器内存或者导出到外部设备进行后续分析。
6.结果评估根据采集到的数据，对每个通道之间的时间间隔进行分析和评估。
可以计算平均时间间隔、最大时间间隔、最小时间间隔等统计指标，以及绘制直方图、波形图等图表，来帮助分析结果。
需要注意的是，多通道时间间隔测试仪的使用可能需要一定的专业知识和经验。
测试人员应该对测试仪器的功能和操作有一定的了解，并严格按照测试方法进行操作。
同时，还应注意测试环境的稳定性和干扰的排除，以确保测试结果的准确性。
总结：多通道时间间隔测试仪的测试方法包括仪器准备、设置测试参数、校准仪器、进行测试、数据采集与分析和结果评估等步骤。
通过合理的测试方法和分析手段，可以得到准确的多通道信号时间间隔数据，从而评估和改善系统的性能。
时间测量方法
时间测量方法一、引言时间是我们日常生活中不可或缺的一部分，我们需要用时间来衡量和安排我们的生活。
因此，时间测量方法对于我们来说非常重要。
本文将介绍几种常用的时间测量方法。
二、日历法日历法是最常用的时间测量方法之一。
它通过使用日历来记录和测量时间。
日历通常以年、月、日的形式表示。
在日历上，我们可以清楚地看到每一天的日期，从而知道今天是几号。
三、时钟法时钟法是另一种常见的时间测量方法。
我们通常使用时钟来测量时间。
时钟有很多种类，包括机械时钟、电子时钟、手机上的时钟等。
时钟通过指针或数字显示时间，以小时、分钟和秒来表示。
四、天文观测法天文观测法是一种利用天体运动来测量时间的方法。
通过观察太阳、月亮、星星等天体的位置和运动，我们可以推断出时间。
例如，当太阳位于天空中午的位置时，我们可以知道现在是中午12点。
五、水钟法水钟法是一种古老的时间测量方法。
它利用水的流动来测量时间。
水钟的原理是通过将水注入一个容器，并通过孔洞流出，根据水的流速和容器的大小来计算时间。
水钟在古代被广泛使用，但现在已经很少见了。
六、沙漏法沙漏法也是一种古老的时间测量方法。
它利用沙子从一个玻璃容器流到另一个玻璃容器来测量时间。
沙漏的原理是根据沙子的流速和容器的大小来计算时间。
沙漏通常用于计算较短的时间间隔，例如几分钟或几小时。
七、原子钟法原子钟法是一种高精度的时间测量方法。
它利用原子的振荡频率来测量时间。
原子钟的原理是通过控制原子的振荡频率来保持时间的稳定性和准确性。
原子钟被广泛应用于科学研究和导航系统中。
八、生物钟法生物钟法是一种依靠生物体内部时钟来测量时间的方法。
生物钟是生物体内部的一种节律系统，它可以控制生物体的睡眠、饮食、活动等行为。
人类和其他动物都具有生物钟，它们可以根据生物钟来感知时间。
九、GPS法GPS法是一种利用全球定位系统来测量时间的方法。
全球定位系统通过卫星定位来确定地球上的位置和时间。
利用GPS接收器，我们可以获取精确的时间信息，以秒为单位。
时间间隔测量技术
时间间隔测量技术一直接计数法测量原理与直接计数法测量频率基本相同, 区别在于测量时间间隔时, 控制电子门的闸门时间等于所测的时间间隔。
内部晶振振通过倍频或分频产生时基。
在电子门打开期间, 时基脉冲进入计数条进行计数。
设所计的数值为 N ,所选的时期为τ0,则所测时间间隔为ττN =(5-1时间间隔测量的不确定度通常用绝对误差表示。
对上式进行微分得dNNd d 00τττ+=第一项是晶振频率不准造成的,第二项与测频时一样,仍然是 dN =±1。
第一项如用频率准确度表示,则有000τττττ±⋅⋅=d N d 00ττττ±⋅=d (5-2其中:τ—所测时间间隔ττd —晶振周期或晶振频率准确度图 5-1时间间隔测量的直接计数法由±1计数引入的测量不确定度称为测量分辨力。
它等于测量仪所能选用的最小时基τ0。
一般最小的时基为 10ns ,最好的也只到 5ns 。
小于 10ns 的间隔用其他方法测量,目前有三种游标法、内插法和 A/D变换法。
二游标法利用长度测量中游标卡尺的原理。
在图 5-1中, Δτ1和Δτ2均小于时基τ0,故测不出,此时Δτ1和Δτ2可用游标法测量。
