【技术实现步骤摘要】
本申请涉及计量，尤其是涉及一种简化型基于双路量子电压的功率测量装置与方法。
技术介绍
1、准确的功率测量在精密电磁测量领域具有重要的应用价值。与基于可编程型约瑟夫森电压标准(programmable josephson voltage standard，pjvs)(也称为ac-pjvs或acpjvs)的交流功率测量系统相比，基于脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准(ac josephsonvoltage standard，acjvs)的功率测量系统具有频带宽、不存在台阶切换过程的优点。中国计量科学研究院和美国国家标准与技术研究院均在开展基于acjvs的功率测量工作。
2、经研究发现，现有的基于acjvs的功率测量系统存在以下问题：(1)部分结构如图1所示，采用了两套电压比较器，一套用于实现第一套acjvs与电压通道信号的比较，另一套用于实现第二套acjvs与电流通道信号的比较，这会导致系统结构复杂、成本高；(2)采用了一台专用相位测量仪器用于实现功率中电压通道信号、电流通道信号的相位测量，这会进一步增加系统的复杂程度、提高系统成本；(3)部分结构尝试只用1路acjvs对两路信号轮流标定，这会导致实时性差、可行性较差，当功率源波动时进一步会导致不确定度水平较差；(4)当电压比较器采用模数转换器、切换开关时，由于模数转换器输入阻抗有限，使得传输线分压产生e-6量级影响，其不能满足e-7量级电压测量要求。所以，如何降低基于量子电压的功率测量装置的结构复杂度、提高测量准确度成为了不容小觑的技术问题。
技
1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种简化型基于双路量子电压的功率测量装置与方法，通过功率源模块、被校准功率表、电压电流转换模块、切换开关、模数转换模块、双路acjvs模块、上位机构建简化型基于双路量子电压的功率测量装置，从而实现了降低成本，简化基于双路量子电压的功率测量装置的复杂程度，提高了功率测量的准确性。
2、本申请实施例提供了简化型基于双路量子电压的功率测量装置，所述功率测量装置包括功率源模块、被校准功率表、电压电流转换模块、切换开关、模数转换模块、双路acjvs模块、上位机；其中，
3、所述功率源模块的第一端与所述被校准功率表的电压端连接，所述功率源模块的第二端与所述被校准功率表的电流端连接，所述上位机与所述双路acjvs模块的输入端连接，所述被校准功率表的电压端以及所述电流端均与所述电压电流转换模块的输入端连接；
4、控制所述切换开关的输入端与所述双路acjvs模块的输出端以及所述电压电流转换模块的输出端的连接进行轮流切换，输出四个电压信号，四个电压信号通过所述切换开关的输出端传输至所述模数转换模块的第一端，经过所述模数转换模块的第二端传输至所述上位机，以使所述上位机基于多个所述电压信号确定出所述功率源模块的有功功率。
5、在一种可能的实施方式之中，所述电压电流转换模块包括电压转换单元以及电流转换单元；其中，
6、所述电压转换单元的输入端与所述被校准功率表的电压端连接，所述电压转换单元的输出端与所述切换开关的第一输入端连接，所述电流转换单元的输入端与所述被校准功率表的电流端连接，所述电流转换单元的输出端与所述切换开关的第二输入端连接。
7、在一种可能的实施方式之中，所述双路acjvs模块包括第一acjvs单元以及第二acjvs单元；其中，
8、所述上位机分别与所述第一acjvs单元的第一端以及所述第二acjvs单元的第一端均连接，所述第一acjvs单元的第二端与所述切换开关的第三输入端连接，所述第二acjvs单元的第二端与所述切换开关的第四输入端连接；
9、其中，所述第一acjvs单元的第一端以及所述第二acjvs单元的第一端作为所述双路acjvs模块的输入端。
10、在一种可能的实施方式之中，所述功率测量装置还包括缓冲模块；其中，
11、所述缓冲模块的第一端与所述切换开关的输出端连接，所述缓冲模块的第二端与所述模数转换模块的第一端连接。
12、在一种可能的实施方式之中，所述功率测量装置还包括时序与驱动模块；其中，
13、所述时序与驱动模块的第一端与所述切换开关的第三端连接，所述时序与驱动模块的第二端与所述模数转换模块的第三端连接。
14、在一种可能的实施方式之中，所述电压转换单元为感应分压器或电阻分压器，所述电流转换单元为电流互感器与采样电阻。
15、本申请实施例还提供了一种简化型基于双路量子电压的功率测量方法，所述功率测量方法包括：
16、获取功率源模块的输出信号；其中，所述输出信号包括电压信号以及电流信号；
17、电压转换单元、电流转换单元、第一acjvs单元以及第二acjvs单元分别对所述输出信号进行处理，依次确定出第一电压、第二电压、第一交流量子电压以及第二交流量子电压；
18、时序与驱动模块控制切换开关的输入端进行轮流闭合连接，将所述第一电压、所述第二电压、所述第一交流量子电压以及所述第二交流量子电压传输至上位机；
19、所述上位机基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一交流量子电压以及所述第二交流量子电压，确定出所述输出信号的有功功率。
