CN102645585A - 一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法及装置，属于电子测量技术领域。结合同步测量技术和虚拟仪器技术，利用远小于一个波形周期的局部波形获得正弦信号的相位值，从而实现超低频正弦信号相位差的快速测量。快速测量装置包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一数据寄存电路、第二数据寄存电路、接口电路、计算机、输入输出电路、时钟电路和逻辑控制电路。本发明可以用不足一个周期的部分波形获得其两路正弦信号的相位差，避免了传统相位测量方法的多周期波形测量及多种噪声误差影响因素，可用于制作超低频相位测量系统以及用于超低频相位参数的计量校准。

Description

一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法及装置

技术领域

本发明涉及用于一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法及装置，属于电子测量技术领域。

背景技术

相位差测量及复现技术是电子学、电磁学以及无线电计量领域的基本技术之一，意义重大且影响深远。例如交流电能计量测试中的功率因数即需要测量两相或三相交流电电压与电流间的相位差来最终确定，实际上需要同步测量两路(一路电压、一路电流)或六路(三路电压、三路电流)正弦信号互相之间的相位差。另外很多场合中的时间差测量是通过相位差测量间接获得，因而相位差的同步精确测量一直是该领域中的一个基本问题。相位差是一个相对量和导出量，它基本上与信号频率、延迟等因素密切相关。而超低频正弦信号相位差的快速测量一直是一个难题，主要问题是通常的相位差测量方法均需要在获得多个信号波形周期条件下进行，而超低频信号周期本身就非常长，例如用于地震监测等研究的超低频振动台的振动周期可达1000s以上，一种合成信号源的频率下限为1μHz，导致很难快速获得超低频正弦相位差，相位测量值的实时刷新也很难实现。另外，相位测量准确度受不同测量通道的延迟、噪声、时基失真、时基抖动、时间漂移、触发噪声、触发抖动、采样间隔、以及波形失真等众多因素的影响，不易实现高精度测量，也很难获得较高的相位测量分辨力。

现有相位测量技术多基于过零点检测原理实现，以两路正弦波过零点间的时间差与信号周期之比计算相位差，除了必需测量获得多个信号波形周期外，其主要缺点有：1)过零点受噪声、失真等影响大，抖动、波动较大，很难获得高精度；2)微小相位差的过零点很难被分辨出来，相位测量分辨力受限制；3)当两路正弦波幅度相差悬殊时，相位测量很难实现，或者误差极大；4)超低频正弦波相位差的测量无法快速实现。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的局陷，提出一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法及装置，在超低频正弦波信号的相位差测量过程中以虚拟仪器方式实现相位快速测量，并实现分辨力高、波形稳定的相位同步测量，同时避免传统相位测量方法的采样时钟抖动、通道同步误差、通道相位延迟稳定性、幅度噪声等误差影响因素，提出超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法及装置。其核心是结合同步测量技术、以不足一个波形周期的正弦波形(例如十分之一个波形周期)获取信号相位值。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种用于超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法，用于两路超低频正弦信号相位差测量，待测的两路正弦信号具有相同频率，其具体步骤为：

1)对两路待测正弦信号进行信号调理，利用模数转换电路对调理后的两路信号进行同步采样，将采样得到的两路波形数据序列y_k，i送入计算机，其中k表示第k路正弦信号对应的通道编号且k＝1，2，i表示同步采样序列中采样点序号且i＝1，2，…，n，两路通道中同一序号采样点的采样时刻相同；

2)使用计算机将接收到的两路波形序列分别进行正弦拟合，获得两路正弦的初始相位

具体为：

2.1 对两路正弦信号分别进行数学描述，设第k路正弦信号波形为

其中，A_k为第k路正弦信号幅值，

为第k路正弦信号初始相位值；

第k路正弦信号波形数据序列为

y_k，i＝y_k(t_i)＝y_k((i-1)×Δτ)

