CN115951286A - 一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置，其中，第一信号源的输出端分别与感应分压器的输入端、第一差分信号采样电路的第一输入端连接，感应分压器的输出端与第三差分信号采样电路的第一输入端连接，第三差分信号采样电路的第二输入端与第二信号源的输出端连接，第一差分信号采样电路的第二输入端与脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端连接，电压发生器的第二输出端与第二差分信号采样电路的第一输入端连接，第二差分信号采样电路的第二输入端与第二信号源的输出端连接，信号源控制器的输出端与第一信号源、第二信号源的输入端连接。采用上述方法，以提高对感应分压器的状态进行校准检测时得到的检测结果的准确度。

Description

一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置

技术领域

本发明涉及电路设计领域，具体而言，涉及一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置。

背景技术

现有技术中，在对感应分压器进行校准时，通常是使用PJVS(ProgrammableJosephson Voltage Standard，可编程约瑟夫森量子电压基准)装置作为信号源的溯源基准；发明人在研究中发现，由于PJVS具有严重的高次谐波成分，台阶切换时输出电压不能量化，从而导致使用PVJS作为溯源基准时会存在量化误差，降低溯源准确度；且台阶切换过程缓慢，虽然阶梯波各阶次的电压为量子电压，但因过渡过程的影响，其有效值与实际PJVS的有效值并不一致，从而会导致在以PJVS作为信号源的溯源基准时，信号源溯源后的输出值的准确度无法得到保证，从而降低了在根据信号源的输出值对感应分压器的状态进行校准检测时得到的检测结果的准确度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置，以提高对感应分压器的状态进行校准检测时得到的检测结果的准确度。

第一方面，本申请实施例提供了一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置，所述装置包括第一信号源、第二信号源、第一差分信号采样电路、第二差分信号采样电路、第三差分信号采样电路、感应分压器、脉冲驱动型交流量子电压发生器、处理器和信号源控制器；

所述第一信号源的输出端分别与所述感应分压器的输入端、所述第一差分信号采样电路的第一输入端连接，所述感应分压器的输出端与所述第三差分信号采样电路的第一输入端连接，所述第三差分信号采样电路的第二输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第一差分信号采样电路的第二输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端与所述第二差分信号采样电路的第一输入端连接，所述第二差分信号采样电路的第二输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第一差分信号采样电路的输出端、第二差分信号采样电路的输出端和第三差分信号采样电路的输出端均与所述处理器的输入端连接，所述处理器的输出端与所述信号源控制器的输入端连接，所述信号源控制器的输出端分别与所述第一信号源、所述第二信号源的输入端连接。

可选地，所述第一信号源用于向所述第一差分信号采样电路提供第一初始电压信号；

所述第二信号源用于向所述第二差分信号采样电路提供第二初始电压信号；

所述脉冲驱动型交流量子电压发生器用于分别向所述第一差分信号采样电路、所述第二差分信号采样电路提供量子电压信号；

所述第一差分信号采样电路用于采集所述第一初始电压信号和所述量子电压信号之间的第一差分电压信号；

所述第二差分信号采样电路用于采集所述第二初始电压信号和所述量子电压信号之间的第二差分电压信号；

所述处理器用于利用快速傅里叶变换算法确定出所述第一差分电压信号的第一幅值和第一相位角值，同时，利用所述快速傅里叶变换算法确定出所述第二差分电压信号的第二幅值和第二相位角值；

所述信号源控制器用于根据所述第一幅值和第一相位角值将所述第一信号源输出的第一初始电压信号调节为第一目标电压信号，还用于根据所述第二幅值和第二相位角值将所述第二信号源输出的第二初始电压信号调节为第二目标电压信号；

所述感应分压器用于将所述第一目标电压信号转换为第三目标电压信号，并将所述第三目标电压信号输出至所述第三差分信号采样电路，其中，所述第三目标电压信号的幅值和相位满足预设比例；

所述第三差分信号采样电路用于采集所述第三目标电压信号与所述第二目标电压信号之间的第三差分电压信号，并将所述第三差分电压信号输出至所述处理器；

所述处理器用于判断所述第三差分电压信号的第三幅值和第三相位角值是否满足预设标准，若所述第三幅值和所述第三相位角值是否均满足预设标准，则将所述感应分压器的状态标记为正常。

