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脉冲激光测距中高速精密时间间隔测量研究

岱钦 , 毛有明 , 吴凯旋 , 吴杰 , 李业秋

液晶与显示 doi:10.3788/YJYXS20153001.0083

在脉冲激光测距系统中,设计实现了基于FPGA和TDC-GP21的高速精密时间间隔测量系统.采用TDC-GP21的高精度测量模式,配置TDC-GP21完成了时间间隔测量,通过校准测量对测量结果进行补偿修正,提高了系统的测量精度;设计了多级嵌套状态机实现高速SPI通信,减小了系统单次测量周期;分析了影响测量精度的因素,比较分析了3种时刻鉴别方法的漂移误差,设计了高通阻容时刻鉴别模块,减小了系统的非线性误差.实验分别进行了基于FPGA脉冲信号的时间间隔测量和激光测距试验,对比验证了系统的测量误差,分析了系统在测量区间的线性度.实验结果表明,系统可以实现高速稳定测量,线性度良好,重复测量频率达1 kHz,测量精度在±100 ps内.

关键词: 时间间隔测量 , FPGA , TDC-GP21 , 高精度 , 时刻鉴别

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