现以Δτ1的测量为例,如图 5-2所示。
图 5-2游标法(1原来的时基τ0称为主时基, 需要产生一个副时基τ1,用τ1>τ0, 但两者之差很小,即τ1-τ0≤ τ0当时间间隔起始脉冲 A 到达时,触发副时基发生器,副时基信号与信号 A 同步,副时基起始脉冲与随后到来的主时基脉冲间隔即为Δτ1。
随后两个时基同时运行,由τ1>τ0,相当于副时基追赶主时基,每追过一个脉冲,两者的间隔就缩短τ1-τ0,当两者间隔为零时,一共追过了 N 个脉冲,则Δτ1=N 1(τ1-τ0 。
此式可从图 5-2中准确得出。
由图中可得11101τττN N =∆+(0111τττ−=∆N (5-3Δτ2的测量略有些差异,如图 5-3所示图 5-3游标法(2按Δτ1的测量原理,此时测得值为Δτ, 即(012τττ−=∆N 但τττ∆−=∆02故(01202ττττ−−=∆N (5-4目前使用较普遍的美国 HP5370时间间隔计数器用的就是游标法。
数字式时间间隔测量仪使用教程
数字式时间间隔测量仪使用教程关键词：数字式时间间隔测量仪，时间间隔测量装置，时间间隔测量设备一、时间间隔测量装置是什么，可以测什么？时间间隔测量仪是根据《时间间隔测量仪》检定规程设计的一款精密时间差测量仪器。
时间间隔的测量分两种情况，无论是下面哪种时间间隔测量都可以使用西安同步生产的SYN5605A型数字式时间间隔测量仪。
两种情况分别如下：（1）同一信号波形上两个不同点之间的时间间隔的测量，例如，脉冲宽度的测量、脉冲重复周期的测量。
（2）两个信号波形上两点之间的时间间隔测量，例如，时延的测量、相位差的测量等。
二、如何用数字式时间间隔测量设备来测时间间隔（1）接线：将待测信号接入SYN5605A型时间间隔测量仪器主机通道1 或通道1和通道2（2）选接哪个通道：如果测的是一个脉冲信号的周期或脉宽，接通道1；如果测的是2个信号的延迟，分别接通道1和通道2。
（3）选择通道模式单通道是指触发信号起始为通道 1，停止也为通道 1双通道是通道1和通道2同时测量（4）选择测量模式单次测量就是测一次连续测量就是一直测量（5）设置触发电平通过数字键盘设置触发电平，触发电平设置范围-12V～+12V （6）选择触发方式选择起始和结束沿，分为上升沿和下降沿（7）点击启动即可。
三、使用注意事项：（1）时间间隔测量过程中如需更高测试分辨力则可以根据测试需要选择“高精度模式”，“长量程模式”为普通测量显示分辨力。
（2）设备内置有高精度恒温晶振，出厂频率偏差为≤3E-8。
（3）输出1路10MHz信号，出厂频率偏差为≤3E-8，可以做高精度10MHz信号源使用。
（4）设计有10MHz外参考信号输入，可以外接铷钟或铯钟输出的10Mhz信号作为高准确度参考源从而大幅度提高测量精度。
（5）通讯接口为串口232，输出测量结果及设置状态。
（6）该款时间间隔测量仪除了时间间隔测量功能，还设计有边沿测试和脉冲计数功能。
边沿测试就是测上升沿或下降沿的时间。
时间数字转换器TDC
时间数字转换器TDC( Time to Digital Convert )---- 高精度短时间间隔测量技术与方法---时间间隔的测量技术，尤其是高精度的时间间隔(皮秒1ps=10E-12s量级) 的测量技术意义重大，不论是电信通讯，芯片设计和数字示波器( Digital Oscilloscope)等工程领域，还是原子物理、天文观测等理论研究，以及激光测距、卫星定位等航天军事技术领域都离不开高精度的时间间隔测量技术。
时间间隔测量分辨率和精度与其应用环境有很大关系。
在日常生活中，精确到分钟的测时精度已能满足人们的普通需要了，但现代军事、通讯、导航等领域对时间精确度的要求越来越高。
1 秒的测时误差会导致大海中的舰船偏离航线数百米，1 微秒的测时误差会导致航天飞机不能安全返航。
精密时间间隔测量是高精度激光脉冲测距、超声波测距和雷达测距的物理基础。
测量波束在测距仪器和被测目标之间往返的时间间隔与距离成正比，测距精度直接由时间间隔测量精度决定。
