TWI772810B - 時間測量裝置以及方法 - Google Patents

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TWI772810B
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栗林英毅
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日商阿自倍爾股份有限公司
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Abstract

本發明提高對象期間的測量精度。時間計算電路(17)根據低速時鐘計數器(13A)及高速時鐘計數器(13B)的計數結果，即低速計數數(N)及高速計數數(M)，基準時鐘數(Ms)，及基準週期(Ts)的時間長度，計算對象期間(Tm)的時間長度，將與高速時鐘(CLKH)相關的每個基準週期(Ts)內的高速時鐘(CLKH)的時鐘數用作基準時鐘數(Ms)，所述高速時鐘(CLKH)是從開始高速時鐘(CLKH)的生成起，在相當於多個基準週期(Ts)的週期變動期間(Tx)內生成。

Description

時間測量裝置以及方法
本發明涉及一種根據低速時鐘及高速時鐘來測量經輸入的對象期間的時間長度的時間測量技術。
在超聲波流量計中，根據在換能器間收發的超聲波脈衝的傳播時間來求出流體的流速，因此需要高精度地測量傳播時間的時間測量技術。先前，作為此種時間測量技術之一，提出有將低速時鐘與高速時鐘組合來進行高精度的測量的方式(例如，參照專利文獻1等)。
在所述先前方式中，將對象期間的測量開始時間點設為與低速時鐘的基準週期同步，但對象期間的時間長度任意地變化，因此對象期間的測量結束時間點相對於基準週期變成非同步。因此，利用低速時鐘的時鐘數(脈衝數)，測量從測量開始時間點至在測量結束時間點後到來的與基準週期同步的測量經過時間點為止的概要期間，並且利用高速時鐘的時鐘數(脈衝數)，測量從測量結束時間點至測量經過時間點為止的超過期間，根據所述概要期間與超過期間的計數結果，計算對象期間的時間長度。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-051890號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-014801號公報
在使用環形振盪器等高頻型的時鐘生成電路的情況下，生成高速時鐘時所需要的消耗電力與低速時鐘相比相當大，因此若僅在超過期間內生成高速時鐘，則可抑制高速時鐘的生成所需要的消耗電力。另一方面，時鐘生成電路在時鐘的生成開始時週期不穩定，在週期穩定之前需要固定的期間。
圖6是表示高速時鐘的週期變動的時序圖。圖6中表示與低速時鐘CLKL同步地從時刻t0開始生成高速時鐘CLKH，但在從時刻t0經過了一個基準週期的時刻t1，進而經過了兩個基準週期的時刻t2，高速時鐘CLKH的週期還不穩定的例子。
因此，當在對象期間的測量結束時間點，即超過期間的開始時間點開始高速時鐘的生成時，超過期間的測量中所使用的高速時鐘變成與穩定後的穩態週期不同的週期。因此，在將穩態週期作為前提，利用高速時鐘測量超過期間△T的情況下，存在計數結果產生誤差，而導致對象期間的測量精度下降這一問題點。
本發明是用於解決此種課題的發明，其目的在於提供一種可提高對象期間的測量精度的時間測量技術。
為了達成此種目的，本發明的時間測量裝置包括：低速時鐘生成電路，以固定的基準週期生成低速時鐘；高速時鐘生成電路，生成比所述低速時鐘高速的高速時鐘；以及測量處理電路，根據經輸入的對象期間的測量開始時間點及測量結束時間點，對所述低速時鐘及所述高速時鐘進行計數，根據所獲得的計數結果來測量所述對象期間的時間長度；所述測量處理電路包含：低速時鐘計數器，利用所述低速時鐘，對從所述測量開始時間點至在所述測量結束時間點以後到來的與所述基準週期同步的測量經過時間點為止的概要期間進行計數；高速時鐘計數器，利用由所述高速時鐘生成電路在所述測量結束時間點開始生成的所述高速時鐘，對從所述測量結束時間點至所述測量經過時間點為止的超過期間進行計數；存儲電路，存儲表示每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數的基準時鐘數；以及時間計算電路，根據所述低速時鐘計數器及所述高速時鐘計數器的計數結果、所述基準時鐘數、及所述基準週期的時間長度，計算所述對象期間的時間長度；所述基準時鐘數包含與從開始所述高速時鐘的生成起，在相當於多個所述基準週期的週期變動期間內生成的所述高速時鐘相關的每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數。