其中，通道采样时间间隔Δτ＝1/v，v为通道采样速率；

2.2 计算机对两路波形数据序列y_k，i分别进行正弦波形四参数拟合，获得拟合信号

其中，

为第k路正弦信号幅度的拟合值，

为正弦信号角频率的拟合值，

为第k路正弦信号初始相位的拟合值，

为第k路正弦信号直流分量值的拟合值；

所述正弦波形四参数拟合具体过程为：

(1)设定初始参数，具体包括：待测的正弦信号的频率预估值为f₀，角频率预估值ω₀＝2πf₀/v，波形采集序列所含信号不足一个周期且个数为p，波形采集序列占用时间长度为τ，则f₀≤1/τ，选取另一个足够小的正数因子q，使得f₀＞q/τ，此时f₀∈[q/τ，2/τ]；

(2)设定拟合迭代停止条件为一个接近于0的足够小的正数h_e；

(3)从已知时刻t₁，t₂，...，t_n的正弦波采集样本y₁，y₂，...y_n，使用计点法获得信号波形占用时间长度为τ＝(n-1)/v，确定目标频率f₀的存在区间[q/τ，2/τ]；

(4)确定迭代左边界频率f_L＝q/τ和迭代左边界角频率ω_L＝2πf_L/v以及迭代右边界频率f_R＝2/τ和迭代右边界角频率ω_R＝2πf_R/v，令中值角频率ω_M＝(ω_R+ω_L)/2；

(5)在迭代左边界角频率ω_L、迭代右边界角频率ω_R和中值角频率ω_M上分别利用频率已知的三参数正弦波形拟合公式计算各自的拟合残差ρ(ω_L)、ρ(ω_R)和ρ(ω_M)；

(6)若ρ(ω_L)＜η·ρ(ω_M)，则令迭代右边界角频率ω_R＝ω_M，迭代左边界角频率ω_L不变，重复执行步骤(5)～步骤(6)，其中η为判据因子；

(7)若ρ(ω_L)≥η·ρ(ω_M)，则必有ω_R＜2ω₀，确定左边界角频率为ω_L，右边界角频率ω_R，按照优选法原则，选取两个中值角频率分别为

ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)

和

ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(8)在左边界角频率ω_L上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_L、拟合相位拟合直流分量D_L、拟合残差ρ_L，在右边界角频率ω_R上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_R、拟合相位

拟合直流分量D_R、拟合残差ρ_R，在中值角频率ω_M上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_M、拟合相位

拟合直流分量D_M、拟合残差ρ_M，在中值角频率ω_T上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_T、拟合相位

拟合直流分量D_T、拟合残差ρ_T；

(9)若ρ_M＜ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_M，有ω₀∈[ω_T，ω_R]，参量更新为ω_L＝ω_T，ω_T＝ω_M，ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)；若ρ_M≥ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_T，有ω₀∈[ω_L，ω_M]，参量更新为ω_R＝ω_M，ω_M＝ω_T，ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(10)判定若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|≥h_e，则重复步骤(5)～步骤(10)；若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|＜h_e，则停止迭代，此时又分为两种情况：若最小拟合残差ρ＝ρ_T，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；若最小拟合残差ρ＝ρ_M，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束。

2.3计算第一路正弦信号和第二路正弦信号之间的正弦波信号的相位差测量值为

其中，

和为拟合正弦波的初始相位；

3)计算机将计算得到的两个通道正弦波形间的相位差进行显示输出。

一种用于超低频正弦信号相位差的同步快速测量装置，被测对象为两路超低频正弦波信号间的相位差，包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一数据寄存电路、第二数据寄存电路、接口电路、计算机、输入输出电路、时钟电路和逻辑控制电路；

被测的两路正弦波信号中，第一路正弦信号经第一信号调理电路进行滤波、放大后进入第一模数转换电路，第一模数转换电路对进入的信号进行同步采样和模数转换，将得到的数字化的波形数据序列送入第一数据寄存电路；