激光测距、雷达测距和超声波测距在军事、航天、航空、冶金等方面都有着广泛应用。
军事上对打击目标的精确测距是精确打击的基础，提高时间间隔测量的分辨率，就意味着有效提高制导、引爆的精确度；在航空航天领域，飞行器通过精确测量波束往返所需的时间间隔来进行导航和高度标定等，飞行过程对时间间隔测量精度和实时性要求更为苛刻，实时精确地测量时间间隔，可以保障飞行器的安全飞行。
综上所述，精密时间间隔测量技术在航空、航天、精确制导以及核物理等领域有着广泛的应用，是导航、空间技术、通讯、工业生产、电力等应领域不可缺少的关键技术。
精密时间间隔测量对测控技术在工业、国防及学技术的进步方面起到了举足轻重的作用。
各学科的发展前沿，对时间、率电子测量技术的发展提出了越来越高的要求，研究微小时间间隔的测量法，进一步提高时间、频率测量分辨率，是当今科技高速发展所亟待解决课题。
这方面所取得的新技术及成果，将会产生巨大的经济效益。
时间间隔测量的基本原理
时间间隔测量的基本原理
时间间隔测量的基本原理是通过测量两个事件之间经过的时间来确定时间间隔。
这种测量可以通过以下方法来实现：
1. 时钟计数法：利用时钟或计时器的计数功能，记录两个事件之间经过的时钟脉冲数。
通过将脉冲数除以时钟频率，可以得到时间间隔。
2. 时间标记法：在两个事件分别标记时间戳，然后通过两个时间戳的差值来计算时间间隔。
这可以使用定时器或特殊的硬件电路来实现。
3. 相位差测量法：通过测量两个事件的相位差来确定时间间隔。
相位差可以通过使用定时器或计数器来测量两个事件的时间差。
4. 精确时间源法：利用精确的时间信号源，如原子钟或GPS时间校准，来确定时间间隔。
通过与精确时间源同步并记录两个事件的时间，然后计算时间差来得到时间间隔。
这些方法可以根据具体的应用需求和可用的硬件设备进行选择和组合使用。
频率时间间隔测量原理
频率时间间隔测量原理
频率时间间隔测量原理是通过测量事件发生的时间间隔来计算出事件的频率。
该原理适用于各种领域，如物理学、电子学、计算机科学等。
在物理学中，频率是指单位时间内事件发生的次数。
通过测量事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。
例如，假设我们想测量一个摆动钟的频率，我们可以开始计时，然后记录摆钟完成一次摆动所经过的时间。
通过将这个时间除以一秒，我们就可以得到摆钟的频率。
在电子学中，频率是指电信号的周期性变化。
通过测量电信号的时间间隔，我们可以计算出电信号的频率。
例如，在无线电中，我们可以通过测量电磁波的周期性变化来计算出无线电波的频率。
在计算机科学中，频率是指计算机处理指令的速度。
通过测量计算机执行指令的时间间隔，我们可以计算出计算机的时钟频率。
例如，我们可以通过测量计算机执行一条指令所需的时间来计算出计算机的时钟频率。
频率时间间隔测量原理是基于时间的。
通过测量一系列事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。
这个原理在许多领域都有广泛的应用，可以帮助我们了解事物的运动规律、电信号的变化规律以及计算机的性能等。
电子测量技术基础第05章
原子频标的原理是： 原子处于一定的量子能级， 当它从一个能级跃迁到另一个 能级时， 将辐射或吸收一定频率的电磁波。 铯-133原子两个能级之间的跃迁频率为9192.631 770 MHz， 利用铯原子源射出的原子束在磁间隙中获得偏转， 在谐振腔中 激励起微波交变磁场， 当其频率等于跃迁频率时， 原子束穿过 间隙， 向检测器汇集， 从而就获得了铯束原子频标。
这部分电路中的逻辑控制电路用来控制计数器的工作程序 (准备→计数→显示→复零→准备下一次测量)。 逻辑控制电路 一般由若干门电路和触发器组成的时序逻辑电路构成。 时序逻
电子计数器的测频原理实质上是以比较法为基础的。 它将 被测信号频率fx和已知的时基信号频率fc相比， 将相比的结果以 数字的形式显示出来。