另外，本發明的所述時間測量裝置的一構成例如下：所述時間計算電路根據所述低速時鐘計數器及所述高速時鐘計數器的計數結果、及所述基準時鐘數，計算所述超過期間內的所述低速時鐘的數量，並根據所獲得的低速計數數與所述基準週期的時間長度，計算所述超過期間的時間長度，從所述概要期間的時間長度減去所述超過期間的時間長度，由此計算所述對象期間的時間長度。
另外，本發明的所述時間測量裝置的一構成例如下：所述測量處理電路還包括基準時鐘計算電路，所述基準時鐘計算電路根據第一基準時鐘數與第二基準時鐘數，將位於所述第一基準時鐘數與第二基準時鐘數的中間的時鐘數作為所述基準時鐘數來計算，所述第一基準時鐘數表示從所述高速時鐘生成電路中的時鐘生成開始時間點起，在相當於最初的基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數，所述第二基準時鐘數表示在相當於與所述最初的基準週期鄰接的下一個基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數。
另外，本發明的所述時間測量裝置的一構成例如下：所述測量處理電路還包括第一基準時鐘測量電路與第二基準時鐘測量電路，所述第一基準時鐘測量電路將從所述高速時鐘生成電路中的時鐘生成開始時間點起，在相當於最初的基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數作為所述第一基準時鐘數來測量，所述第二基準時鐘測量電路將在相當於所述最初的基準週期之後 的下一個基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數作為所述第二基準時鐘數來測量。
另外，本發明的所述時間測量裝置的一構成例如下：所述基準時鐘計算電路利用各個權重對所述第一基準時鐘數及所述第二基準時鐘數進行乘積累加運算，由此計算所述基準時鐘數。
另外，本發明的所述時間測量裝置的一構成例如下：所述基準時鐘計算電路在將所述第一基準時鐘數設為Ms1，將所述第二基準時鐘數設為Ms2，將Ms1及Ms2的權重設為w1、w2的情況下，通過下式來計算所述基準時鐘數Ms。
[數學式1]Ms=w1×Ms1+w2×Ms2 where w1+w2=1
另外，本發明的所述時間測量裝置的一構成例如下：所述基準時鐘計算電路在將所述第一基準時鐘數設為Ms1，將所述第二基準時鐘數設為Ms2，將Ms1與Ms2的差值的絕對值設為｜Ms1-Ms2｜，將比0大且比｜Ms1-Ms2｜小的值設為m的情況下，通過下式來計算所述基準時鐘數Ms。
[數學式2]Ms=(Ms1+Ms2-|Ms1-Ms2|)/2+m where 0<m<|Ms1-Ms2|
另外，本發明的時間測量方法是包括低速時鐘生成電路、高速時鐘生成電路、及測量處理電路，測量經輸入的對象期間的時間長度的時間測量裝置中所使用的時間測量方法，其包 括：低速時鐘生成步驟，所述低速時鐘生成電路以固定的基準週期生成低速時鐘；高速時鐘生成步驟，所述高速時鐘生成電路生成比所述低速時鐘高速的高速時鐘；以及測量處理步驟，所述測量處理電路根據所述對象期間的測量開始時間點及測量結束時間點，對所述低速時鐘及所述高速時鐘進行計數，根據所獲得的計數結果來測量所述對象期間的時間長度；所述測量處理步驟包含：低速時鐘計數步驟，在從所述測量開始時間點至在所述測量結束時間點以後到來的與所述基準週期同步的測量經過時間點為止的期間內，對所述低速時鐘進行計數；高速時鐘計數步驟，在從所述測量結束時間點至所述測量經過時間點為止的期間內，對所述高速時鐘進行計數；存儲步驟，存儲表示每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數的基準時鐘數；以及時間計算步驟，根據所述低速時鐘計數步驟及所述高速時鐘計數步驟的計數結果、所述基準時鐘數、及所述基準週期的時間長度，計算所述對象期間的時間長度；所述基準時鐘數包含與從開始所述高速時鐘的生成起，在相當於多個所述基準週期的週期變動期間內生成的所述高速時鐘相關的每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數。
根據本發明，當在對象期間的測量結束時間點，即超過期間的開始時間點，由高速時鐘生成電路開始高速時鐘的生成時，也可以將考慮了生成開始時的高速時鐘的週期變動的基準時 鐘數用於超過期間的測量。因此，與將高速時鐘的週期穩定的穩態週期作為前提，利用高速時鐘來測量超過期間的情況相比，可減少計數結果的誤差，作為結果，可提高對象期間的測量精度。