第二路正弦信号经第二信号调理电路进行滤波、放大后进入第二模数转换电路，第二模数转换电路对进入的信号进行同步采样和模数转换，将得到的数字化的波形数据序列送入第二数据寄存电路；

接口电路将第一数据寄存电路和第二数据寄存电路中的当前波形数据序列依次读入计算机，计算机对获取的数据序列进行存储、处理，并利用快速测量方法计算两路正弦信号的相位差，将运算结果经过输入输出电路以虚拟仪器的方式提供给操作者并实现人机交互；

计算机通过逻辑控制电路为第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一数据寄存电路、第二数据寄存电路和接口电路提供统一的时序和逻辑控制信号，以保证两路通道中同一序号采样点的采样时刻相同；时钟电路为逻辑控制电路和计算机提供统一的时钟信号；

上述接口电路为并行可编程输入接口，采用FPGA编程实现或者采用可编程I/O接口芯片实现。

有益效果

采用本发明的装置及方法，结合同步测量技术以虚拟仪器方式实现超低频正弦信号相位差的快速测量，可以仅仅使用不足一个周期的部分波形获得其相位量值，例如在仅有十分之一个波形周期下即可以实现相位的测量，达到获得低频相位快速测量与实时刷新数据的效果。其相位分辨力高、波形稳定、相位同步性好，无需传统相位测量方法的多周期波形测量，并避免了采样时钟抖动、通道同步误差、通道相位延迟稳定性、幅度噪声等误差影响因素。本发明具有高精度快速同步测量超低频相位差量值的特点，可用于制作超低频相位计、超低频相位表、超低频相位测量系统等，并可以用于超低频相位参数的计量校准。

附图说明

图1为本发明中快速测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例

一种用于超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法，用于两路超低频正弦信号相位差测量，待测的两路正弦信号具有相同频率，其具体步骤为：

1)对两路待测正弦信号进行信号调理，利用模数转换电路对调理后的两路信号进行同步采样，将采样得到的两路波形数据序列y_k，i送入计算机，其中k表示第k路正弦信号对应的通道编号且k＝1，2，i表示同步采样序列中采样点序号且＝1，2，…，n，两路通道中同一序号采样点的采样时刻相同；

上述采样波形的序列长度n以及采样速率v根据两路待测正弦信号的频率预期值f确定；设定原则为保证每个波形周期内要多于500个采样点并且所存储的数据少于正弦信号的1个波形周期，本实施例中取值范围为取为0.1～1个波形周期；

2)使用计算机将接收到的两路波形序列分别进行正弦拟合，获得两路正弦的初始相位具体为：

2.1 对两路正弦信号分别进行数学描述，设第k路正弦信号波形为

其中，A_k为第k路正弦信号幅值，

为第k路正弦信号初始相位值；

第k路正弦信号波形数据序列为

y_k，i＝y_k(t_i)＝y_k((i-1)×Δτ)

其中，通道采样时间间隔Δτ＝1/v，v为通道采样速率；

2.2计算机对两路波形数据序列y_k，i分别进行正弦波形四参数拟合，获得拟合信号

其中，

为第k路正弦信号幅度的拟合值，

为正弦信号角频率的拟合值，为第k路正弦信号初始相位的拟合值，

为第k路正弦信号直流分量值的拟合值；

所述正弦波形四参数拟合具体过程为：

(1)设定初始参数，具体包括：待测的正弦信号的频率预估值为f₀，角频率预估值ω₀＝2πf₀/v，波形采集序列所含信号不足一个周期且个数为p，波形采集序列占用时间长度为τ，则f₀≤1/τ，选取另一个足够小的正数因子q＝1×10^-5，使得f₀＞q/τ，此时f₀∈[q/τ，2/τ]；