在1967年第十三届国际计量大会上通过的秒的定义为： “秒是铯133原子(Cs133)基态的两个超精细能级之间 跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间。” 现在各国标准时号发播台所发送的是协调世界时标 (UTC)， 其准确度优于±2×10-11。
需要说明的是， 时间标准并不像米尺或砝码那样的标准， 因为“时间”具有流逝性。
在闸门脉冲关闭主门期间， 周期为Tx的窄脉冲不能在 主门的输出端产生输出。
在闸门脉冲控制下主门输出的脉冲将输入计数器计数， 所以将主门输出的脉冲称为计数脉冲。
(3) 计数显示电路。 计数被测周期信号重复的次数， 显示被测信号的频率。 它一般由计数电路、 控制(逻辑)电路、 译码器和显示器组成。 在控制(逻辑)电路的控制下， 计数器对主门输出的计数脉冲 实施二进制计数， 其输出经译码器转换为十进制数， 输出到数码 管或显示器件显示。因时基T都是10的整次幂倍秒， 所以显示出 的十进制数就是被测信号的频率， 其单位可能是Hz、 kHz或MHz。
物理实验技术中的时间测量方法
物理实验技术中的时间测量方法时间是我们生活和科学研究中重要的参数之一。
在物理实验中，准确测量时间对于研究对象的探索和结果分析至关重要。
然而，由于时间本身的抽象性和难以观测性，对于时间的准确测量一直是一个挑战。
在本文中，我们将探讨物理实验技术中常见的时间测量方法，以及它们的优缺点。
一、光电测量法光电测量是一种基于光电效应的时间测量方法。
它利用光电传感器将光信号转化为电信号，并通过测量电信号的到达时间来确定时间间隔。
这种方法简单且易于实现，适用于许多实验场景。
然而，光电测量法也存在一些局限性。
首先，光信号传播速度有限，因此对于极短的时间间隔测量来说具有一定的误差。
其次，由于光电传感器自身的响应时间以及信号处理的延迟，测量结果受到了一定的影响。
对于要求极高精度的实验，这些误差可能会对实验结果产生较大的影响。
二、电子测量法电子测量法是一种基于电流传导和电信号处理的时间测量方法。
它利用电子设备中的时钟信号和计数器等装置来测量时间间隔。
相比于光电测量法，电子测量法可以提供更高的时间精度。
然而，电子测量法也有一些限制。
首先，电子设备的稳定性和精度对时间测量结果具有重要影响。
其次，电子测量法受到电信号传播速度的限制，对于极短时间间隔的测量可能会带来较大误差。
另外，电子设备本身的温度变化和噪声也可能对测量结果造成一定的干扰。
三、原子时钟测量法原子时钟是一种利用原子核或电子的振动频率作为时间基准的测量方法。
原子时钟具有非常高的精度和稳定性，被广泛应用于精确时间的测量。
然而，原子时钟测量法受到设备成本和对实验环境的要求等因素的限制。
原子时钟设备较为复杂，制造和使用成本较高。
同时，原子时钟要求精密的实验环境和稳定的温度条件，这对于某些实验场景来说可能是不切实际的。
综上所述，物理实验技术中存在多种时间测量方法，每种方法都具有各自的优缺点。
在具体的实验设计中，需要根据实验的要求和条件选择合适的时间测量方法。
针对不同的实验目的和精度要求，可以采用混合使用不同的时间测量方法，以获得更准确的时间数据。
时间间隔在心理学中的测量方法
时间间隔在心理学中的测量方法时间间隔测量法是指对刺激出现与紧接着的另一个刺激出现之间的时间距离进行测量的方法。
这种测量方法主要涉及两个时间点的测量：第一个时间点是刺激的起始时间，第二个时间点是刺激的终止时间。
通过这两个时间点的测量，可以计算出两个刺激之间的持续时间。
在心理学研究中，时间间隔测量法是一种常用的方法，因为它可以帮助研究者了解心理过程的速度和顺序。
例如，研究者可以使用这种方法来测量注意力的速度，或者研究记忆的保持时间。
在具体操作中，时间间隔测量法可以分为两种类型：一种是自然时间间隔测量法，另一种是人为时间间隔测量法。
自然时间间隔测量法是指在自然状态下对时间间隔进行测量的方法。
这种方法要求被试按照自然节奏进行操作，不需要任何外部干预。