10:時間測量裝置
11A:低速時鐘生成電路
11B:高速時鐘生成電路
12:測量處理電路
13A:低速時鐘計數器
13B:高速時鐘計數器
14A:第一基準時鐘測量電路
14B:第二基準時鐘測量電路
15:基準時鐘計算電路
16:存儲電路
17:時間計算電路
CLKL:低速時鐘
CLKH:高速時鐘
EN:使能信號
m:係數
M:高速計數數
Ma、Mb:計數數
Ms:基準時鐘數
Ms1:第一基準時鐘數
Ms2:第二基準時鐘數
N:低速計數數
Pstart:啟動脈衝
Pstop:停止脈衝
t0、t1、t2、T3a、T3b:時刻
T:概要期間
T1:測量開始時間點
T2:測量結束時間點
T3:測量經過時間點
Tm:對象期間
Ts:基準週期
Ts1、Ts2:期間
Tx:週期變動期間
w1、w2:權重
△N、△Na、△Nb:超過低速計數數
△T、△Ta、△Tb:超過期間
圖1是表示時間測量裝置的構成的框圖。
圖2是表示對象期間的計算過程的序列圖。
圖3是表示第一實施方式的對象期間的計算過程的框圖。
圖4是表示第一實施方式的基準時鐘數的計算過程的時序圖。
圖5是表示第二實施方式的對象期間的計算過程的框圖。
圖6是表示高速時鐘的週期變動的時序圖。
繼而，參照圖式對本發明的實施方式進行說明。
[第一實施方式]
首先，參照圖1對本發明的第一實施方式的時間測量裝置10進行說明。圖1是表示時間測量裝置的構成的框圖。所述時間測量裝置10例如為裝載在超聲波流量計等場設備，根據低速時鐘CLKL及高速時鐘CLKH來測量經輸入的對象期間Tm的時間長度的裝置。
如圖1所示，時間測量裝置10包括低速時鐘生成電路11A、高速時鐘生成電路11B、及測量處理電路12作為主要的電路部。
低速時鐘生成電路11A是以固定的基準週期Ts生成低速時鐘CLKL的電路部。高速時鐘生成電路11B是生成比低速時鐘CLKL高速的高速時鐘CLKH的電路部。所述低速時鐘生成電路11A及高速時鐘生成電路11B包含一般的時鐘生成電路。尤其在如要求高測量精度，將高速時鐘CLKH的週期設為100ps以下(10GHz以上)的情況下，例如可使用將奇數個非門電路(NOT gate circuit)連接成環狀的環形振盪器等高頻型。
測量處理電路12是如下的電路部：根據由經輸入的啟動脈衝Pstart及停止脈衝Pstop所確定的對象期間Tm的測量開始時間點T1及測量結束時間點T2，對低速時鐘CLKL及高速時鐘CLKH進行計數，並根據所獲得的計數結果，即低速計數數(脈衝數)N及高速計數數(脈衝數)M，測量對象期間Tm。
測量處理電路12包括低速時鐘計數器13A、高速時鐘計數器13B、第一基準時鐘測量電路14A、第二基準時鐘測量電路14B、基準時鐘計算電路15、存儲電路16、及時間計算電路17作為主要的電路部。以下，將測定處理電路12包含多個電路部的情況作為例子來進行說明，但並不限定於此，也可以通過使中央處理器(Central Processing Unit，CPU)與程式協作來構成所述電路部的一部分或全部。
低速時鐘計數器13A是如下的電路部：利用低速時鐘CLKL，對從測量開始時間點T1至在測量結束時間點T2以後到來的與基準週期Ts同步的測量經過時間點T3為止的概要期間T進行計 數，並將低速計數數N作為計數結果來輸出。高速時鐘計數器13B是如下的電路部：利用高速時鐘CLKH，對從測量結束時間點T2至測量經過時間點T3為止的超過期間△T進行計數，並將高速計數數M作為計數結果來輸出。
第一基準時鐘測量電路14A是如下的電路部：將從高速時鐘生成電路11B中的時鐘生成開始時間點(t0)起，在相當於最初的基準週期Ts的期間Ts1內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數作為第一基準時鐘數Ms1來測量(計數)。第二基準時鐘測量電路14B是如下的電路部：將相當於最初的基準週期Ts之後的下一個基準週期Ts的期間Ts2內的高速時鐘CLKH的時鐘數作為第二基準時鐘數Ms2來測量(計數)。
基準時鐘計算電路15是如下的電路部：將與高速時鐘CLKH相關的每個基準週期Ts內的高速時鐘CLKH的時鐘數作為基準時鐘數Ms來計算，所述高速時鐘CLKH是在高速時鐘生成電路11B中，從開始高速時鐘CLKH的生成起，在相當於多個基準週期Ts的固定的週期變動期間Tx內生成。
