于俊慧，董永贵

(清华大学精密仪器与机械学系，精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京　100084)

0　引言

飞行时间(time of flight，TOF)是距离测量中一个常见的概念，它通常是指测试信号从发射到接收所经历的时间。很多类型的距离测量设备都涉及到飞行时间的测量，比如雷达、超声波测距系统、激光测距系统等。还有研究表明飞行时间对改善正电子发射断层扫描仪(PET)的分辨率有重要作用[1]。

时域反射仪(Time domain reflectometry，TDR)是一种快速的无损检测方法，已被广泛应用于通信电缆和输电线路的故障检测[2-3]，具有体积小、精度高的优点。国外许多公司对利用TDR进行电缆故障探测进行了大量研究，已经达到了很高的精度，比如英国Megger公司的TDR系列电缆故障定位仪的最高分辨率可以达到0.1 m[4]。

基于TDR原理对电缆故障进行定位的主要技术难度在于飞行时间的准确测量。比较常见的处理方法是对信号进行A/D转换来获得飞行时间。为了达到1 ns以上的计时精度，就需要数千兆的采样频率，因此通常借助于等效时间采样的方法来实现[5]。另一种确定飞行时间的方法是对信号进行时间幅度转换，也就是通过用恒流源向电容充电，将时间信号转换为电压信号[6]。这种方法的测量精度很高，但可测的时间较短。近年来还出现了一些高精度的专用计时芯片，如德国ACAM公司的其中一款芯片可以达到10 ps的测量精度。该系列芯片在直接计数法的基础上，通过测量内部门电路的传播延迟来实现高精度时间间隔测量[7]。……