例如，研究者可以让被试在安静的环境中放松身心，然后让被试自然地观察一个持续10秒钟的刺激序列，最后让被试报告他们注意到第一个刺激的时间点。
人为时间间隔测量法则是指通过人为的方式对时间间隔进行测量的方法。
这种方法通常需要使用计时器或秒表来测量时间间隔。
例如，研究者可以让被试观察一系列呈现短暂的符号或图像，然后让被试按下按钮以开始计时器，当被试看到下一个符号或图像时按下按钮停止计时器。
最后，研究者可以通过计时器测量出两个符号或图像之间的时间间隔。
在实验研究中，研究者通常会使用人为时间间隔测量法来测量时间间隔。
这是因为自然状态下的时间间隔可能会受到许多因素的影响，如被试的注意力状态、情绪状态、生理状态等。
人为时间间隔测量法则可以消除这些因素的影响，从而提供更准确的时间间隔数据。
除了在实验研究中，时间间隔测量法也可以应用于日常生活领域。
例如，心理学家可以使用这种方法来研究人们在不同情境下的反应时间和决策速度。
此外，在体育领域，时间间隔测量法也得到了广泛应用，例如用于测量运动员的起跑反应时间和投篮命中率等指标。
总之，时间间隔测量法是一种重要的心理学研究方法，可以帮助研究者了解心理过程的速度和顺序。
时间间隔测量
时间间隔测量原理――BJLK时间间隔测量是指测量一个特定的“起始”事件至一个“终止”事件的时间差。
时间间隔测量可以用来测量电路时延、雷达脉冲间隔、粒子的飞行时间、电缆长度、脉冲周期、脉冲宽度、上升时间、相位差等。
时间间隔测量通常会用一个电子计数器（或者叫频率计）实现。
Gate信号在“Start”信号到来时打开，在“Stop”信号到来时关闭，同时在Gate信号打开时对时钟脉冲进行累积计数，根据记得的时钟脉冲个数就可以计算出“Start”和“Stop”信号间的时间差。
频率计测量时间间隔的实现方法如下。
通道Ａ送来的“起始”信号启动Gate信号，通道Ｂ送来的“结束”信号关闭Gate信号，通过时基的时钟对Gate信号进行计时。
时间间隔的测量分辨率取决于其计数时钟的频率。
一个10MHz的时钟可以提供100ns的时间分辨率，而一个500MHz的时钟就可以提供2ns的时间分辨率。
尽管可以通过提高计数时钟的频率来提高时间分辨率，但是这个提高总是有限的，因为计数时钟的频率不能无限制提高。
对于越短时间间隔的测量，分辨率所带来的相对误差会越大。
一些现代的频率计可以通过插值的方法把分辨率提到到ps级，比如已经停产的HP5370可以提供20ps的时间分辨率，Agilent 53132可以提供150ps的时间分辨率。
插值的方法在很多领域都有应用，通常通过模拟方法实现，比如示波器内部就是通过插值电路来精确判断触发点相对于临近采样点的位置。
一种常用的插值方法就是“Start”信号到来时对一个周期性锯齿波发生器进行A/D采样，“Stop”信号到来时再对这个锯齿波进行A/D采样，通过两采样电压的大小以及中间经过的计数时钟的个数来精确计算“Start”和“Stop”间的时间差。
但是对于这么高的分辨率的测量来说，一些其它因素比如前端放大器的噪声或信号幅度上的噪声会成为制约因素。
信号斜率越小，幅度噪声对时间测量的影响越大。
由于这两种噪声是服从统计分布的，所以对时间测量不确定的描述也是用统计方法描述的。
时间间隔计数器的功能说明
时间间隔计数器的功能说明本文主要通过概念性的阐述，对时间间隔计数器的功能做了简单的说明，同时对市场上目前广泛应用的SYN5636型高精度通用计数器的功能做了介绍，帮助客户在对时间间隔计数器进行选择时进行参考，同时可对这款计数器可实现的功能进行简单的了解。
时间间隔计数器，是用于时间间隔测量的计数型仪器，可分为连续测量和单次测量。
时间间隔的连续测量用于周期信号的多次测量，然后通过取平均值以达到较高的测量精度；单次测量就是以随机的一次测量为结果，是最基本的测量。
对时间间隔的精确测量是实现高精度时间同步，对比和校频的基本要求。
对于时间间隔计数器对时间间隔的测量，我国最初是依靠于国外精密的设备实现其精密测量功能。