可选地，所述处理器在用于判断所述第三差分电压信号的第三幅值和第三相位角值是否满足预设标准后，还用于：

若所述第三幅值和所述第三相位角值未均满足所述预设标准，则将所述感应分压器的状态标记为异常。

可选地，所述第一差分信号采样电路包括第一低通滤波电路、第一差分采样电路和第二低通滤波电路；

所述第一低通滤波电路的输入端与所述第一信号源的输出端连接，所述第一低通滤波电路的输出端与所述第一差分采样电路的第一输入端连接，所述第二低通滤波电路的输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端连接，所述第二低通滤波电路的输出端与所述第一差分采样电路的第二输入端连接，所述第一差分采样电路的输出端与所述处理器连接。

可选地，所述第一低通滤波电路用于对由所述第一信号源输出的第一初始电压信号进行滤波，所述第二低通滤波电路用于对由所述脉冲驱动型交流量子电压发生器输出的量子电压信号进行滤波；

所述第一差分采样电路用于采集滤波后的第一初始电压信号与滤波后的量子电压信号之间的第一差分电压信号。

可选地，所述第二差分信号采样电路包括第三低通滤波电路、第二差分采样电路和第四低通滤波电路；

所述第三低通滤波电路的输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端连接，所述第三低通滤波电路的输出端与所述第二差分采样电路的第一输入端连接，所述第四低通滤波电路的输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第四低通滤波电路的输出端与所述第二差分采样电路的第二输入端连接，所述第二差分采样电路的输出端与所述处理器连接；

所述第三低通滤波电路用于对由所述脉冲驱动型交流量子电压发生器输出的量子电压信号进行滤波，所述第四低通滤波电路用于对由所述第二信号源输出的第二初始电压信号进行滤波；

所述第二差分采样电路用于采集滤波后的第二初始电压信号与滤波后的量子电压信号之间的第二差分电压信号。

可选地，所述第三差分信号采样电路包括第五低通滤波电路、第三差分采样电路和第六低通滤波电路；

所述第五低通滤波电路的输入端与所述感应分压器的输出端连接，所述第五低通滤波电路的输出端与所述第三差分采样电路的第一输入端连接，所述第六低通滤波电路的输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第六低通滤波电路的输出端与所述第三差分采样电路的第二输入端连接，所述第三差分采样电路的输出端与所述处理器连接；

所述第五低通滤波电路用于对由所述感应分压器输出的第三目标电压信号进行滤波，所述第六低通滤波电路用于对由所述第二信号源输出的第二初始电压信号进行滤波；

所述第三差分采样电路用于采集滤波后的第三目标电压信号与滤波后的第二初始电压信号之间的第三差分电压信号。

可选地，所述装置还包括继电器换向电路，所述继电器换向电路中包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，所述第一端口和所述第三端口之间电连接，所述第二端口和所述第四端口之间电连接；

所述第一差分信号采样电路的第二输入端与所述继电器换向电路的第一端口连接，所述第二差分信号采样电路的第一输入端与所述继电器换向电路的第四端口连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端与所述继电器换向电路的第五端口连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端与所述继电器换向电路的第六端口连接；

所述继电器换向电路的第一端口与所述继电器换向电路的第五端口电连接，所述继电器换向电路的第四端口与所述继电器换向电路的第六端口电连接。

可选地，所述处理器在用于利用快速傅里叶变换算法确定出所述第一差分电压信号的第一幅值和第一相位角值前，还用于：

向所述继电器换向电路发送换向指令；

所述继电器换向电路用于根据所述换向指令断开所述继电器换向电路的第一端口和所述继电器换向电路的第五端口的连接，以及断开所述继电器换向电路的第四端口和所述继电器换向电路的第六端口的连接，同时，将所述继电器换向电路的第二端口和所述继电器换向电路的第五端口进行电连接，以及将所述继电器换向电路的第三端口与所述继电器换向电路的第六端口进行电连接，以实现通过所述第一差分信号采样电路采集所述第二初始电压信号和所述量子电压信号之间的第四差分电压信号，以及通过所述第二差分信号采样电路采集所述第一初始电压信号和所述量子电压信号之间的第五差分电压信号。

可选地，在所述继电器换向电路用于根据所述换向指令断开所述继电器换向电路的第一端口和所述继电器换向电路的第五端口的连接，以及断开所述继电器换向电路的第四端口和所述继电器换向电路的第六端口的连接，同时，将所述继电器换向电路的第二端口和所述继电器换向电路的第五端口进行电连接，以及将所述继电器换向电路的第三端口与所述继电器换向电路的第六端口进行电连接后，所述处理器用于：