具體而言，基準時鐘計算電路15具有如下的功能：對第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2進行統計處理，由此將位於所述第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2的中間的時鐘數作為基準時鐘數Ms來計算，所述第一基準時鐘數Ms1表示從測量結束時間點T2，即高速時鐘生成電路11B中的時鐘生成開始時間點起，在相當於最初的基準週期Ts的期間Ts1內生成的高速時鐘 CLKH的時鐘數，所述第二基準時鐘數Ms2表示在相當於與最初的基準週期Ts鄰接的下一個基準週期Ts的期間Ts2內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數。與基準時鐘數Ms的計算過程相關的詳細內容將後述。
在本實施方式中，以將從高速時鐘CLKH的時鐘生成開始時間點t0起兩個基準週期Ts，即期間Ts1與期間Ts2設為週期變動期間Tx的情況為例進行說明。由此，可計算亦可應對利用時間測量裝置10測量超聲波流量計中的對象期間Tm時可能產生的如下的情況的基準時鐘數Ms，所述情況是從測量結束時間點T2至測量經過時間點T3為止的超過期間△T僅錯開一個基準週期Ts的情況。另外，週期變動期間Tx並不限定於兩個基準週期Ts的時間長度，也可以對應于成為時間測量裝置10的測量物件的對象期間Tm的變動特性、或高速時鐘生成電路11B的生成開始時的週期變動特性，將相當於三個以上的基準週期Ts的期間設為週期變動期間Tx。
存儲電路16是如下的電路部：作為整體，包含半導體記憶體或寄存器，存儲由基準時鐘計算電路15所計算的表示每個基準週期Ts內的高速時鐘CLKH的時鐘數的基準時鐘數Ms、及作為低速時鐘CLKL的週期的基準週期Ts的時間長度。
時間計算電路17是如下的電路部：根據作為低速時鐘計數器13A及高速時鐘計數器13B的計數結果的低速計數數N及高速計數數M、與存儲電路16的基準時鐘數Ms及基準週期Ts的時間長 度，計算對象期間Tm的時間長度。與對象期間Tm的計算過程相關的詳細內容將後述。
[第一實施方式的運行]
繼而，參照圖2、圖3、及圖4，對本實施方式的時間測量裝置10的運行進行說明。圖2是表示對象期間的計算過程的序列圖。圖3是表示第一實施方式的對象期間的計算過程的框圖。圖4是表示第一實施方式的基準時鐘數的計算過程的時序圖。
[對象期間的計算過程]
首先，對本實施方式的對象期間Tm的計算過程進行說明。在一般的超聲波流量計中，與低速時鐘CLKL的基準週期Ts同步地生成啟動脈衝Pstart，對應於所述啟動脈衝Pstart，從一方的換能器連續地發送固定數的超聲波脈衝。所述超聲波脈衝由另一方的換能器接收，在其接收波形超過了閾值的時間點生成停止脈衝Pstop。
所述從啟動脈衝Pstart至停止脈衝Pstop為止的期間相當於超聲波脈衝的傳播時間，根據所述傳播時間來計算流體流量。因此，如圖2所示，時間測量裝置10將從作為輸入信號的啟動脈衝Pstart至停止脈衝Pstop為止的期間作為對象期間Tm來測量，並輸出所獲得的測量時間值。以下，有時將對象期間Tm、概要期間T、超過期間△T、及基準週期Ts的時間長度也分別稱為Tm、T、△T、及Ts。
將低速時鐘生成電路11A設為始終以固定的基準週期Ts生成低速時鐘CLKL，將基準週期Ts與表示對象期間Tm的測量開 始時間點T1的啟動脈衝Pstart設為同步。另一方面，對象期間Tm的時間長度任意地變化，因此對象期間Tm的測量結束時間點T2相對於基準週期Ts變成非同步。因此，低速時鐘計數器13A利用低速時鐘CLKL，測量從測量開始時間點T1至在測量結束時間點T2後到來的與基準週期Ts同步的測量經過時間點T3為止的概要期間T。
另外，高速時鐘生成電路11B對應於來自測量處理電路12的使能信號EN，從測量結束時間點T2起開始高速時鐘CLKH的生成，高速時鐘計數器13B利用高速時鐘CLKH，測量從測量結束時間點T2至測量經過時間點T3為止的超過期間△T。時間計算電路17根據所述概要期間T與超過期間△T的測量結果，計算對象期間Tm的時間長度。
如圖2所示，對象期間Tm的時間長度通過從概要期間T減去超過期間△T的Tm=T-△T來計算。此時，概要期間T由低速時鐘CLKL的基準週期Ts的整數倍，即低速計數數N倍表示。另一方面，超過期間△T由於通過高速時鐘CLKH來測量，因此由高速時鐘CLKH的週期的整數倍，即高速計數數M倍表示。因此，當利用基準週期Ts的個數來表示高速計數數M時，若使用每個基準週期Ts的高速計數數即基準時鐘數Ms，則相當於超過期間△T的超過低速計數數△N由以下的式(1)來求出。
Figure 109117715-A0305-02-0014-1