随着科学技术发展，一些应用系统，如大型通信系统，电力系统，特别是高速运动目标的跟踪定位系统，对时间间隔的测量精度提出了越来越高的要求，同时我国对时间间隔计数器的应用掌控性，更倾向于依赖于国产设备实现时间间隔的高精度测试功能。
为满足时间间隔计数器的功能性应用，且满足于实际操作中对计数器性能的严格要求，我国修订并编制了时间间隔测量检规，多种不同类型的计数器检规，实现我国对时间间隔计数器应用的市场基准规范性。
目前市场在售的SYN5636型高精度通用计数器是一款按照《JJG349-2014通用计数器检定规程》研发生产的高性价比的时频测试仪器，具有频率、周期、频率比、输入电压最大值/最小值/峰峰值、时间间隔、脉宽、上升时间/下降时间、占空比、相位等测量功能和强大的数学运算、统计（平均值、标准偏差、最大值、最小值、峰峰值、计数、阿伦方差）功能。
SYN5636型通用计数器可实现计数器常用的功能性要求，对于时间间隔的测量可达到至少0-10000s的应用需求，是时间间隔计数测量的具有性能可靠，测量精度高等优性。
对于其他功能的测试，则表现出了更高的功能性要求，动态范围广，使用方便。
时间间隔计数器主要应用于航空航天、导弹、武器等领域的时间测量和晶振，电子元器件等科研、计量领域的时间、频率测量等。
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高精度时间间隔测量方法综述摘要：时间间隔测量技术在众多领域已经获得了应用，如何提高其测量精度是一个迫切需要解决的问题。
在分析电子计数法测量原理与误差的基础上，重点介绍了国内外高精度时间间隔测量方法，这些方法都是对电子计数法的原理误差进行测量，并且取得了非常好的效果。
文章的最后给出了高精度时间间隔测量方法的发展方向及应用前景。
关键词：时间间隔；原理误差；内插；时间数字转换；时间幅度转换0引言时间有两种含义，一种是指时间坐标系中的某一刻；另一种是指时间间隔，即在时间坐标系中两个时刻之间的持续时间，因此，时间间隔测量属于时间测量的范畴。
时间间隔测量技术在通信、雷达、卫星及导航定位等领域都有着非常重要的作用，因此，如何高精度测量出时间间隔是测量领域一直关注的问题。
本文详细分析了目前国内外所采用的高精度时间间隔测量方法，指出其发展趋势，为研究新的测量方法指明了方向。
1 电子计数法1.1 测量原理与误差分析在测量精度要求不高的前提下，电子计数法是一种非常好的时间间隔测量方法，已经在许多领域获得量化时钟频率为0f ，对应的周期001f T =，在待测脉冲上升沿计数器输出计数脉冲个数N M ,，1T ，2T 为待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔，则待测脉冲时间间隔x T 为：()210T T T M N T x -+⋅-= （1）然而，电子计数法得到的是计数脉冲个数N M ,，因此其测量的脉冲时间间隔为：()0'T M N T x ⋅-= （2） 比较表达式（1）（2）可得电子计数法的测量误差为21T T -=∆，其最大值为一个量化时钟周期0T ，产生的原因是待测脉冲上升沿与量化时钟上升沿的不一致，该误差称为电子计数法的原理误差。
除了原理误差之外，电子计数法还存在时标误差，分析表达式（2）得到：()()00'..T M N T M N T x ∆-+-∆=∆ （3）比较表达式（3）（2）：()()0''T T M N M N T T x x ∆+--∆=∆ （4） 根据电子计数法原理，()1±=-∆M N ，0'T T M N x=-，因此：00'0'T T T T T x x ∆⋅+±=∆ （5）00'T T T x ∆⋅即为时标误差，其产生的原因是量化时钟的稳定度00T ∆，可以看出待测脉冲间隔x T 越大，量化时钟的稳定度导致的时标误差越大。
