对于精密时间间隔测量设备的研究
2017-01-11
小齐

对于精密时间间隔测量设备的研究

时间和空间是物质存在的基本形式,任何物质的运动、变化或发展过程,都是在时间和空间内发生的,人类的一切活动,离不开时间和空间。时间是一个基本的物理量,它的单位是秒。许多世纪以来,人类是通过天文观测和计算的方法获得准确的秒。随着科学技术等生产力的发展和进步,人类对时间准确度要求越来越高,时间单位的确定也经过了世界时、历书时和原子时的过程。

短时间间隔的精密测量,在时频领域中又是一切其它量(如时间或相位的起伏、频率与频率稳定度)精密测量的基础,同时又可以被广泛的用于各种非时频量的高精度测量中。高精度的一定范围内的短时间间隔测量方法可以直接在高精度频率,相位和时间以及许多非频率量的测量中获得应用。它的发展不但对于时频技术的发展有很大的促进作用,而且对于各种量的精密测量和控制,对于测控技术在工业、国防及科学技术的进步方面起到举足轻重的作用。这方面所取得的新技术及成果,将会产生巨大的经济效益。

目前,国内外所使用的时间间隔测量方法,有直接计数法、模拟内插法、游标法等。直接计数法一般是用计数器对来自时基的输入脉冲进行计数,使主门的开启时间等于启动脉冲和停止脉冲之间的时间间隔,于是计数器读出的脉冲数与被测时间间隔成正比。这种方法较简单,但精度不高。模拟内插法和游标法都是用模拟的方法将时间间隔进行处理后再进行计数,虽然精度提高了,但线路设计复杂。时间-电压变换法是利用电容的充放电时间进行时间间隔测量,它必须有A/D转换,速度较慢,且抗干扰能力较弱。

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时间间隔的测量技术目前已达到了很高的水平,借助这些原理设计的时间间隔测量仪也达到了较高的精度,并有许多时间间隔测量仪器可供应用。由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款精密时间间隔测量设备,本产品是根据时间间隔测量仪检定规程的要求制作的一款多功能,高可靠性,专用的精密时差测量仪器。采用高稳定度恒温晶振作为时间基准,使用7寸大液晶触摸屏,采用大规模集成电路FPGA技术,全数字控制,实现高精度时间间隔测试,整机具有高稳定度、高准确度的优点,功能完善,操作方便,抗干扰能力强。

时间间隔测量仪器

本套时间间隔测量设备的功能特点如下:

1)   内外频标相互切换;

2)   高度集成,精度高;

3)   36通道同时测试;

4)   大触摸屏进行实时显示;

5)   稳定性好,性能可靠;

6)   单通道,双通道,多通道同时测量功能;

7)   通过串口直接输出比对结果给计算机。

a)   液晶显示面板,简洁、直观。

本套时间间隔测量设备的部分参数如下:

输入信号

外参考

路数

1

频率

10MHz

波形

正弦

电平

5dBm~13dBm

物理接口

BNC

被测信号

路数

36

电平

TTL(可选通断信号)

起始信号

上升沿或者下降沿

停止信号

下降沿或者上升沿

测量范围

20ns~99999.999 999 990s

准确度

优于±(1×10-7×T0+10ns)

物理接口

BNC

输出信号

恒温晶振

路数

1

频率

10MHz

波形

正弦

电平

≥7dBm

日老化率

≤5×10-10/日

秒稳定度

≤5×10-11/s

准确度

≤1×10-7

预热时间

大于12小时

物理接口

BNC

RS232C串口

路数

1

电平

RS232C

串口格式

测量结果及设置状态

物理接口

DB9

环境特性

工作温度

0℃~+50℃

相对湿度

≤90%(40℃)

存储温度

-30℃~+70℃

供电电源

交流 220V±10%, 50Hz±5%,功率小于75W

机箱尺寸

3U,19″标准机箱(上机架)482mm(宽)x300(深)x150mm(高)

选件

铷原子振荡器,串口输出TTL,RS422/485等,扩展测量路数,定制宽温度范围的产品,根据客户要求定做类似产品。

时间间隔测量(T0 为测量时间间隔)

Ø测量方式:仪器上的BNC芯为DC28v输出,外壳为输入,每一路BNC芯和外

    壳导通,则该路触发。

Ø触发电平:-30V~+30V(可设置)

Ø测量范围: T0:10ns~99999.999 999 990s

Ø准确度:优于±(1×10-7×T0+10ns)

时间间隔测量技术,尤其是高精度高分辨率的时间间隔测量技术研究意义重大。不沦是在通讯、天文观测、原子物理、微光测距、还是卫星导航定位、地质测绘等发展都离不开高精度的时间间隔测量技术。甚至可以说关于时间的基础理论研究已经深入到人们社会生活的方方面面,几乎无所不及。

目前市面上有各类时频方面的测试仪,但是功能和接口都相对比较单一,性能指标也达不到计量仪表的标准。本公司生产的精密时间间隔测量设备现已广泛地应用于各种科学试验中,其中包括爆轰与粒子判别等科学试验中爆速、弹速、冲击波速度、自由面速度、飞片速度等爆轰参数测量,是爆轰物理、冲击波物理、常规武器研究、天文实验、激光测距、定位定时、航天遥测遥控等很多领域中。

来源:时频网