使用所述第一差分电压信号的第一幅值和所述第四差分电压信号的第四幅值二者的幅值平均值对所述第一幅值进行更新，并使用所述第一差分电压信号的第一相位角值和所述第四差分电压信号的第四相位角值二者的相位角值平均值对所述第一相位角值进行更新，同时，使用所述第二差分电压信号的第二幅值和所述第五差分电压信号的第五幅值二者的幅值平均值对所述第二幅值进行更新，并使用所述第二差分电压信号的第二相位角值和所述第五差分电压信号的第五相位角值二者的相位角值平均值对所述第二相位角值进行更新。

本申请提供的技术方案包括但不限于以下有益效果：

脉冲驱动型交流量子电压发生器能够合成高准确度量子电压信号，其输出具有非常好的频谱纯度，且相比PJVS能够避免产生大量谐波的产生，通过分别采集脉冲驱动型交流量子电压发生器产生的量化量子电压信号与第一信号源、第二信号源之间的差分信号对第一信号源和第二信号源进行溯源和校准，再使用校准后的第一信号源通过感应分压器后的输出与校准后的第二信号源的输出之间的差异情况确定出感应分压器的状态，以提高对感应分压器的状态进行校准检测时得到的检测结果的准确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例一所提供的一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例一所提供的第二种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例一所提供的第三种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例一所提供的第四种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图；

图5示出了本发明实施例一所提供的第五种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图。

附图标记说明：1-第一信号源；2-第二信号源；3-第一差分信号采样电路；31-第一低通滤波电路；32-第一差分采样电路；33-第二低通滤波电路；4-第二差分信号采样电路；41-第三低通滤波电路；42-第二差分采样电路；43-第四低通滤波电路；5-第三差分信号采样电路；51-第五低通滤波电路；52-第三差分采样电路；53-第六低通滤波电路；6-感应分压器；7-脉冲驱动型交流量子电压发生器；8-处理器；9-信号源控制器；10-继电器换向电路；101-第一端口；102-第二端口；103-第三端口；104-第四端口；105-第五端口；106-第六端口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

为便于对本申请进行理解，下面结合图1示出的本发明实施例一所提供的一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置的结构示意图描述的内容对本申请实施例一进行详细说明。

参见图1所示，图1示出了本发明实施例一所提供的一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置的结构示意图，其中，所述装置包括第一信号源1、第二信号源2、第一差分信号采样电路3、第二差分信号采样电路4、第三差分信号采样电路5、感应分压器6、脉冲驱动型交流量子电压发生器7、处理器8和信号源控制器9；

所述第一信号源1的输出端分别与所述感应分压器6的输入端、所述第一差分信号采样电路3的第一输入端连接，所述感应分压器6的输出端与所述第三差分信号采样电路5的第一输入端连接，所述第三差分信号采样电路5的第二输入端与所述第二信号源2的输出端连接，所述第一差分信号采样电路3的第二输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7的第一输出端连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7的第二输出端与所述第二差分信号采样电路4的第一输入端连接，所述第二差分信号采样电路4的第二输入端与所述第二信号源2的输出端连接，所述第一差分信号采样电路3的输出端、第二差分信号采样电路4的输出端和第三差分信号采样电路5的输出端均与所述处理器8的输入端连接，所述处理器8的输出端与所述信号源控制器9的输入端连接，所述信号源控制器9的输出端分别与所述第一信号源1、所述第二信号源2的输入端连接。

具体的，所述处理器的输出端与所述信号源控制器的输入端连接，以使处理器和信号源控制器能够实现数据通信，信号源控制器能够接收到由处理器发送到的指令信号；信号源控制器的输出端分别与所述第一信号源、所述第二信号源的输入端连接，以使信号源控制器能够根据处理器发送的信号指令控制第一信号源和第二信号源的运行状态。

除上述情况外，处理器和信号源控制器还可以是独立运行，用户通过处理器获知当前装置的运行参数，通过手动对信号源控制器的控制参数进行设置，以使信号源控制器根据控制参数对第一信号源和第二信号源进行控制。

在一个可行的实施方案中，所述第一信号源1用于向所述第一差分信号采样电路3提供第一初始电压信号；所述第二信号源2用于向所述第二差分信号采样电路4提供第二初始电压信号。

