时间间隔测量仪作为专门的时间间隔测量仪器,在通信、导航、测控众多领域都有着重大作用。在传统的时间间隔测量设备中采用的是脉冲填充,通过电子计数的方法测时间间隔,这样的仪器设备原理简单但其分辨率主要取决于主时钟的频率。要获得高分辨率则主频时钟频率要求相当高。因此单纯依靠这种方法无法满足高分辨率的要求。近些年来国内外研究了许多新的测量方法,例如模拟内插法。基于模拟内插方法设计的仪器设备理论测量精度高,但是模拟的方法带来较大的非线性误差,实现起来有很多局限性,且对硬件电路有很高的要求,从而仪器设计的成本也增加了。本课题设计的高分辨率时间间隔测量仪是基于量化延迟这一测时间间隔的原理。量化延迟单元可以由有源器件也可以由无源的传输导线构成。并且随着微电子技术的发展,可实现量化延迟单元的单片集成。本文详细介绍了时间间隔测量技术的基本原理和实现方法,在吸收和借鉴国内外先进时间间隔测量技术的基础上,设计实现出一种新的高分辨率时间间隔测量仪器。该测量仪基于时空转换这一新的理论,利用可编程逻辑器件布线延迟量化时间间隔设计出一种基于FPGA和MCU模式的设计方案。论文分别从理论分析、系统总体设计、系统硬件电路设计、系统软件设计等方面详细的阐述了该测量仪器系统的实现过程。现场可编程逻辑门阵列FPGA作为核心芯片对系统的数字电路部分进行了集成化设计,达到了简化电路设计、提高系统稳定性和可靠性的目的。最终我们基于这一方案设计实现的时间间隔测量仪能够实现200ps的高分辨率,并且我们设计的时间间隔测量仪结构简单、成本低。随着微电子技术的发展我们的设计方案还有提升的空间。