针对脉冲激光测距数字计数法精度低的问题，本文介绍了用时幅转换插入法来提高脉冲测距系统时间分辨率和测距精度的原理及技术途径，并设计了基于时幅转换插入法的脉冲激光测距系统，包括激光发射电路，激光接收电路，时间测量电路和微控制器部分。激光发射电路由半导体激光器和集成驱动芯片组成，产生了具有高峰值功率和快速上升时间的光脉冲信号；在激光接收方面，采用雪崩光电二极管APD作为探测器，选择低噪声高带宽跨阻型前置放大器和电压增益控制放大器组成信号放大电路，并设计了恒比定时时刻鉴别电路。时间测量电路由FPGA数字部分和模拟时幅转换插入部分组成。在FPGA中，实现时钟倍频，高频计数器和时序控制逻辑等功能；在模拟时幅转换插入部分电路中，时间间隔脉宽由电容恒流放电线性转化为电压幅度，经过A/D模数转换器测量，实现了时间周期细分，提高了时间分辨率。在微控制器方面，主要实现测距时序控制，测距数据结果的读取和传输，并用查表法和D/A转换器实现压控放大器的增益控制功能。测距数据结果通过串口传输显示在上位计算机上。最后，对脉冲激光测距系统进行了实验测试，得到了实验结果，并进行了误差分析。实验结果表明，基于时幅转换插入法的脉冲激光测距能够将测距精度由米级提高到厘米级。