具体的，第一信号源和第二信号源均输出交流电。

所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7用于分别向所述第一差分信号采样电路3、所述第二差分信号采样电路4提供量子电压信号。

具体的，脉冲驱动型交流量子电压发生器为双路ACJVS(AC Josephson VoltageStandard，脉冲驱动型交流量子电压基准)装置，能够为第一差分信号采样电路和第二差分信号采样电路分别提供用于作为参考基准的量子电压信号。

脉冲驱动型交流量子电压发生器在提供量子电压信号时，是根据下述算法确定出的电压值V：

其中，m为脉冲驱动型交流量子电压发生器中的约瑟夫森单结的数量，n为非回滞约瑟夫森结I-V特性中的台阶数，f为预设的脉冲驱动型交流量子电压发生器的发生频率，h为普朗克常数，e为电子常数。

所述第一差分信号采样电路3用于采集所述第一初始电压信号和所述量子电压信号之间的第一差分电压信号；所述第二差分信号采样电路4用于采集所述第二初始电压信号和所述量子电压信号之间的第二差分电压信号。

具体的，差分信号采样电路能够通过采集两个信号确定出该两个信号之间的差异情况，得到该两个信号之间的差分信号；第一差分信号采样电路的两个输入分别为第一初始电压信号和量子电压信号，则第一差分信号采样电路的输出为第一差分电压信号；第二差分信号采样电路的两个输入分别为第二初始电压信号的量子电压信号，则第二差分信号采样电路的输出为第二差分电压信号。

所述处理器8用于利用快速傅里叶变换算法确定出所述第一差分电压信号的第一幅值和第一相位角值，同时，利用所述快速傅里叶变换算法确定出所述第二差分电压信号的第二幅值和第二相位角值。

具体的，根据第一差分电压信号的电压波形(在一个周期内每个时刻的电压值)，利用FFT(fast Fourier transform，快速傅里叶变换)算法确定出第一差分电压信号的幅值(记为第一幅值)和相位角指(记为第一相位角值)；同理确定出第二差分电压信号的幅值(记为第二幅值)和相位角值(第二相位角值)。

所述信号源控制器9用于根据所述第一幅值和第一相位角值将所述第一信号源1输出的第一初始电压信号调节为第一目标电压信号，还用于根据所述第二幅值和第二相位角值将所述第二信号源2输出的第二初始电压信号调节为第二目标电压信号。

具体的，由于第一差分电压信号是第一信号源的输出信号与量子电压信号(用于溯源参考的标准信号)的差分信号，所以第一幅值和第一相位角值是第一信号源的输出信号与量子电压信号之间的幅值差异值和相位角值得差异值，那么在根据量子电压信号对第一信号源进行校准和调整时，得到了第一信号源和量子电压信号之间的差异，那么可以根据该差异(第一幅值和第一相位角值)对第一信号源的输出进行调整，例如增大或减小(变化量为第一幅值)的第一信号源的输出电压信号的幅值或者增大或减小(变化量为第一相位角值)的第一信号源的输出电压信号的相位角值，以使第一信号源输出与量子电压信号具有相同幅值和相同相位角值的第一目标电压信号；同理可对第二信号源进行校准，使得第二信号源输出与量子电压信号具有相同幅值和相同相位角值的第二目标电压信号；通过上述步骤，实现了对第一信号源和第二信号源的校准，以实现将第一信号源和第二信号源溯源至脉冲驱动型交流量子电压发生器。

所述感应分压器6用于将所述第一目标电压信号转换为第三目标电压信号，并将所述第三目标电压信号输出至所述第三差分信号采样电路5，其中，所述第三目标电压信号的幅值和相位满足预设比例。

具体的，感应分压器为由一个或多个相互连接的多抽头铁芯线圈形成的分压器，能够实现对输入电压进行放大或者缩小；将第一目标电压信号输入至感应分压器，根据需求对感应分压器的运行参数进行设置，以使感应分压器输出幅值和相位满足预设比例的第三目标电压信号。

所述第三差分信号采样电路5用于采集所述第三目标电压信号与所述第二目标电压信号之间的第三差分电压信号，并将所述第三差分电压信号输出至所述处理器8。

具体的，第三差分信号采样电路的两个输入分别为第三目标电压信号和第三目标电压信号，则第三差分信号采样电路的输出为用于描述第三目标电压信号和第三目标电压信号之间差异的第三差分电压信号。