另外，低速計數數N由低速時鐘計數器13A來計數，高速計數數M由高速時鐘計數器13B來計數。因此，若在存儲電路16中設定基準時鐘數Ms與基準週期Ts的時間長度，則對象期間Tm的時間長度通過時間計算電路17，由以下的式(2)來求出。
[數學式4]Tm=T-△T=Ts×(N-△N)…(2)
[基準時鐘數的計算過程]
繼而，參照圖2、圖3及圖4，對基準時鐘數Ms的計算過程進行說明。在本實施方式的時間測量裝置10中，將消耗電力的削減作為目的，對照超過期間△T來啟動高速時鐘生成電路11B。其原因在於：當將環形振盪器等高頻型的時鐘生成電路用作高速時鐘生成電路11B時，消耗電力大。
在此種高速時鐘生成電路11B的情況下，如所述圖6所示，在時鐘的生成開始時週期不穩定，在週期穩定之前需要固定的期間。因此，當在對象期間Tm的測量結束時間點T2開始高速時鐘CLKH的生成時，超過期間△T的測量中所使用的高速時鐘CLKH變成與穩定後的穩態週期不同的週期。因此，在將穩態週期作為前提測量超過期間△T的情況下，計數結果產生誤差，而導致對象期間Tm的測量精度下降。
因此，在本實施方式的時間測量裝置10中，設置第一基準時鐘測量電路14A、第二基準時鐘測量電路14B、及基準時鐘計 算電路15，事先將與高速時鐘CLKH相關的每個基準週期Ts內的高速時鐘CLKH的時鐘數作為基準時鐘數Ms來計算，所述高速時鐘CLKH是在高速時鐘生成電路11B中，從開始高速時鐘CLKH的生成起，在相當於多個基準週期Ts的固定的週期變動期間Tx內，例如兩個基準週期Ts內生成。
此時，如圖3及圖4所示，首先，在第一基準時鐘測量電路14A中對第一基準時鐘數Ms1進行計數，所述第一基準時鐘數Ms1表示從測量結束時間點T2，即高速時鐘生成電路11B中的時鐘生成開始時間點起，在相當於最初的基準週期Ts的期間Ts1內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數。其次，在第二基準時鐘測量電路14B中對第二基準時鐘數Ms2進行計數，所述第二基準時鐘數Ms2表示在相當於與最初的基準週期Ts鄰接的下一個基準週期Ts的期間Ts2內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數。
其後，在基準時鐘計算電路15中，利用事先設定的各個權重w1、w2對第一基準時鐘數Ms1及第二基準時鐘數Ms2進行乘積累加運算，由此通過以下的式(3)來計算基準時鐘數Ms。其中，將所述權重w1、權重w2的關係設為w1+w2=1。由此，將位於所述第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2的中間的時鐘數作為基準時鐘數Ms來計算。
[數學式5]Ms=w1×Ms1+w2×Ms2 where w1+w2=1…(3)
圖4中表示基準時鐘數Ms的計算例。此處，對測量經過時間點T3位於從測量結束時間點T2起僅超過了1/2基準週期Ts的時刻T3a的例子，即超過期間△Ta為從測量結束時間點T2至時刻T3a為止的期間的例子A，及測量經過時間點T3位於從測量結束時間點T2起僅超過了3/2基準週期Ts的時刻T3b的例子，即超過期間△Tb為從測量結束時間點T2至時刻T3b為止的期間的例子B進行說明。所述例子A與例子B存在在超聲波流量計中測量超聲波脈衝的傳播時間後，從例子A切換成例子B的情況，必須以在所述例子A、例子B的切換時機，測量結果不會變得不連續的方式加以考慮。
如圖4所示，從測量結束時間點T2起開始高速時鐘CLKH的生成，在從測量結束時間點T2起一個基準週期Ts的期間Ts1內，利用第一基準時鐘測量電路14A對高速時鐘CLKH進行計數所獲得的第一基準時鐘數為Ms1=64。另一方面，在接下來的一個基準週期Ts的期間Ts2內，利用第二基準時鐘測量電路14B對高速時鐘CLKH進行計數所獲得的第二基準時鐘數為Ms2=36。
另外，在期間Ts1的前一半及後一半的各半週期內，利用高速時鐘計數器13B對高速時鐘CLKH進行計數所獲得的計數數為40、24，在期間Ts2的前一半及後一半的各半週期內，利用高速時鐘計數器13B對高速時鐘CLKH進行計數所獲得的計數數為20、16。
此處，當將第一基準時鐘數Ms1=64用作基準時鐘數Ms時，利用低速時鐘CLKL對例子A的超過期間△Ta進行換算所獲得 的超過低速計數數△Na變成△Na=Ma/Ms1=40/64≒0.625。另外，利用低速時鐘CLKL對例子B的超過期間△Tb進行換算所獲得的超過低速計數數△Nb變成△Nb=Mb/Ms1=84/64≒1.313。另一方面，當將第二基準時鐘數Ms2=36用作基準時鐘數Ms時，例子A的超過期間△Ta內的超過低速計數數△Na變成△Na=Ma/Ms2=40/36≒1.111。另外，例子B的超過期間△Tb內的超過低速計數數△Nb變成△Nb=Mb/Ms2=84/36≒2.333。
