【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电气工程与仪器科学，涉及计量方向，更具体地，涉及基于jja量子直流电压基准的交流电压测量方法与装置。
技术介绍
1、电压单位是应用范围最广的导出物理量之一。电压的准确测量对诊断电力系统的故障、提升电能计量准确性，维护电能交易公平等方面具有重要作用。目前，交流电压测量主要有电阻分压法、电容分压法、阻容分压法、电场感应法和电磁感应法等。一方面，基于这些方法的交流电压传感器在进入市场之前需要进行校准；另一方面，由于老化、故障等原因，交流电压传感器在使用过程中还需要进行校准。为获得更为准确的校验结果，并进行尽可能广泛的校准，需要有准确度高、操作简单、价格低廉的交流电压基准。
2、根据国际计量委员会(cipm)的建议，自1990年1月1日起，在世界范围内启用直流约瑟夫森量子电压基准，自此开启了电磁计量的量子化时代。量子化基准具有复现性好，不存在保存问题等诸多优势。
3、交流电压量子测量包括全波测量法和差分采样法，两者均需要构建可编程约瑟夫电压基准。由于可编程约瑟夫森电压基准得到电压信号本身台阶状阶梯波，相邻两个台阶中间存在过渡带，现有的量子电压测量法能测交流电压频率范围有限。
4、全波测量法是对被测电压和可编程约瑟夫森电压基准产生的阶梯波同步进行采样，其缺点包括：
5、(1)由阶梯波过渡过程引入的误差无法消除，这会直接影响对dut(device undertest，待测器件)的测量结果；
6、(2)阶梯波可以看作一系列方波的组合，其频谱中含有非常丰富的高次谐波分量，
7、(3)约瑟夫森结阵自身几乎不具备带负载能力，因此pjvs(programmablejosephson voltage standard，可编程约瑟夫森电压基准)输出端通常只能与高阻抗负载直接相连，否则会使结阵输出电压非量子化。采用全波有效值量值传递时，pjvs通常需要连接一个1:1的缓冲放大器，使其具有一定的驱动能力，但这种缓冲放大器精度有限，直接影响了电压量值传递的准确性，通常只能到10^(-6)级别。
8、相比于全波法，差分采样法利用数字表(sampling dvm)对交流源产生的正弦电压和交流量子电压的差值进行采样，通过调节两个路电压信号的相位，使输入dvm(digitalvoltmeter，数字电压表)的差值尽可能小。当被测电压为1伏有效值时，通常能够把差值信号调节到几十个毫伏以内，利用对差值信号的积分采样测量结果和已知的量子电压波形，能够重构被测的正弦信号，从而得到被测正弦电压的幅值。基于差分采样的这类交流量子电压标准的优点是：数字表仅对差值电压进行采样，使得数字表自身噪声、量程误差和读数误差对被测信号的影响普遍降低了2～3个数量级。但是，差分法进一步提升了测量装置的成本，而且通常要求被测电压是比较标准的正弦波，若含有谐波，则可能无法测量。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量方法与装置，适用于高频率、频率分量多、准确度高的交流电压检测。
2、本专利技术采用如下的技术方案。
3、本专利技术的第一方面提供了一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，包括：jja量子直流电压基准模块、比较器模块、脉冲触发中断计时器和微处理器；
4、jja量子直流电压基准模块和被测电压信号接入比较器模块，用于将jja量子直流电压基准中的每个输出电压与被测电压信号直接比较；
5、比较器模块输出接入脉冲触发中断计时器，当比较器模块输出发生跳变时，向脉冲触发中断计时器发出脉冲；
6、脉冲触发中断计时器用于保存脉冲触发信息，并发送至微处理器；
7、微处理器根据脉冲触发信息获得对应的量子电压值，恢复出被测电压信号。
8、优选地，所述jja量子直流电压基准模块包括：2n个子阵列，以子阵列sn表示，i＝-n,-(n-1),…,-1,1,…,(n-1),n，以子阵列s1,s2,…,sn，这n个子阵列首端和尾端依次相连接形成正电压，另外的子阵列s-1,s-2,…,s-n，这n个子阵列首端和尾端依次相连接形成负电压；
9、子阵列s1与子阵列s-1的首端相连接，作为2n个子阵列的中间节点，与大地相连，同时与被测电压信号的地线相连。
10、优选地，每个子阵列两端的电压差相同或不同；
11、jja量子直流电压基准模块正、负两侧对称。
12、优选地，jja量子直流电压基准模块中间节点输出点标示为e0，以该点为以基础，向正电压方向跨过一个子阵列，其输出电压标示为e1+，跨过n个子阵列的输出端电压标示为en+；向负电压方向跨过一个子阵列，其输出电压标示为e1-，跨过n个子阵列的输出端电压标示为en-，n≤n；
13、e1+小于被测电压的峰值，en+小于被测电压的峰值，或大于被测电压的峰值。
14、优选地，比较器模块包括：2n+1个比较器单元，以比较器单元cn表示，n＝-n,-(n-1),…,-1,0,1,…,(n-1),n；
15、比较器单元cn的一个输入端接入被测电压信号；
16、在n≠0时，比较器单元cn的另一个输入端与子阵列sn尾端的输出抽头相连接，比较器单元c0的另一个输入端与2n个子阵列的中间节点相连接；
17、比较器单元cn的输出端p1+,p2+,…,pn+,p0,p1-,p2-,…,pn-与脉冲触发中断计时器相连接。
18、优选地，各个比较器单元cn型号相同，每个比较器单元的双端电源是独立的，且相互之间不形成电气回路；
19、相邻比较器单元的地线相连接，并与大地相连接。
20、优选地，脉冲触发中断计时器包括：主控芯片和计时器，主控芯片在收到比较器发出上升沿或者下降沿后，形成触发脉冲，将触发时间和触发通道序号保存在主控芯片的存储器中，并发送给微处理。
21、优选地，微处理器与脉冲触发中断计时器相连接，接收来自脉冲触发中断计时器的触发时间和触发通道序号，微处理器根据触发序号找出对应的量子电压值，并结合触发时间值通过插值算法恢复出被测电压信号。
22、本专利技术的第二方面提供了一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量方法，基于所述的基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，包括以下步骤：
23、将jja量子直流电压基准模块的输出端、被测电压信号分别接入比较器模块；将比较器模块的输出接入脉冲触发中断计时器；将脉冲触发中断计时器接入微处理器；
24、比较器模块将jja量子直流电压基准中的每个输出电压与被测电压信号直接比较，当比较器模块输出发生跳变时，向脉冲触发中断计时器发出脉冲，脉冲触发中断计时器保存触发时间和触发序号，并将其发送给微处理器，微处理器根据触发序号找出对应的量子电压值，并结合触发时间值通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，包括：JJA量子直流电压基准模块、比较器模块、脉冲触发中断计时器和微处理器；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求2或3所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
7.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
9.一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量方法，基于权利要求1-8中任一项所述的基于JJA量子直流电压基准的交流电压
10.根据权利要求9所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量方法，其特征在于：
11.根据权利要求10所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量方法，其特征在于：
12.根据权利要求10所述的一种基于JJA量子直流电压基准的交流电压测量方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，包括：jja量子直流电压基准模块、比较器模块、脉冲触发中断计时器和微处理器；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求2或3所述的一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种基于jja量子直流电压基准的交流电压测量装置，其特征在于：
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王思云，李志新，陈铭明，王忠东，陈霄，鲍进，夏国芳，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司营销服务中心，
类型：发明
国别省市：
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