所述处理器8用于判断所述第三差分电压信号的第三幅值和第三相位角值是否满足预设标准，若所述第三幅值和所述第三相位角值是否均满足预设标准，则将所述感应分压器6的状态标记为正常。

具体的，当第三差分电压信号的第三幅值(用于描述第三目标电压信号和第三目标电压信号的幅值差异值)和第三相位角值(用于描述第三目标电压信号和第三目标电压信号的相位角值差异值)均满足预设标准(均未超过预设的最大差异值)，说明第三目标电压信号和第二目标电压信号之间的差异较小，或者是差异程度满足要求；又由于第一目标电压信号和第二目标电压信号是已经进行过校准的，可以视为是正常的，那么通过感应分压器进行分压后得到的第三目标电压信号也可以视为是正常的；又由于第三目标电压信号是将第一目标电压信号通过感应分压器后得到的，则说明感应分压器的运行状态也是正常的。

在一个可行的实施方案中，所述处理器8在用于判断所述第三差分电压信号的第三幅值和第三相位角值是否满足预设标准后，还用于：

若所述第三幅值和所述第三相位角值未均满足所述预设标准，则将所述感应分压器6的状态标记为异常。

具体的，同理，若第三幅值和所述第三相位角值中存在任意一项未满足预设标准，则说明感应分压器在将第一目标电压信号转换为第三目标电压信号时出现了转换误差，从而使得第三目标电压信号与第二目标电压信号之间的差异过大，则说明感应分压器的运行状态是异常的。

在一个可行的实施方案中，参见图2所述，图2示出了本发明实施例一所提供的第二种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图，其中，所述第一差分信号采样电路3包括第一低通滤波电路31、第一差分采样电路32和第二低通滤波电路33；

所述第一低通滤波电路31的输入端与所述第一信号源1的输出端连接，所述第一低通滤波电路31的输出端与所述第一差分采样电路32的第一输入端连接，所述第二低通滤波电路33的输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7的第一输出端连接，所述第二低通滤波电路33的输出端与所述第一差分采样电路32的第二输入端连接，所述第一差分采样电路32的输出端与所述处理器8连接。

具体的，低通滤波电路为Butterworth(巴特沃斯)滤波器，通过响应Sallen-Key(一种设计有源滤波器设计的拓扑结构)拓扑电路结构实现截止频率200KHz的低通滤波电路。

在一个可行的实施方案中，所述第一低通滤波电路31用于对由所述第一信号源1输出的第一初始电压信号进行滤波，所述第二低通滤波电路33用于对由所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7输出的量子电压信号进行滤波。

具体的，第一低通滤波电路能够滤除由第一信号源和脉冲驱动型交流量子电压发生器产生的高频谐波干扰。

所述第一差分采样电路32用于采集滤波后的第一初始电压信号与滤波后的量子电压信号之间的第一差分电压信号。

具体的，第一差分采样电路为3458A数字万用表，能够实现采集滤波后的第一初始电压信号与滤波后的量子电压信号之间的第一差分电压信号。

在一个可行的实施方案中，参见图3所述，图3示出了本发明实施例一所提供的第三种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图，其中，所述第二差分信号采样电路4包括第三低通滤波电路41、第二差分采样电路42和第四低通滤波电路43。

所述第三低通滤波电路41的输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7的第二输出端连接，所述第三低通滤波电路41的输出端与所述第二差分采样电路42的第一输入端连接，所述第四低通滤波电路43的输入端与所述第二信号源2的输出端连接，所述第四低通滤波电路43的输出端与所述第二差分采样电路42的第二输入端连接，所述第二差分采样电路42的输出端与所述处理器8连接。

所述第三低通滤波电路41用于对由所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7输出的量子电压信号进行滤波，所述第四低通滤波电路43用于对由所述第二信号源2输出的第二初始电压信号进行滤波。