因此，在使用所述第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2的任一者的情況下，在例子A與例子B之間超過低速計數數△Na、超過低速計數數△Nb均變得不連續，作為結果，所獲得的對象期間Tm的時間長度也變得不連續。
另一方面，在本實施方式中，例如當將權重w1、權重w2分別設為8/28、20/28時，由於第一基準時鐘數Ms1=64，第二基準時鐘數Ms2=36，因此基準時鐘數Ms變成Ms=64×8/28+36×20/28=44。由此，例子A的超過期間△Ta內的超過低速計數數△Na變成△Na=Ma/Ms=40/44≒0.909。另外，例子B的超過期間△Tb內的超過低速計數數△Nb變成△Nb=Mb/Ms=84/44≒1.909。
因此，當使用本實施方式的基準時鐘數Ms時，在例子A與例子B之間超過低速計數數△Na、超過低速計數數△Nb連續，作為結果，所獲得的對象期間Tm的時間長度也連續。
[第一實施方式的效果]
如此，本實施方式如下：低速時鐘計數器13A利用低速時鐘CLKL，對從測量開始時間點T1至在測量結束時間點T2以後到來的與基準週期Ts同步的測量經過時間點T3為止的概要期間T進行計數，高速時鐘計數器13B利用高速時鐘CLKH，對從測量結束時間點T2至測量經過時間點T3為止的超過期間△T進行計數，時間計算電路17根據低速時鐘計數器13A及高速時鐘計數器13B的計數結果，即低速計數數N及高速計數數M，基準時鐘數Ms，及基準週期Ts的時間長度，計算對象期間Tm的時間長度，將與高速時鐘CLKH相關的每個基準週期Ts內的高速時鐘CLKH的時鐘數用作基準時鐘數Ms，所述高速時鐘CLKH是從開始高速時鐘CLKH的生成起，在相當於多個基準週期Ts的週期變動期間Tx內生成。
具體而言，時間計算電路17如下：根據低速時鐘計數器13A及高速時鐘計數器13B的計數結果，即低速計數數N及高速計數數M，及基準時鐘數Ms，計算對象期間Tm內的低速計數數N，並根據所獲得的低速計數數N與基準週期Ts的時間長度，計算對象期間Tm的時間長度。
由此，當在對象期間Tm的測量結束時間點T2，即超過期間△T的開始時間點，由高速時鐘生成電路11B開始高速時鐘CLKH的生成時，也可以將考慮了生成開始時的高速時鐘CLKH的週期變動的基準時鐘數Ms用於超過期間△T的測量。因此，與將高速時鐘CLKH的週期穩定的穩態週期作為前提，利用高速時鐘CLKH來測量超過期間△T的情況相比，可減少計數結果的誤 差，作為結果，可提高對象期間Tm的測量精度。
另外，在本實施方式中，也可以在測量處理電路12中設置基準時鐘計算電路15，根據第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2，將位於所述第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2的中間的時鐘數作為基準時鐘數Ms來計算，所述第一基準時鐘數Ms1表示從高速時鐘生成電路11B中的時鐘生成開始時間點t0起，在相當於最初的基準週期Ts的期間Ts1內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數，所述第二基準時鐘數Ms2表示在相當於與最初的基準週期Ts鄰接的下一個基準週期Ts的期間Ts2內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數。
由此，可容易地將與高速時鐘CLKH相關的每個基準週期Ts內的高速時鐘CLKH的時鐘數作為基準時鐘數Ms來計算，所述高速時鐘CLKH是從開始高速時鐘CLKH的生成起，在相當於多個基準週期Ts的週期變動期間Tx內生成。另外，由於可利用時間測量裝置10來計算基準時鐘數Ms，因此不需要用於計算基準時鐘數Ms的另外的操作，可大幅度地簡化時間測量所需要的系統構成。
另外，在本實施方式中，也可以在測量處理電路12中設置第一基準時鐘測量電路14A與第二基準時鐘測量電路14B，第一基準時鐘測量電路14A將從高速時鐘生成電路11B中的時鐘生成開始時間點t0起，在相當於最初的基準週期Ts的期間Ts1內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數作為第一基準時鐘數Ms1來測量，第二基準時鐘測量電路14B將在相當於最初的基準週期Ts之後的下一個基 準週期Ts的期間Ts2內生成的高速時鐘CLKH的時鐘數作為第二基準時鐘數Ms2來測量。由此，可利用極其簡單的電路構成，測量基準時鐘計算電路15中的基準時鐘數Ms的計算所需要的第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2。
