基于TDC7201的光纤折射率和长度测量研究

为了探索飞行时间技术在中短距离长度测量方面的应用,提出一种测量光纤折射率和长度的方案。基于飞行时间技术原理的TDC7201芯片,配合微控制器、激光发射机和激光接收机等器件和模块,构成一套测量系统,理论上可对长度范围为2 cm^100 km的光纤进行测量。以该方案搭建了一个实验平台,对约1 cm、2 cm、3 cm、以及1.5 m、5.1 m、20 km、70 km和90 km等多种长度的光纤进行了折射率或长度测量。结果表明:该方案最短测量距离为1 cm,最长测量距离超过90 km,在测量长度约5.1 m的光纤时,系统的标准差可达0.9 mm。

基于TDC7201芯片的高精度激光脉冲飞行时间测量模块研究

设计了一种高精度、高线性度、轻小型激光脉冲飞行时间测量模块。结合TDC7201芯片在时间测量方面的优势,将其作为时间测量核心部分,并将STM32F103RET6微控制器作为主控芯片来控制整个模块的工作。实验结果表明,该模块在12ns^100μs时间间隔范围内的时间测量精度最高可达4.1ps;测量结果的线性拟合相关系数为1,且能够测量激光脉冲主波与5个回波之间的时间间隔。该模块可满足基于硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)的脉冲式激光测距系统的高精度、高线性度、多回波、轻量化等实际应用需求。

LHAASO-WCDA时间刻度系统设计与实现

针对大型高海拔空气簇射观测站水基切伦科夫探测阵列标定方法,提出了一种远距离时间刻度系统方案,并完成了相关软硬件设计。该系统主要包括同步触发单元、光源驱动单元和时间差测量单元3个部分。其中,同步触发单元和光源驱动单元以现场可编程逻辑门阵列FPGA为核心,功能分别为发送同步触发信号、驱动标定光源。时间差测量单元以时间数字转换器TDC7201为核心,用于测量多路触发信号之间的时间差。基于该系统进行了远距离触发实验,实验结果表明,多路触发信号经过远距离传输后的同步误差在100 ns内,满足探测阵列标定要求,为标定方案的实现以及水基切伦科夫探测阵列的进一步使用奠定了基础。