(2)设定拟合迭代停止条件为一个接近于0的足够小的正数h_e＝1×10^-20；

(3)从已知时刻t₁，t₂，...，t_n的正弦波采集样本y₁，y₂，...y_n，使用计点法获得信号波形占用时间长度为τ＝(n-1)/v，确定目标频率f₀的存在区间[q/τ，2/τ]；

(4)确定迭代左边界频率f_L＝q/τ和迭代左边界角频率ω_L＝2πf_L/v以及迭代右边界频率f_R＝2/τ和迭代右边界角频率ω_R＝2πf_R/v，令中值角频率ω_M＝(ω_R+ω_L)/2；

(5)在迭代左边界角频率ω_L、迭代右边界角频率ω_R和中值角频率ω_M上分别利用频率已知的三参数正弦波形拟合公式计算各自的拟合残差ρ(ω_L)、ρ(ω_R)和ρ(ω_M)；

(6)若ρ(ω_L)＜η·ρ(ω_M)，则令迭代右边界角频率ω_R＝ω_M，迭代左边界角频率ω_L不变，重复执行步骤(5)～步骤(6)，其中η为判据因子且η取值范围为1～1.5；

(7)若ρ(ω_L)≥η·ρ(ω_M)，则必有ω_R＜2ω₀，确定左边界角频率为ω_L，右边界角频率ω_R，按照优选法原则，选取两个中值角频率分别为

ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)

和

ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(8)在左边界角频率ω_L上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_L、拟合相位拟合直流分量D_L、拟合残差ρ_L，在右边界角频率ω_R上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_R、拟合相位拟合直流分量D_R、拟合残差ρ_R，在中值角频率ω_M上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_M、拟合相位

拟合直流分量D_M、拟合残差ρ_M，在中值角频率ω_T上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_T、拟合相位

拟合直流分量D_T、拟合残差ρ_T；

(9)若ρ_M＜ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_M，有ω₀∈[ω_T，ω_R]，参量更新为ω_L＝ω_T，ω_T＝ω_M，ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)；若ρ_M≥ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_T，有ω₀∈[ω_L，ω_M]，参量更新为ω_R＝ω_M，ω_M＝ω_T，ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(10)判定若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|≥h_e，则重复步骤(5)～步骤(10)；若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|＜h_e，则停止迭代，此时又分为两种情况：若最小拟合残差ρ＝ρ_T，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；若最小拟合残差ρ＝ρ_M，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；

2.3计算第一路正弦信号和第二路正弦信号之间的正弦波信号的相位差测量值为

其中，

和

为拟合正弦波的初始相位；

3)计算机将计算得到的两个通道正弦波形间的相位差以虚拟仪器的方式进行显示输出。

一种用于超低频正弦信号相位差的同步快速测量装置，被测对象为两路超低频正弦波信号间的相位差，其结构如图1所示，包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一数据寄存电路、第二数据寄存电路、接口电路、计算机、输入输出电路、时钟电路和逻辑控制电路；

被测的两路正弦波信号中，第一路正弦信号经第一信号调理电路进行滤波、放大后进入第一模数转换电路，第一模数转换电路对进入的信号进行同步采样和模数转换，将得到的数字化的波形数据序列送入第一数据寄存电路；

第二路正弦信号经第二信号调理电路进行滤波、放大后进入第二模数转换电路，第二模数转换电路对进入的信号进行同步采样和模数转换，将得到的数字化的波形数据序列送入第二数据寄存电路；

接口电路将第一数据寄存电路和第二数据寄存电路中的当前波形序列数据依次读入计算机，计算机对获取的数据序列进行存储、处理，并利用快速测量方法计算两路正弦信号的相位差，将运算结果经过输入输出电路以虚拟仪器的方式提供给操作者并实现人机交互；

计算机通过逻辑控制电路为第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一数据寄存电路、第二数据寄存电路和接口电路提供统一的时序和逻辑控制信号，以保证两路通道中同一序号采样点的采样时刻相同；时钟电路为逻辑控制电路和计算机提供统一的时钟信号；