另外，在本實施方式中，基準時鐘計算電路15也可以利用各個權重w1、w2對第一基準時鐘數Ms1及第二基準時鐘數Ms2進行乘積累加運算，由此計算基準時鐘數Ms。具體而言，基準時鐘計算電路15也可以在將第一基準時鐘數設為Ms1，將第二基準時鐘數設為Ms2，將Ms1及Ms2的權重設為w1、w2的情況下，通過所述式(3)來計算基準時鐘數Ms。由此，可通過極其簡單的運算處理來計算基準時鐘數Ms。
[第二實施方式]
繼而，對本發明的第二實施方式的時間測量裝置10進行說明。在第一實施方式中，將如下的情況作為例子來進行說明，即當在基準時鐘計算電路15中計算基準時鐘數Ms時，將第一基準時鐘數Ms1、第二基準時鐘數Ms2的權重設為w1、w2，通過所述式(3)中所示的乘積累加運算，計算基準時鐘數Ms。
在本實施方式中，作為基準時鐘數Ms的計算過程，對基準時鐘計算電路15使用第一基準時鐘數Ms1、第二基準時鐘數Ms2的差值來計算基準時鐘數Ms的情況進行說明。另外，本實施方式的時間測量裝置10之中，基準時鐘計算電路15以外的構成、及對象期間Tm的計算過程與第一實施方式相同，此處省略詳細的說明。
[對象期間的計算過程]
參照圖5對本實施方式的對象期間Tm的計算過程進行說明。圖5是表示第二實施方式的對象期間的計算過程的框圖。在本實施方式中，作為基準時鐘數Ms的計算過程，基準時鐘計算電路15在將第一基準時鐘數設為Ms1，將第二基準時鐘數設為Ms2，將Ms1與Ms2的差值的絕對值設為｜Ms1-Ms2｜，將比0大且比｜Ms1-Ms2｜小的值設為係數m的情況下，通過以下的式(4)來計算基準時鐘數Ms。
[數學式6]Ms=(Ms1+Ms2-|Ms1-Ms2|)/2+m where 0<m<|Ms1-Ms2|…(4)
[第二實施方式的效果]
如此，本實施方式如下：基準時鐘計算電路15在將第一基準時鐘數設為Ms1，將第二基準時鐘數設為Ms2，將Ms1與Ms2的差值的絕對值設為｜Ms1-Ms2｜，將比0大且比｜Ms1-Ms2｜小的值設為係數m的情況下，通過所述式(4)來計算基準時鐘數Ms。
由此，僅通過在0<m<｜Ms1-Ms2｜的範圍內調整係數m，便可將位於第一基準時鐘數Ms1與第二基準時鐘數Ms2的中間的時鐘數作為基準時鐘數Ms來計算，可減輕基準時鐘數Ms的計算處理負擔。
[實施方式的擴展]
以上，參照實施方式對本發明進行了說明，但本發明並不限定於所述實施方式。可在本發明的範圍內，對本發明的構成或詳細內容進行從業人員能夠理解的各種變更。另外，可在不矛盾的範圍內，將各實施方式任意地組合來實施。
10:時間測量裝置
11A:低速時鐘生成電路
11B:高速時鐘生成電路
12:測量處理電路
13A:低速時鐘計數器
13B:高速時鐘計數器
14A:第一基準時鐘測量電路
14B:第二基準時鐘測量電路
15:基準時鐘計算電路
16:存儲電路
17:時間計算電路
Pstart:啟動脈衝
Pstop:停止脈衝
CLKL:低速時鐘
CLKH:高速時鐘
EN:使能信號
M:高速計數數
N:低速計數數
Ms:基準時鐘數
Ms1:第一基準時鐘數
Ms2:第二基準時鐘數
Ts:基準週期
Tm:對象期間

Claims (8)

  1. 一種時間測量裝置，其特徵在於包括：低速時鐘生成電路，以固定的基準週期生成低速時鐘；高速時鐘生成電路，生成比所述低速時鐘高速的高速時鐘；以及測量處理電路，根據經輸入的對象期間的測量開始時間點及測量結束時間點，對所述低速時鐘及所述高速時鐘進行計數，根據所獲得的計數結果來測量所述對象期間的時間長度；所述測量處理電路包含：低速時鐘計數器，利用由所述低速時鐘生成電路在所述測量開始時間點開始生成的所述低速時鐘，對從所述測量開始時間點至在所述測量結束時間點以後到來的與所述基準週期同步的測量經過時間點為止的概要期間進行計數；高速時鐘計數器，利用由所述高速時鐘生成電路在所述測量結束時間點開始生成的所述高速時鐘，對從所述測量結束時間點至所述測量經過時間點為止的超過期間進行計數；存儲電路，存儲表示每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數的基準時鐘數；以及時間計算電路，根據所述低速時鐘計數器及所述高速時鐘計數器的計數結果、所述基準時鐘數、及所述基準週期的時間長度，計算所述對象期間的時間長度； 所述基準時鐘數包含與從開始所述高速時鐘的生成起，在相當於多個所述基準週期的週期變動期間內生成的所述高速時鐘相關的每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數。