所述第二差分采样电路42用于采集滤波后的第二初始电压信号与滤波后的量子电压信号之间的第二差分电压信号。

具体的，具体实现方式可参考前述对第一低通滤波电路以及第一差分电压信号采集的说明。

在一个可行的实施方案中，参见图4所述，图4示出了本发明实施例一所提供的第四种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图，其中，所述第三差分信号采样电路5包括第五低通滤波电路51、第三差分采样电路52和第六低通滤波电路53；所述第五低通滤波电路51的输入端与所述感应分压器6的输出端连接，所述第五低通滤波电路51的输出端与所述第三差分采样电路52的第一输入端连接，所述第六低通滤波电路53的输入端与所述第二信号源2的输出端连接，所述第六低通滤波电路53的输出端与所述第三差分采样电路52的第二输入端连接，所述第三差分采样电路52的输出端与所述处理器8连接；所述第五低通滤波电路51用于对由所述感应分压器6输出的第三目标电压信号进行滤波，所述第六低通滤波电路53用于对由所述第二信号源2输出的第二初始电压信号进行滤波；所述第三差分采样电路52用于采集滤波后的第三目标电压信号与滤波后的第二初始电压信号之间的第三差分电压信号。

具体的，具体实现方式可参照前述对第一低通滤波电路以及第一差分电压信号采集的说明。

在一个可行的实施方案中，参见图5所述，图5示出了本发明实施例一所提供的第五种溯源至量子电压的感应分压器校准装置的结构示意图，其中，所述装置还包括继电器换向电路10，所述继电器换向电路10中包括第一端口101、第二端口102、第三端口103、第四端口104、第五端口105和第六端口106，所述第一端口101和所述第三端口103之间电连接，所述第二端口102和所述第四端口104之间电连接。

具体的，继电器换向电路也可以叫做继电器切换电路，用于实现对不同支路的导通和断开。

所述第一差分信号采样电路3的第二输入端与所述继电器换向电路10的第一端口101连接，所述第二差分信号采样电路4的第一输入端与所述继电器换向电路10的第四端口104连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7的第一输出端与所述继电器换向电路10的第五端口105连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器7的第二输出端与所述继电器换向电路10的第六端口106连接。

所述继电器换向电路10的第一端口101与所述继电器换向电路10的第五端口105电连接，所述继电器换向电路10的第四端口104与所述继电器换向电路10的第六端口106电连接。

具体的，电连接说明两个端口之间能够实现电流的传输。

在一个可行的实施方案中，所述处理器8在用于利用快速傅里叶变换算法确定出所述第一差分电压信号的第一幅值和第一相位角值前，还用于：

向所述继电器换向电路10发送换向指令；

所述继电器换向电路10用于根据所述换向指令断开所述继电器换向电路10的第一端口101和所述继电器换向电路10的第五端口105的连接，以及断开所述继电器换向电路10的第四端口104和所述继电器换向电路10的第六端口106的连接，同时，将所述继电器换向电路10的第二端口102和所述继电器换向电路10的第五端口105进行电连接，以及将所述继电器换向电路10的第三端口103与所述继电器换向电路10的第六端口106进行电连接，以实现通过所述第一差分信号采样电路3采集所述第二初始电压信号和所述量子电压信号之间的第四差分电压信号，以及通过所述第二差分信号采样电路4采集所述第一初始电压信号和所述量子电压信号之间的第五差分电压信号。

具体的，在处理器向继电器换向电路发送换向指令前，第一差分信号采样电路采集的是第一初始电压信号和由脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端输出的量子电压信号之间的差分电压信号，第二差分信号采样电路采集的是第二初始电压信号和由脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端输出的量子电压信号之间的差分电压信号；而在处理器向继电器换向电路发送换向指令后，第一差分信号采样电路采集的是第一初始电压信号和由脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端输出的量子电压信号之间的差分电压信号，第二差分信号采样电路采集的是第二初始电压信号和由脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端输出的量子电压信号之间的差分电压信号。

在一个可行的实施方案中，在所述继电器换向电路10用于根据所述换向指令断开所述继电器换向电路10的第一端口101和所述继电器换向电路10的第五端口105的连接，以及断开所述继电器换向电路10的第四端口104和所述继电器换向电路10的第六端口106的连接，同时，将所述继电器换向电路10的第二端口102和所述继电器换向电路10的第五端口105进行电连接，以及将所述继电器换向电路10的第三端口103与所述继电器换向电路10的第六端口106进行电连接后，所述处理器8用于：