作者简介：孙杰： （1975—），男（汉族），安徽合肥人，解放军电子工程学院讲师潘继飞：（1978—），男（汉族），安徽凤阳人，解放军电子工程学院信号与信息处理专业博士生根据以上分析得出电子计数法具有以下特点：[1]测量范围广，容易实现，且能够作到实时处理。
[2]存在时标误差与原理误差，限制了其测量精度。
电子计数法是一种成熟的时间间隔测量方法，参考文献[1][2][3]都有一定的说明，有兴趣的读者可以参阅。
1.2误差克服途径时标误差可以采用高稳定度的时钟来克服，比如铷原子频率标准；量化误差的克服有许多方法，也是国内外研究的热点，可以将其分为以下三类。
第一类：提高量化时钟的频率，这带来的问题是时钟频率越高对电路的要求越高，并且相应的芯片也很难选择。
例如，当要求1ns 的测量精度时，时钟频率需要提高到1GHz ，此时一般的计数器芯片很难正常工作，同时也会带来电路板的布线、材料选择以及加工等诸多问题，因此，不是一个巧妙的方法。
第二类：对量化误差T 1和T 2进行扩展，后进行二次量化，实践证明该解决途径是切实可行的，并且获得了长足的发展，取得了大量的研究成果，但是二次量化仍然存在原理误差。
第三类：对量化误差T 1和T 2进行转换，通过测量其它物理量，比如幅度、相位而达到测量时间的目的，该类方法从根本上解决原理误差对测量精度的影响。
以下所讨论的测量方法都是在电子计数法的基础上发展起来的，这些方法的目的都是克服电子计数法的原理误差。
2 模拟内插法电子计数法在测量精度要求不高的条件下无疑是一种非常好的时间测量方法，其原理误差为一个量化时钟周期，如果能够克服其原理误差，那么其时间测量精度将会得到很大的提高，从这个角度入手，近年来，国内外研究了许多新的测量方法，模拟内插法是其中的一种。
该方法是在模拟法与电子计数法的基础上发展而来的，其测量对象针对电子计数法中的T 1和T 2，即完成T 1和T 2的二次测量。
在待测脉冲间隔x T 期间对电容进行充电，充电电流大小为1I ；然后以一个小电流k I I 12=进行放电[4]。
此方法的优点是测量精度理论上非常高，可达皮秒量级；但由于电容充放电过程中，充放电时间之间的关系不是绝对线性的，存在非线性现象，其大小大致为测量范围的万分之一，这就限制了测量范围，或者说随着测量范围的增加，精度会降低；另外，电容充放电性能受温度的影响非常大，对测量系统的温度特性要求就非常苛刻；非常稳定的恒流源也是一个技术难题。
3所示。
图3 模拟内插法测量脉冲时间间隔原理图模拟内插法要对三段时间进行测量，即Ts 、T 1和T 2，其中0NT T s=，采用电子计数法得到，T 1和T 2的测量是关键。
模拟内插法的思路是对小于量化单位的时间零头T 1和T 2进行扩展，然后对扩展后的时间进行再次时钟计数。
T 1和T 2的测量采用电容充放电技术，在T 1期间，采用恒流源1I 对电容C 充电，T 1结束以后采用恒流源k I I 12=对电容放电，直到起始电平位置，然后保持此电平。
由充放电电荷相等的原理可得：待测脉冲信号电容充放电波形待扩展时间间隔 扩展后的时间间隔 量化时钟CT I C T I '1211=（6） 进一步化简得到1'1kT T =，即电容放电时间为充电时间的k 倍，然后采用量化时钟对放电时间进行计时，得到计时脉冲的个数为1N ，则可以得到k T N T 011=，同理得到kTN T 022=，结合S T 的大小得到：021210T k N N N T T NT T x ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-+= （7）该方法虽然在计算T 1和T 2时仍存在量化误差，但是其相对大小可以缩小k 倍，假设1000=k ，那么计数器的分辨率提高了三个数量级。
例如，量化时钟的频率为10MHz ，1000=k ，则电子计数器的分辨率不会超过100ns ，采用模拟内插技术之后，其分辨率提高到0.1ns ，相当于10GHz 量化时钟的分辨力。