20、在一种可能的实施方式之中，所述上位机基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一交流量子电压以及所述第二交流量子电压，确定出所述输出信号的有功功率，包括：
21、对所述第一电压、所述第二电压、所述第一交流量子电压以及所述第二交流量子电压进行基波分量提取，确定出所述第一电压的基波分量、所述第二电压的基波分量、所述第一交流量子电压的基波分量以及所述第二交流量子电压的基波分量；
22、基于所述第一电压的基波分量、所述第二电压的基波分量、所述第一交流量子电压的基波分量以及所述第二交流量子电压的基波分量，确定出所述输出信号的有功功率。
23、在一种可能的实施方式之中，所述基于所述第一电压的基波分量、所述第二电压的基波分量、所述第一交流量子电压的基波分量以及所述第二交流量子电压的基波分量，确定出所述输出信号的有功功率，包括：
24、基于所述第一电压的基波分量以及所述第一交流量子电压的基波分量，确定出第一幅度比值以及第一相位差值；
25、基于所述第二电压的基波分量以及所述第二交流量子电压的基波分量，确定出第二幅度比值以及第二相位差值；
26、基于所述第一相位差值、所述第二相位差值、第一交流量子电压与第二交流量子电压之间的相位、电压转换单元的输入输出角差、电流转换单元的输入输出角差，确定出所述电压信号与所述电流信号的相位；
27、基于所述电压信号与所述电流信号的相位、所述电压信号以及所述电流信号，确定出所述输出信号的有功功率。
28、在一种可能的实施方式之中，所述功率测量方法还包括：
29、基于所述第一幅度比值、第二幅度比值、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种简化型基于双路量子电压的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置包括功率源模块、被校准功率表、电压电流转换模块、切换开关、上位机、双路ACJVS模块以及模数转换模块；其中，
2.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述电压电流转换模块包括电压转换单元以及电流转换单元；其中，
3.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述双路ACJVS模块包括第一ACJVS单元以及第二ACJVS单元；其中，
4.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置还包括缓冲模块；其中，
5.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置还包括时序与驱动模块；其中，
6.根据权利要求2所述的功率测量装置，其特征在于，所述电压转换单元为感应分压器或电阻分压器，所述电流转换单元为电流互感器与采样电阻。
7.一种简化型基于双路量子电压的功率测量方法，其特征在于，所述功率测量方法应用于权利要求1-6任一所述的简化型基于双路量子电压的功率测量装置，所述功率测量方法包括：
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9.根据权利要求8所述的功率测量方法，其特征在于，所述基于所述第一电压的基波分量、所述第二电压的基波分量、所述第一交流量子电压的基波分量以及所述第二交流量子电压的基波分量，确定出所述输出信号的有功功率，包括：
10.根据权利要求9所述的功率测量方法，其特征在于，所述功率测量方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种简化型基于双路量子电压的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置包括功率源模块、被校准功率表、电压电流转换模块、切换开关、上位机、双路acjvs模块以及模数转换模块；其中，
2.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述电压电流转换模块包括电压转换单元以及电流转换单元；其中，
3.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述双路acjvs模块包括第一acjvs单元以及第二acjvs单元；其中，
4.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置还包括缓冲模块；其中，
5.根据权利要求1所述的功率测量装置，其特征在于，所述功率测量装置还包括时序与驱动模块；其中，
6.根据权利要求2所述的功率测量装置，其特征在于，所述电压转换单元为感应...
【专利技术属性】
技术研发人员：周琨荔，卢奇亮，屈继峰，韩琪娜，施杨，徐磊，赵建亭，孙才华，陈小松，陈炳锟，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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