使用所述第一差分电压信号的第一幅值和所述第四差分电压信号的第四幅值二者的幅值平均值对所述第一幅值进行更新，并使用所述第一差分电压信号的第一相位角值和所述第四差分电压信号的第四相位角值二者的相位角值平均值对所述第一相位角值进行更新，同时，使用所述第二差分电压信号的第二幅值和所述第五差分电压信号的第五幅值二者的幅值平均值对所述第二幅值进行更新，并使用所述第二差分电压信号的第二相位角值和所述第五差分电压信号的第五相位角值二者的相位角值平均值对所述第二相位角值进行更新。

具体的，为了提高运行参数的准确度，可以通过继电器换向电路得到换向后的数据，以换向前的数据和换向后的数据的平均值作为用于进行计算的数据，能够较少得到的结果的误差。

除此之外，本申请提供的溯源至量子电压的感应分压器校准装置还包括铷原子基准钟，该铷原子基准钟分别与第一信号源、第二信号源、第一差分信号采样电路、第二差分信号采样电路、第三差分信号采样电路连接，用于为上述组件提供外部统一的时钟基准。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种溯源至量子电压的感应分压器校准检测装置，其特征在于，所述装置包括第一信号源、第二信号源、第一差分信号采样电路、第二差分信号采样电路、第三差分信号采样电路、感应分压器、脉冲驱动型交流量子电压发生器、处理器和信号源控制器；

所述第一信号源的输出端分别与所述感应分压器的输入端、所述第一差分信号采样电路的第一输入端连接，所述感应分压器的输出端与所述第三差分信号采样电路的第一输入端连接，所述第三差分信号采样电路的第二输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第一差分信号采样电路的第二输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端与所述第二差分信号采样电路的第一输入端连接，所述第二差分信号采样电路的第二输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第一差分信号采样电路的输出端、第二差分信号采样电路的输出端和第三差分信号采样电路的输出端均与所述处理器的输入端连接，所述处理器的输出端与所述信号源控制器的输入端连接，所述信号源控制器的输出端分别与所述第一信号源、所述第二信号源的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一信号源用于向所述第一差分信号采样电路提供第一初始电压信号；

所述第二信号源用于向所述第二差分信号采样电路提供第二初始电压信号；

所述脉冲驱动型交流量子电压发生器用于分别向所述第一差分信号采样电路、所述第二差分信号采样电路提供量子电压信号；

所述第一差分信号采样电路用于采集所述第一初始电压信号和所述量子电压信号之间的第一差分电压信号；

所述第二差分信号采样电路用于采集所述第二初始电压信号和所述量子电压信号之间的第二差分电压信号；

所述处理器用于利用快速傅里叶变换算法确定出所述第一差分电压信号的第一幅值和第一相位角值，同时，利用所述快速傅里叶变换算法确定出所述第二差分电压信号的第二幅值和第二相位角值；

所述信号源控制器用于根据所述第一幅值和第一相位角值将所述第一信号源输出的第一初始电压信号调节为第一目标电压信号，还用于根据所述第二幅值和第二相位角值将所述第二信号源输出的第二初始电压信号调节为第二目标电压信号；

所述感应分压器用于将所述第一目标电压信号转换为第三目标电压信号，并将所述第三目标电压信号输出至所述第三差分信号采样电路，其中，所述第三目标电压信号的幅值和相位满足预设比例；

所述第三差分信号采样电路用于采集所述第三目标电压信号与所述第二目标电压信号之间的第三差分电压信号，并将所述第三差分电压信号输出至所述处理器；

所述处理器用于判断所述第三差分电压信号的第三幅值和第三相位角值是否满足预设标准，若所述第三幅值和所述第三相位角值是否均满足预设标准，则将所述感应分压器的状态标记为正常。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器在用于判断所述第三差分电压信号的第三幅值和第三相位角值是否满足预设标准后，还用于：

若所述第三幅值和所述第三相位角值未均满足所述预设标准，则将所述感应分压器的状态标记为异常。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一差分信号采样电路包括第一低通滤波电路、第一差分采样电路和第二低通滤波电路；

所述第一低通滤波电路的输入端与所述第一信号源的输出端连接，所述第一低通滤波电路的输出端与所述第一差分采样电路的第一输入端连接，所述第二低通滤波电路的输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端连接，所述第二低通滤波电路的输出端与所述第一差分采样电路的第二输入端连接，所述第一差分采样电路的输出端与所述处理器连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一低通滤波电路用于对由所述第一信号源输出的第一初始电压信号进行滤波，所述第二低通滤波电路用于对由所述脉冲驱动型交流量子电压发生器输出的量子电压信号进行滤波；

