[发明专利]一种基于量子技术的交流功率差分测量系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于量子技术的交流功率差分测量系统及方法，属于计量领域。该系统包括偏置电压产生单元、PJVS、被测系统及转换单元、时钟源、第一采样单元、第二采样单元、FPGA控制单元和PC上位机；所述时钟源分别连接偏置电压产生单元、被测系统及转换单元、FPGA控制单元，为偏置电压产生单元、被测系统及转换单元和FPGA控制单元提供时基频率；所述偏置电压产生单元为PJVS提供偏置电流，驱动PJVS输出所需波形；所述偏置电压产生单元为FPGA控制单元提供同步触发信号；所述PJVS分别与第一采样单元和第二采样单元连接；所述被测系统及转换单元分别与第一采样单元和第二采样单元连接；所述的FPGA控制单元分别与第一采样单元、第二采样单元以及PC上位机连接。

技术领域

本发明属于计量领域，具体涉及一种基于量子技术的交流功率差分测量系统及方法。

背景技术

在交流功率基准建立中，目前国内采用热偶的方式实现，首先由直流量子电压基准向直流电压实物标准进行量值传递，通过交直流转换器件将交流功率与直流功率直接比较后，溯源到直流电压实物标准，从而实现交流功率到直流量子电压的溯源。由于溯源路径较长，热电变换器作为实物标准，容易受到外界环境的影响，可能随时间和环境的变化而改变，因此给溯源过程带来大量不确定因素。工频量子功率基准建立在自然常数的基础上，基准量值不受时间和外界环境的影响而保持恒定，具有复现准确度高，稳定性好，易于复制的优势，是交流电能领域未来发展方向。建立交流工频量子功率基准的重要前提是通过正弦交流信号与交流量子电压量值的比较，实现交流量子电压量值的准确传递。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于量子技术的交流功率差分测量系统及方法，为交流功率的溯源提供一条新路径，通过交流电压采样，实现以交流量子电压为参考的交流功率精密测量，从而实现交流量子电压向被测交流功率的直接量值传递，提高了量值传递的稳定性和可靠性，缩短了交流功率的溯源路径。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于量子技术的交流功率差分测量系统，包括偏置电压产生单元、PJVS、被测系统及转换单元、时钟源、第一采样单元、第二采样单元、FPGA控制单元和PC上位机；

所述时钟源分别连接偏置电压产生单元、被测系统及转换单元、FPGA控制单元，为偏置电压产生单元、被测系统及转换单元和FPGA控制单元提供时基频率；

所述偏置电压产生单元为PJVS提供偏置电流，驱动PJVS输出所需波形；所述偏置电压产生单元为FPGA控制单元提供同步触发信号；

所述PJVS分别与第一采样单元和第二采样单元连接；

所述被测系统及转换单元分别与第一采样单元和第二采样单元连接；

所述的FPGA控制单元分别与第一采样单元、第二采样单元以及PC上位机连接。

所述被测系统及转换单元包括被测功率源和转换电路，所述转换电路将被测功率源输出的大电压和大电流分别转换成第一采样单元和第二采样单元的最大量程内的的小电压；

所述大电压的幅值范围为60V～380V，所述大电流的幅值范围为0.5A～20A，所述小电压的幅值小于2.5V。

所述被测系统及转换单元中的所述转换电路包括电压互感器、电流互感器和采样电阻，所述电压互感器、电流互感器分别与被测功率源连接，将被测功率源发出的大电压V和大电流I转换成小电压V_V和小电流I_I，小电流I_I再通过所述采样电阻被转换成小电压V_I；