上述接口电路为并行可编程输入接口，采用可编程I/O接口芯片8255实现；

计算机对从接口电路获取的波形测量数据，使用上述相位差同步快速相位测量方法进行处理，只需要不足一个波形周期正弦波形同步采样序列，即可快速获得两路超低频正弦信号间的相位差。

目前双通道任意波发生器同时具有合成信号源功能，两通道间相位差可以设定，而每个通道的输出频率下限值和分辨力可以达到1mHz，一个波形周期达到1000s，约17分钟。使用通常的相位计无法进行正常测量，17分钟以内不会有任何响应，更谈不上快速测量其相位差值。本实施例将上述超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法及装置用于解决该问题，可以通过波形测量手段，在仅仅采集十分之一个周期波形条件下，在2分钟之内即可以快速获得测量结果，在噪声信号幅度比为2％的情况下，可以获得相位估计误差优于±0.6°的效果。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法，用于两路超低频正弦信号相位差测量，待测的两路正弦信号具有相同频率，其特征在于，其具体步骤为：

1)对两路待测正弦信号进行信号调理，利用模数转换电路对调理后的两路信号进行同步采样，将采样得到的两路波形数据序列y_k，i送入计算机，其中k表示第k路正弦信号对应的通道编号且k＝1，2，i表示同步采样序列中采样点序号且i＝1，2，…，n，两路通道中同一序号采样点的采样时刻相同；

2)使用计算机将接收到的两路波形序列分别进行正弦拟合，获得两路正弦的初始相位

具体为：

2.1 对两路正弦信号分别进行数学描述，设第k路正弦信号波形为

其中，A_k为第k路正弦信号幅值，

为第k路正弦信号初始相位值；

第k路正弦信号波形数据序列为

y_k，i＝y_k(t_i)＝y_k((i-1)×Δτ)

其中，通道采样时间间隔ΔτΩ1/v，v为通道采样速率；

2.2 计算机对两路波形数据序列y_k，i分别进行正弦波形四参数拟合，获得拟合信号

其中，

为第k路正弦信号幅度的拟合值，

为正弦信号角频率的拟合值，

为第k路正弦信号初始相位的拟合值，

为第k路正弦信号直流分量值的拟合值；

2.3 计算第一路正弦信号和第二路正弦信号之间的正弦波信号的相位差测量值为

其中，

和

为拟合正弦波的初始相位；

3)计算机将计算得到的两个通道正弦波形间的相位差以虚拟仪器的方式进行显示输出。

2.根据权利要求1所述的一种用于超低频正弦信号相位差量值的快速测量方法，其特征在于，所述步骤2.2中进行正弦波形四参数拟合的过程为：

(1)设定初始参数，具体包括：待测的正弦信号的频率预估值为f₀，角频率预估值ω₀＝2πf₀/v，波形采集序列所含信号不足一个周期且个数为p，波形采集序列占用时间长度为τ，则f₀≤1/τ，选取另一个足够小的正数因子q＝1×10^-5，使得f₀＞q/τ，此时f₀∈[q/τ，2/τ]；

(2)设定拟合迭代停止条件为一个接近于0的足够小的正数；

(3)从已知时刻t₁，t₂，...，t_n的正弦波采集样本y₁，y₂，...y_n，使用计点法获得信号波形占用时间长度为τ＝(n-1)/v，确定目标频率f₀的存在区间[q/τ，2/τ]；

(4)确定迭代左边界频率f_L＝q/τ和迭代左边界角频率ω_L＝2πf_L/v以及迭代右边界频率f_R＝2/τ和迭代右边界角频率ω_R＝2πf_R/v，令中值角频率ω_M＝(ω_R+ω_L)/2；

