高精度时间间隔测量技术不仅在原子物理研究、地球动力学研究等基础研究领域有重要作用,而且在计算机网络、移动通信等电子通信领域有着广泛应用,甚至在激光测距、卫星导航、航天遥测等国防和军事应用领域也有着重要影响,其应用已深入人们生活的各个方面,几乎无所不及。近年来,随着国家科学技术的发展以及载人航天、北斗导航、探月工程等重大专项的实施对时间间隔测量技术提出了新的挑战,其不仅表现在对测量仪器的精度要求进一步提高,同时表现在对仪器的通道数量的需求有所增加。基于此,本文开展了时间间隔测量技术的研究,立足现阶段国际领先的科研成果研制了一款四通道高精度时间间隔计数器,其在参考时钟的驱动下可对输入信号的时间间隔、脉冲宽度、频率进行精密测量。主要的研究工作如下:1.时间间隔测量方法的理论研究。深入分析了本领域内多种经典的时间间隔测量方法及其测量特性,根据系统的研制目标选用直接计数法与抽头延迟线法相结合对待测时间进行量化,并对计数器每个功能的实现方案进行设计。2.计数器硬件电路的设计与实现。依据使用的测量方法和系统研制目标选取元器件对计数器的时间测量模块、微处理器模块、功能控制模块、数据显示模块进行设计,利用印刷电路板对设计进行实现,并完成电路板的焊接、调试工作,为系统提供良好的硬件基础。3.计数器驱动程序的开发。根据计数器各测量功能的实现方案,立足已实现的硬件电路,基于Keil MDK嵌入式软件开发平台编写驱动程序,对系统时间间隔、脉冲宽度、频率测量功能进行实现,并对程序进行在线仿真与调试,完成整个系统的最终设计。最后本文搭建实验平台对实现的时间间隔计数器的测量性能进行测试与分析,实验结果表明:研制的时间间隔计数器时间测量不确定度优于20ps,量程高达3.34s,输出数据准确、可靠,并具备测量信号的辨识功能,对于随机变化时间间隔的测量结果与国际领先时间间隔测量设备SR620的输出数据具有良好的一致性,基本满足大多数科学研究和工程应用领域对时间间隔测量仪器的性能需求。