时间间隔测量仪是现代兵器研发、测试试验的重要技术装备之一。针对现有时间间隔测量仪测量分辨率低、测量范围短、测量精度低、携带不方便的缺点,研究了一种直接计数法与时间-数字转换法相结合的测量方法,以此方法作为仪器的设计原理,采用模块化的设计思想,设计了一台高分辨率时间间隔测量仪。首先,研究和分析了常用时间间隔测量方法的发展现状,对比总结了各种时间间隔测量技术的优劣,论述了现有时间间隔测量仪的工作原理,根据技术指标要求,设计了高分辨率时间间隔测量仪的总体方案。其次,根据总体设计方案,完成了对高分辨率时间间隔测量仪硬件电路、计数逻辑电路以及下位机控制软件的设计。仪器硬件电路包括粗计时电路模块与精计时电路模块。采用单片机与CPLD器件基于直接计数法的测量原理完成了对粗计时电路模块的设计,实现了起始信号与截止信号之间的时间间隔测量。直接使用高集成度通用型TDC测量芯片TDC-GP2与单片机完成了对精计时电路模块的设计,实现了时钟信号与起始信号或者与截止信号之间的时间间隔测量。在CPLD器件内部,通过原理图的设计方法搭建了计数逻辑电路,并对该电路进行了功能仿真。通过对系统控制需求的分析,完成了下位机控制软件的设计,实现了仪器电路模块工作状态的控制。最后,在实验室搭建测试环境并对仪器电路进行调试和相应测试试验。结果表明,设计的高分辨率时间间隔测量仪具有1ns-200ms的动态测量范围,1ns的测量分辨率,同时,还具有设计简单、价格低廉、携带方便等优点。