模拟内插法的优点是理论测量精度高，但是这一技术实现的基础是对T 1和T 2的扩展，在较T 1和T 2长k 倍的时间内，电容的充放电会带来较大的非线性，所以k 值实际上也不可能太大，而且实际所实现的扩展倍数k 的准确值也难以得到，所以模拟内插技术要将测时精度提高很多的话，实现起来有很多的局限性。
模拟内插技术虽然对时钟频率要求不高，但是由于采用模拟电路，当待测信号的频率较高的情况下非常容易受到噪声的干扰，当要求连续测量时，电路反应速度也是一个大问题。
模拟内插法的误差来源总结如下：[1]原理误差。
在将模拟量1kT 转换成数字量01T N 的过程中产生的，其大小为k T 0，该误差是测量原理误差，无法克服。
[2]时间扩展的非线性（主要误差未源）。
由于时间扩展采用的都是模拟器件，因此本身存在不可预测的误差，可以通过采用高精度电容减小非线性误差。
[3]随机误差，如触发误差。
[4]时钟的稳定度带来的误差。
采用模拟内插原理制成的时间间隔计数器产品的主要代表是HP 公司的HP5360A 型计数器，该计数器的电容放电时间比充电时间长1000倍，即1000=k ，计数器的时钟频率为10MHz ，其分辨率已经达到了0.1ns 。
3 延迟线内插法国外将这种测量方法称为TDC （time-to-digital converter ）方法，并且进行了大量的研究，该方法与模拟内插法一样，是对T 1和T 2进行再次测量。
当脉冲信号到达时启动延迟线，延迟线的延迟时间为1τ，2τ，当时钟信号到来时，输出延迟单元的数目1N ，则可以得到111τN T =，采用同样的方法能够得到222τN T =。
TDC 方法得到脉冲时间间隔为：22110210. .ττN N T N T T T N T x -+=-+= （8）延迟线方法的突出优点是结构简单，可实现单片集成，在单片FPGA 上实现。
其缺点是测量精度受限于LSB （为百皮秒量级）。
其误差来源主要包括以下四方面：一是量化误差，即一个延迟单元的时间，减少量化误差带来的是延迟单元的增加，设备量的庞大。
二是延迟线集成非线性，由于在集成过程中不可能做到各个延迟单无完全一致，导致各个延迟单元的延迟时间不相等，对外表现为非线性效应，矫正的方法有平均法、矢量法等。
三是随机变化，由延迟单元的自身温度和供电电压变化引起。
四是时间抖动，包括时钟的抖动和延迟单元信号触发开关的时间抖动。
参考文献[6][7]对TDC 方法的误差分析非常透彻。
基于TDC 方法，参考文献[7]给出了一种测量范围在0~43s ，测量分辨力为200ps 的内插时间间隔计数器。
该计数器在一片FPGA 上实现，计数器包含两个6bit 的时间-数字转换器（TDC ），主计数器的时钟频率为100MHz ，因此TDC 的量化误差LSB 大约为200ps ，该计数器还能够用于频率测量。
文中还采用了计算机软件对TDC 的非线性误差进行校正，使得计数器的测量精度提高到0.65LSB 。
参考文献[8]给出了一种基于TDC 方法开发出的时间间隔计数器，该计数器在一片FPGA 上实现，由于采用了最新的延迟线设计以及超强功能FPGA ，延迟单元达到了128个，使得该计数器的测量分辨力达到了100ps ，最差情况下的测量结果为170ps ，对非线性误差进行补偿之后的测量分辨力达到了70ps ，该计4 游标法游标法的测量思路也是针对电子计数法中的T 1和T 2，其测量原理与游标卡尺测量长度的原理相同。
使用两种频率的时钟信号：主时钟频率01f 和游标时钟02f 。
设定0201f f >，且非常接近，时钟周期差值01020T T T -=∆很小，测量原理参考文献[9][10]有具体说明，这里给出结论：22011T N T T N T ∆=∆= （9）定义扩展系数：010201001T T T T T K -=∆=（10） 则：()KT N N K N T x 01210-+= （11） 其中：0N 为主计数器的计数值；010201T T T K-=为扩展系数；1N 为测量1T 用的游标计数器1的计数值，2N 为测量2T 用的游标计数器2计数值；01T 为主时钟周期，02T 为游标时钟周期。