  2. 如請求項1所述的時間測量裝置，其特徵在於，所述時間計算電路根據所述低速時鐘計數器及所述高速時鐘計數器的計數結果、及所述基準時鐘數，計算所述超過期間內的所述低速時鐘的數量，並根據所獲得的低速計數數與所述基準週期的時間長度，計算所述超過期間的時間長度，從所述概要期間的時間長度減去所述超過期間的時間長度，由此計算所述對象期間的時間長度。
  3. 如請求項1或2所述的時間測量裝置，其特徵在於，所述測量處理電路還包括基準時鐘計算電路，所述基準時鐘計算電路根據第一基準時鐘數與第二基準時鐘數，將位於所述第一基準時鐘數與第二基準時鐘數的中間的時鐘數作為所述基準時鐘數來計算，所述第一基準時鐘數表示從所述高速時鐘生成電路中的時鐘生成開始時間點起，在相當於最初的基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數，所述第二基準時鐘數表示在相當於與所述最初的基準週期鄰接的下一個基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數。
  4. 如請求項3所述的時間測量裝置，其特徵在於，所述測量處理電路還包括： 第一基準時鐘測量電路，將從所述高速時鐘生成電路中的時鐘生成開始時間點起，在相當於最初的基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數作為所述第一基準時鐘數來測量；以及第二基準時鐘測量電路，將在相當於所述最初的基準週期之後的下一個基準週期的期間內生成的所述高速時鐘的時鐘數作為所述第二基準時鐘數來測量。
  5. 如請求項3所述的時間測量裝置，其特徵在於，所述基準時鐘計算電路利用各個權重對所述第一基準時鐘數及所述第二基準時鐘數進行乘積累加運算，由此計算所述基準時鐘數。
  6. 如請求項3所述的時間測量裝置，其特徵在於，所述基準時鐘計算電路在將所述第一基準時鐘數設為Ms1，將所述第二基準時鐘數設為Ms2，將Ms1及Ms2的權重設為w1、w2的情況下，通過下式來計算所述基準時鐘數Ms，[數學式1]Ms=w1×Ms1+w2×Ms2此處w1+w2=1。
  7. 如請求項3所述的時間測量裝置，其特徵在於，所述基準時鐘計算電路在將所述第一基準時鐘數設為Ms1，將所述第二基準時鐘數設為Ms2，將Ms1與Ms2的差值的絕對值設為｜Ms1-Ms2｜，將比0大且比｜Ms1-Ms2｜小的值設為m的情況下，通過下式來計算所述基準時鐘數Ms，[數學式2] Ms=(Ms1+Ms2-｜Ms1-Ms2｜)/2+m此處0<m<｜Ms1-Ms2｜。
  8. 一種時間測量方法，其是包括低速時鐘生成電路、高速時鐘生成電路、及測量處理電路，測量經輸入的對象期間的時間長度的時間測量裝置中所使用的時間測量方法，其特徵在於包括：低速時鐘生成步驟，所述低速時鐘生成電路以固定的基準週期生成低速時鐘；高速時鐘生成步驟，所述高速時鐘生成電路生成比所述低速時鐘高速的高速時鐘；以及測量處理步驟，所述測量處理電路根據所述對象期間的測量開始時間點及測量結束時間點，對所述低速時鐘及所述高速時鐘進行計數，根據所獲得的計數結果來測量所述對象期間的時間長度；所述測量處理步驟包含：低速時鐘計數步驟，在從所述測量開始時間點至在所述測量結束時間點以後到來的與所述基準週期同步的測量經過時間點為止的期間內，對所述低速時鐘生成電路在所述測量開始時間點開始生成的所述低速時鐘進行計數；高速時鐘計數步驟，在從所述測量結束時間點至所述測量經過時間點為止的期間內，對所述高速時鐘生成電路在所述測量結束時間點開始生成的所述高速時鐘進行計數； 存儲步驟，存儲表示每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數的基準時鐘數；以及時間計算步驟，根據所述低速時鐘計數步驟及所述高速時鐘計數步驟的計數結果、所述基準時鐘數、及所述基準週期的時間長度，計算所述對象期間的時間長度；所述基準時鐘數包含與從開始所述高速時鐘的生成起，在相當於多個所述基準週期的週期變動期間內生成的所述高速時鐘相關的每個所述基準週期內的所述高速時鐘的時鐘數。
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