一种基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置及方法制造方法及图纸

本申请提供了一种基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置及方法，该功率测量装置包括：电压转换设备，用于将待测电压转换为第一转换电压；电流转换设备，用于将待测电流转换为第二转换电压；相位测量设备，用于测量第一转换电压与第二转换电压的相位差值；脉冲驱动型交流量子电压源，用于生成对应于第一转换电压的第一量子电压，对应于第二转换电压的第二量子电压；指零仪，用于测量第一转换电压和第一量子电压的第一电压差值，第二转换电压和第二量子电压的第二电压差值；处理器，用于若确定第一电压差值和第二电压差值均满足要求，则基于第一量子电压、第二量子电压以及第一转换电压与第二转换电压的相位差值确定待测功率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置及方法
本申请涉及功率计量
，具体而言，涉及一种基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置及方法。
技术介绍
早期，交流功率的测量主要是通过热电变换器实现的。然而，热电变换器存在溯源路径长的问题，并且它作为一种实物标准，性能会受到温度、湿度、机械振动等因素的影响而出现漂移。为避免热电变换器的缺点，计量人员提出利用可编程型交流量子电压源——可编程约瑟夫森电压标准(ProgrammableJosephsonVoltageStandard，PJVS)对交流功率进行测量，具体测量过程为：待测功率的电压通道和电流通道分别对应有正弦信号，PJVS生成每个正弦信号对应的阶梯波；针对每个正弦信号，根据该正弦信号与该正弦信号对应的阶梯波的差值，以及对应的阶梯波的幅度，确定该正弦信号的幅度；基于每个正弦信号的幅度，以及两个正弦信号之间的相位差值，确定待测功率。然而，这样一种基于阶梯波的功率差分测量方法存在以下两方面的问题：(1)台阶切换过程慢，通常在微秒量级，这导致被测量的正弦信号的频率一般不超过50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置包括处理器、脉冲驱动型交流量子电压源、指零仪、电压转换设备、电流转换设备以及相位测量设备；其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源，所述指零仪包括第一指零仪和第二指零仪；待测功率对应有待测电压和待测电流；/n所述电压转换设备，用于基于电压转换系数和第一相位差值，将所述待测电压转换为第一转换电压，并将所述第一转换电压发送给所述相位测量设备和所述第一指零仪；/n所述电流转换设备，用于基于电流转换系数和第二相位差值，将所述待测电流转换为第二转换电压，并将所述第二转换电...

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置包括处理器、脉冲驱动型交流量子电压源、指零仪、电压转换设备、电流转换设备以及相位测量设备；其中，所述脉冲驱动型交流量子电压源包括第一脉冲驱动型交流量子电压源和第二脉冲驱动型交流量子电压源，所述指零仪包括第一指零仪和第二指零仪；待测功率对应有待测电压和待测电流；
所述电压转换设备，用于基于电压转换系数和第一相位差值，将所述待测电压转换为第一转换电压，并将所述第一转换电压发送给所述相位测量设备和所述第一指零仪；
所述电流转换设备，用于基于电流转换系数和第二相位差值，将所述待测电流转换为第二转换电压，并将所述第二转换电压发送给所述相位测量设备和所述第二指零仪；
所述相位测量设备，用于测量所述第一转换电压与所述第二转换电压之间的第三相位差值，并将所述第三相位差值发送给所述处理器；
所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，用于响应携带有第一目标相位的第一触发信号，并基于所述第一目标相位以及本地预存的第一目标波形，生成对应的第一量子电压，并将所述第一量子电压发送给所述第一指零仪；
所述第二脉冲驱动型交流量子电压源，用于响应携带有第二目标相位的第二触发信号，并基于所述第二目标相位以及本地预存的第二目标波形，生成对应的第二量子电压，并将所述第二量子电压发送给所述第二指零仪；
所述第一指零仪，用于测量所述第一量子电压与所述第一转换电压之间的第一电压差值，并将所述第一电压差值发送给所述处理器；
所述第二指零仪，用于测量所述第二量子电压与所述第二转换电压之间的第二电压差值，并将所述第二电压差值发送给所述处理器；
所述处理器，用于若所述第一电压差值和所述第二电压差值均位于预设阈值范围内，则根据本地预存的所述电压转换设备的电压转换系数和第一相位差值、所述电流转换设备的电流转换系数和第二相位差值、所述第一目标波形和所述第二目标波形，以及接收到的所述第三相位差值，确定所述待测功率。


2.根据权利要求1所述的基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述脉冲驱动型交流量子电压源为脉冲驱动型约瑟夫森任意波形合成器。


3.根据权利要求1所述的基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述脉冲驱动型交流量子电压源的频谱包含预设数量的频谱分量。


4.根据权利要求1所述的基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述指零仪为锁相放大器；其中，所述锁相放大器的输入通道包括第一输入通道和第二输入通道；所述第一指零仪对应第一锁相放大器；
所述电压转换设备，在将所述第一转换电压发送给所述第一指零仪时，包括：
将所述第一转换电压发送给所述第一锁相放大器的第一输入通道；
所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，在将所述第一量子电压发送给所述第一指零仪时，包括：
将所述第一量子电压发送给所述第一锁相放大器的第二输入通道；
所述第一指零仪，在测量所述第一量子电压与所述第一转换电压之间的第一电压差值时，包括：
测量通过所述第一输入通道接收到的第一转换电压，与通过所述第二输入通道接收到的第一量子电压之间的第一电压差值。


5.根据权利要求1所述的基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述指零仪包括锁相放大器和电压放大设备，所述第一指零仪对应第一锁相放大器和第一电压放大设备；
所述电压转换设备，还用于将所述第一转换电压发送给所述第一电压放大设备；
所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，还用于将所述第一量子电压发送给所述第一电压放大设备；
所述第一电压放大设备，用于基于预设的放大系数，对接收到的所述第一量子电压和所述第一转换电压的串联电压进行放大处理，得到所述第一量子电压与所述第一转换电压之间的第一电压差值，并将所述第一电压差值发送给所述第一锁相放大器；
所述第一锁相放大器，用于对接收到的所述第一电压差值进行测量。


6.根据权利要求1所述的基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述指零仪为模数转换器，其中，所述模数转换器对应有第三输入通道；所述第一指零仪对应第一模数转换器；
所述电压转换设备，在将所述第一转换电压发送给所述第一指零仪时，包括：
将所述第一转换电压发送给所述第一模数转换器的第三输入通道；
所述第一脉冲驱动型交流量子电压源，在将所述第一量子电压发送给所述第一指零仪时，包括：
将所述第一量子电压发送给所述第一模数转换器的第三输入通道；
所述第一指零仪，在测量所述第一量子电压与所述第一转换电压之间的第一电压差值时，包括：
通过所述第三输入通道获取所述第一转换电压和所述第一量子电压，将所述第一转换电压和所述第一量子电压的串联电压作为所述第一电压差值，并测量所述第一电压差值。


7.根据权利要求1所述的基于脉冲驱动交流量子电压源的功率测量装置，其特征在于，所述指零仪包括模数转换器和切换开关，其中，所述模数转换器对应有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：周琨荔，屈继峰，韩琪娜，赵建亭，鲁云峰，施杨，王淼儿，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11