(5)在迭代左边界角频率ω_L、迭代右边界角频率ω_R和中值角频率ω_M上分别利用频率已知的三参数正弦波形拟合公式计算各自的拟合残差ρ(ω_L)、ρ(ω_R)和ρ(ω_M)；

(6)若ρ(ω_L)＜η·ρ(ω_M)，则令迭代右边界角频率ω_R＝ω_M，迭代左边界角频率ω_L不变，重复执行步骤(5)～步骤(6)，其中η为判据因子且η取值范围为1～1.5；

(7)若ρ(ω_L)≥η·ρ(ω_M)，则必有ω_R＜2ω₀，确定左边界角频率为ω_L，右边界角频率ω_R，按照优选法原则，选取两个中值角频率分别为

ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)

和

ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(8)在左边界角频率ω_L上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_L、拟合相位

拟合直流分量D_L、拟合残差ρ_L，在右边界角频率ω_R上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_R、拟合相位

拟合直流分量D_R、拟合残差ρ_R，在中值角频率ω_M上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_M、拟合相位

拟合直流分量D_M、拟合残差ρ_M，在中值角频率ω_T上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_T、拟合相位拟合直流分量D_T、拟合残差ρ_T；

(9)若ρ_M＜ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_M，有ω₀∈[ω_T，ω_R]，参量更新为ω_L＝ω_T，ω_T＝ω_M，ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)；若ρ_M≥ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_T，有ω₀∈[ω_L，ω_M]，参量更新为ω_R＝ω_M，ω_M＝ω_T，ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(10)判定若|ρ_M-ρ_T)/ρ_T|≥h_e，则重复步骤(5)～步骤(10)；若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|＜h_e，则停止迭代，此时又分为两种情况：若最小拟合残差ρ＝ρ_T，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；若最小拟合残差ρ＝ρ_M，获得四参数拟合正弦曲线参数为 拟合过程结束。

3.根据权利要求1所述的一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法，其特征在于，所述步骤2)中采样波形的序列长度n以及采样速率v根据两路待测正弦信号的频率预期值f确定；设定原则为保证每个波形周期内要多于500个采样点并且所存储的数据少于正弦信号的1个波形周期。

4.根据权利要求2所述的一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中h_e的优选取值范围为1×10^-40～1×10^-20。

5.根据权利要求2所述的一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量方法，其特征在于，所述步骤(6)中η的优选取值范围为1～1.5。

6.一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量装置，用于两路超低频正弦信号相位差测量，待测的两路正弦信号具有相同频率，其特征在于，包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一数据寄存电路、第二数据寄存电路、接口电路、计算机、输入输出电路、时钟电路和逻辑控制电路；

被测的两路正弦波信号中，第一路正弦信号经第一信号调理电路进行滤波、放大后进入第一模数转换电路，第一模数转换电路对进入的信号进行同步采样和模数转换，将得到的数字化的波形数据序列送入第一数据寄存电路；

第二路正弦信号经第二信号调理电路进行滤波、放大后进入第二模数转换电路，第二模数转换电路对进入的信号进行同步采样和模数转换，将得到的数字化的波形数据序列送入第二数据寄存电路；

接口电路将第一数据寄存电路和第二数据寄存电路中的当前波形数据序列依次读入计算机，计算机对获取的数据序列进行存储、处理，并利用快速测量方法计算两路正弦信号的相位差，将运算结果经过输入输出电路以虚拟仪器的方式提供给操作者并实现人机交互；

计算机通过逻辑控制电路为第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一数据寄存电路、第二数据寄存电路和接口电路提供统一的时序和逻辑控制信号，以保证两路通道中同一序号采样点的采样时刻相同；时钟电路为逻辑控制电路和计算机提供统一的时钟信号。

7.根据权利要求6所述的一种超低频正弦信号相位差的同步快速测量装置，其特征在于，所述接口电路为并行可编程输入接口，采用FPGA编程实现或者采用可编程I/O接口芯片实现。