高精度的时间间隔测量作为一门专业的技术学科,在很多领域有着广泛的应用。在科学仪器、粒子物理研究、深空通讯、激光测距、天文观测、工业生产以及军事国防等领域的发展都离不开高精度的时间间隔测量技术。在平时生活中,时间的使用常常精确到分钟或秒就足够了,即便在天文卫星测量方面,满足测量需求的时间间隔测量也只精确到纳秒。但是在很多工业生产、国防和粒子物理实验中,时间间隔测量作为一种重要的鉴别和探测手段,对精度要求会比较高,己经达到皮秒量级。因此,提高时间间隔测量的精度成为了很多应用方向的重要目标。　　近几年,高精度的时间测量技术得到了迅速的发展。其实现方法也越来越多,目前,国内对时间测量分辨率小于1ns的时间数字转换的研究比较少,仅有少数几所大学从事高精度时间间隔测量的研究工作。本论文根据时间-数字转换器( TDC)的基本原理,结合高速数据采集的经验,设计了一种通用性较强的时间间隔测量系统。本论文主要研究工作与创新如下:　　1.设计了一种改进的时间-模拟转换电路( TAC)来实现时间间隔测量。在以往时间-模拟转换电路中多使用晶体管设计恒流源,而本系统采用集成运放设计了TAC中的大电流可控恒流源,比其他恒流源具有更好的实验效果。并且在 TAC电路前端加入宽带直流放大部分,提高时间测量的精确度。实验表明改进的 TAC电路减小了电容充电的非线性,同时提高了电压分辨率。整个TAC集成在50*17 mm的电路板上,减少了设计成本和占用空间,使得TAC部分可以单独测试和应用,提高电路的兼容性和实用性。　　2.使用高精度的ADC采样TAC电路的输出,实现高精度时间间隔测量中的模拟到数字的转换。在系统后端用FPGA实现数据存储,减少了数据的处理时间,同时FPGA内部集成了外围控制、译码和接口电路,降低设计成本,提高了转换速率。　　3.系统软件设计由FPGA硬件程序设计完成,实现了对TAC电路的控制,完成了系统数据处理过程中的上升沿检测、数据采集模块的控制设计、数据存储和与PC机间的数据传输的程序设计,降低了外围电路的设计成本。　　4.对系统进行了测试,通过变换时-幅转换电路的采样电阻的阻值,来使恒流源输出不同的电流对电容进行充电,在满足ADC采集的时-幅转换电路输出的电压范围内,不同的时间间隔测量范围对应不同的测量线性范围和分辨率。最终,系统的时间间隔测量的最小时间分辨率为58ps,测量时间范围为1us,800 ns,400 ns,200 ns。测试结果证明了本系统的正确性和准确性,很好的达到了设计目标。