所述第一差分采样电路用于采集滤波后的第一初始电压信号与滤波后的量子电压信号之间的第一差分电压信号。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二差分信号采样电路包括第三低通滤波电路、第二差分采样电路和第四低通滤波电路；

所述第三低通滤波电路的输入端与所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端连接，所述第三低通滤波电路的输出端与所述第二差分采样电路的第一输入端连接，所述第四低通滤波电路的输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第四低通滤波电路的输出端与所述第二差分采样电路的第二输入端连接，所述第二差分采样电路的输出端与所述处理器连接；

所述第三低通滤波电路用于对由所述脉冲驱动型交流量子电压发生器输出的量子电压信号进行滤波，所述第四低通滤波电路用于对由所述第二信号源输出的第二初始电压信号进行滤波；

所述第二差分采样电路用于采集滤波后的第二初始电压信号与滤波后的量子电压信号之间的第二差分电压信号。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第三差分信号采样电路包括第五低通滤波电路、第三差分采样电路和第六低通滤波电路；

所述第五低通滤波电路的输入端与所述感应分压器的输出端连接，所述第五低通滤波电路的输出端与所述第三差分采样电路的第一输入端连接，所述第六低通滤波电路的输入端与所述第二信号源的输出端连接，所述第六低通滤波电路的输出端与所述第三差分采样电路的第二输入端连接，所述第三差分采样电路的输出端与所述处理器连接；

所述第五低通滤波电路用于对由所述感应分压器输出的第三目标电压信号进行滤波，所述第六低通滤波电路用于对由所述第二信号源输出的第二初始电压信号进行滤波；

所述第三差分采样电路用于采集滤波后的第三目标电压信号与滤波后的第二初始电压信号之间的第三差分电压信号。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括继电器换向电路，所述继电器换向电路中包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口，所述第一端口和所述第三端口之间电连接，所述第二端口和所述第四端口之间电连接；

所述第一差分信号采样电路的第二输入端与所述继电器换向电路的第一端口连接，所述第二差分信号采样电路的第一输入端与所述继电器换向电路的第四端口连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第一输出端与所述继电器换向电路的第五端口连接，所述脉冲驱动型交流量子电压发生器的第二输出端与所述继电器换向电路的第六端口连接；

所述继电器换向电路的第一端口与所述继电器换向电路的第五端口电连接，所述继电器换向电路的第四端口与所述继电器换向电路的第六端口电连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器在用于利用快速傅里叶变换算法确定出所述第一差分电压信号的第一幅值和第一相位角值前，还用于：

向所述继电器换向电路发送换向指令；

所述继电器换向电路用于根据所述换向指令断开所述继电器换向电路的第一端口和所述继电器换向电路的第五端口的连接，以及断开所述继电器换向电路的第四端口和所述继电器换向电路的第六端口的连接，同时，将所述继电器换向电路的第二端口和所述继电器换向电路的第五端口进行电连接，以及将所述继电器换向电路的第三端口与所述继电器换向电路的第六端口进行电连接，以实现通过所述第一差分信号采样电路采集所述第二初始电压信号和所述量子电压信号之间的第四差分电压信号，以及通过所述第二差分信号采样电路采集所述第一初始电压信号和所述量子电压信号之间的第五差分电压信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述继电器换向电路用于根据所述换向指令断开所述继电器换向电路的第一端口和所述继电器换向电路的第五端口的连接，以及断开所述继电器换向电路的第四端口和所述继电器换向电路的第六端口的连接，同时，将所述继电器换向电路的第二端口和所述继电器换向电路的第五端口进行电连接，以及将所述继电器换向电路的第三端口与所述继电器换向电路的第六端口进行电连接后，所述处理器用于：

使用所述第一差分电压信号的第一幅值和所述第四差分电压信号的第四幅值二者的幅值平均值对所述第一幅值进行更新，并使用所述第一差分电压信号的第一相位角值和所述第四差分电压信号的第四相位角值二者的相位角值平均值对所述第一相位角值进行更新，同时，使用所述第二差分电压信号的第二幅值和所述第五差分电压信号的第五幅值二者的幅值平均值对所述第二幅值进行更新，并使用所述第二差分电压信号的第二相位角值和所述第五差分电压信号的第五相位角值二者的相位角值平均值对所述第二相位角值进行更新。

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