时间间隔测量系统和32通道测时仪的测试

设计的测时系统是一个32 通道的并行高精度计时器，为了测试其32 通道并行测时功能，我们需要一个在产生一路Start 脉冲信号后，再产生32 路停止脉冲信号的信号源。市面上显然没有这种现成的信号源仪器可以提供，需要我们自行设计。为此，在测试之前，我们以STM32 微处理器为核心设计了32 通道脉冲信号源电路板(见图6-12)，用于32 通道计时器的测试工作。

图6-12　32 通道脉冲信号源电路板

如图6-13 为测时系统测试平台，具体测试过程说明如下。考虑到测时系统每个基本测量单元电路板上的电源比较多，一旦有电源稳压芯片工作不正常，将致使测时子系统不能工作。因此，上电后我们首先用万用表逐一检测各电压值是否为设计值大小；然后用示波器观察晶振电路输出频率是否为芯片时钟要求，TDC-GPX 的PLL 引脚是否为交错的高低电平变化；当这几个方面确保正确无误后，将调试好的程序分别下载到测时系统和自制的信号源电路板；接着，从自制的脉冲信号源电路板SIG＿Start 信号输出端，接50Ω 同轴电缆引入测时系统的TDC＿Start 脉冲信号输入端；从自制信号源电路板的32 个SIG＿Stop信号输出端，同样由50Ω 同轴电缆分别引入测时系统的32 个TDC＿Stop 信号输入端。信号线连接完毕后，先启动测时子系统工作，然后启动自制的信号源电路板工作。测量结果通过USB 转串口发送到PC 机，各通道测量得到的时间间隔值，与自制信号源电路板设定的各SIG＿Stop 脉冲信号相对SIG＿Start 脉冲信号的时延差一致，表明研制的测时系统能够正常工作。

图6-14 是由测试通过的测时系统封装成的32 通道测时仪。该测时仪，除了可用于面阵激光雷达仪，还可用于其他对精度和通道数要求高的时间间隔测量，如核与粒子物理实验领域的粒子飞行时间测量。(www.xing528.com)

由于测时系统或者32 通道测时仪所采用的TDC-GPX 芯片的高分辨率性能是建立在良好的测时脉冲信号基础之上，而我们缺乏这种产生高质量的测时脉冲信号源。因此，本章只用自制的信号源电路板测试测时系统是否能够正常工作，不能对该测时系统的性能进行测试。不过，第9 章面阵激光雷达测距性能试验分析所得到的面阵激光雷达测距精度，可以从侧面反映出测时系统的时间间隔测量性能。

图6-13　测时系统测试平台

图6-14　32 通道测时仪实物图