如何選購一款時間間隔測量設備？

時間間隔的測量對于各計量校準部門和科研院所甚至一些爆轟物理、沖擊波物理、常規武器研究等科學實驗來說，精密的測量結果尤為重要。今天我們重點了解一下時間間隔測量測量的原理、方法和相關測試儀器產品介紹。

時間間隔測量是指測量一個特定的“起始”事件至一個“終止”事件的時間差，時間間隔測量可以用來測量電路時延、雷達脈沖間隔、粒子的飛行時間、電纜長度、脈沖周期、脈沖寬度、上升時間、相位差等。

目前我們可以用兩種測量儀器來完成時間間隔的測量，一種是專門來測量時間間隔的儀器，例如SYN5605A型數字式時間間隔測量儀和SYN5605型多通道時間間隔測量儀。另外一種實現方式是利用頻率通用計數器的時間間隔測量功能來測試。今天我們來分別看一下這幾種設備。

其中有一點需要注意，就是如果要求時間間隔測量儀同時滿足ac耦合和dc兩種耦合方式，就需要選用SYN5636型，因為SYN5605系列的時間間隔測量儀只能測試dc的。

另外在選擇時間間隔測量儀的時候需要注意比較單雙通道或多通道測及單通道的測量范圍和準確度。因為市面上有很多時間間隔測量設備都有一定的量程限制，使得在實際的應用中有時候會受困于測量量程的瓶頸，從而給精密時間間隔測量技術的應用帶來不便。因此除了準確度寬量程范圍也顯得很有必要。

在現代許多的科學研究和工作實踐當中，經常需要對兩個或者多個物理事件之間的時間間隔進行精密測量。然而，隨著幾年的發展，雖然出現了各式各樣的時間間隔測量設備，但大多數都是針對兩個物理事件的，上面提到的SYN5605A型就是2個通道，分辨率0.1ns，起始信號上升沿或者下降沿，停止信號下降沿或者上升沿，測量范圍單通道：20ns～99999.999 999 999s雙通道:1ns～99999.999 999 999s；該款設備是大觸摸屏進行實時顯示，單通道和雙通道同時測量功能，2通道同時測試，通過串口直接輸出比對結果給計算機。

如果要對多個物理事件間的時間間隔進行并行測量，就必須使用多個測量設備，這樣操作起來特別繁瑣不說，成本也無形當中會增加很多。因此需要配置一臺多通道大量程的時間間隔測量儀。

以SYN5605型為例，設計的可同時支持36個通道測試，測量方式有單通道測量，雙通道和多通道測量。

單通道測量使用時只需要連接通道1的BNC接口。

雙通道測量，連接通道1和通道2BNC接口

多通道測量，通道1為參考輸入，必須連接參考輸入脈沖；其他通道根據實際使用分別從通道2至通道36依次增加測量

觸發電平：-5V ～ +5V（可設置）

測量范圍（T0）：雙通道或多通道:20ns ～ 99999.999 999 990s

                  單通道：100ns ～ 99999.999 999 990s

準確度：優于±（F0×T0＋10ns）(F0為時鐘源的準確度，T0為測量時間間隔)

市面上比較常用一款高精度頻率通用計數器SYN5636型不僅是頻率測試儀器，還是一款時間間隔測試儀器。該儀器設計采用的是7寸大觸摸屏，頻率測量分辨率高達12位/S，時間間隔分辨率高達20ps,除此之外也具有功率計功能，時基標配高精度OCXO恒溫晶振，可選高穩晶振和銣鐘。

頻率計測量時間間隔的實現方法如下。通道A送來的“起始”信號啟動Gate信號，通道B送來的“結束”信號關閉Gate信號，通過時基的時鐘對Gate信號進行計時。時間間隔的測量分辨率取決有其計數時鐘的頻率。一個10MHz的時鐘可以提供100ns的時間分辨率，而一個500MHz的時鐘就可以提供2ns的時間分辨率。盡管可以通過提高計數時鐘的頻率來提高時間分辨率，但是這個提高總是有限的，因為計數時鐘的頻率不能無限制提高。

對于特別高的分辨率測量來說，一些其它因素比如前端放大器的噪聲或信號幅度上的噪聲會成為制約因素。信號斜率越小，幅度噪聲對時間測量的影響越大。由于這兩種噪聲是服從統計分布的，所以對時間測量不確定的描述也是用統計方法描述的。如果對于不太高頻率信號的測量，最好打開頻率計的帶寬限制功能。

時間間隔的測量可以擴展出許多其它的應用，比如測量信號周期、頻率、脈沖寬度、上升/下降時間等。其中一個比較特殊的是頻率的測量，有人認為頻率測量就是數數就行了，其實沒有那么簡單。比如設定1秒鐘時間來計信號邊沿個數，對于高頻信號可能測量分辨率很高，但是對于低頻信號，比如10hz的信號，那分辨率誤差就不可接受了。所以頻率計測頻率時一般會**一個Gate時間，比如1秒鐘，然后精確的測量這1秒鐘內第一個邊沿和最后一個邊沿的時間間隔，再除以這一秒鐘內記到的周期個數就可以得出信號的精確周期，周期的倒數就是頻率了。通過這種方式，在**的Gate時間內，頻率測量頻率的分辨率只取決于其時間測量的分辨率，而與被測信號無關了。

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