CN117169578B - 一种利用量子电压阶梯波测量任意波形方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用量子电压阶梯波测量任意波形方法及装置。其中，方法包括：对量子电压阶梯波进行初步调相，输出被测交流信号以及量子电压阶梯波信号；计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的台阶交点；根据前后两次采样的台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整；利用频率调整后的量子电压阶梯波信号测量被测交流信号，并根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对量子电压阶梯波信号进行调频；在有效测量次数达到预设测量次数的情况下，结束测量，并根据多个有效测量结果确定被测交流信号的幅值和相位。
Description
技术领域
本发明涉及量子计量技术领域，并且更具体地，涉及一种利用量子电压阶梯波测量任意波形方法及装置。
背景技术
基于约瑟夫森效应复现的量子电压，极大的优化了交流电压的测量准确度。由可编程约瑟夫森量子结阵芯片合成的量子电压阶梯波作为标准参考信号，通过差分采样方法，可以实现交流电压的准确计量。差分采样方法是对被测交流信号和量子电压阶梯波信号的差值进行采样，从而减小测量误差的一种方法，其测量准确度与差分信号的大小相关，而差分信号的大小与被测交流信号和量子电压阶梯波信号的相对相位有关。目前，已有技术采用软件延时加硬件触发的方式，实现被测交流信号与量子电压阶梯波信号相对相位的初始调节，并且在同步采样的条件下，保证被测交流信号和阶梯波信号的相对相位差保持稳定，从而保证差分信号的稳定性。
但是在测量过程中，由于信号频率差、噪声干扰、时间抖动、数字频率合成误差等原因，会导致量子电压阶梯波和被测交流信号发生相位移动问题，导致差分信号逐步变大，测量准确度降低，在超出测量裕度后，将无法达到量子测量准确度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用量子电压阶梯波测量任意波形方法及装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种利用量子电压阶梯波测量任意波形方法，包括：
对量子电压阶梯波进行初步调相，输出被测交流信号以及量子电压阶梯波信号；
计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的台阶交点；
根据前后两次采样的台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整；
利用频率调整后的量子电压阶梯波信号测量被测交流信号，并根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对量子电压阶梯波信号进行调频；
在有效测量次数达到预设测量次数的情况下，结束测量，并根据多个有效测量结果确定被测交流信号的幅值和相位。
可选地，计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的台阶交点，包括：
计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的差分信号；
根据差分信号的过零点，确定被测交流信号和量子电压阶梯波信号的交点；
选取量子电压阶梯波信号每一个台阶同一位置均有过零点的交点作为台阶交点。
可选地，根据前后两次采样的台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整，包括：
根据前后两个时间周期的台阶交点，判断被测交流信号和量子电压阶梯波是否存在快速相对移动；
在被测交流信号和量子电压阶梯波存在快速相对移动的情况下，计算被测交流信号和量子电压阶梯波信号之间的信号频率差；
根据信号频率差，对量子电压阶梯波信号进行频率调整。
可选地，根据前后两个时间周期的台阶交点，判断被测交流信号和量子电压阶梯波是否存在快速相对移动，包括：
在被测交流信号和量子电压阶梯波不存在快速相对移动的情况下，判定量子电压阶梯波信号和被测交流信号的频率同步。
可选地，计算被测交流信号和量子电压阶梯波信号之间的信号频率差，包括：
计算连续前后两次采样的台阶交点之间的台阶交点差值，并将连续采样的多个台阶交点差值进行平均，确定两次采样之间的平均台阶交点差值；
根据多次采样的前后两次采样平均台阶交点差值，计算信号频率差。
可选地，根据信号频率差，对量子电压阶梯波信号进行频率调整，包括：
根据信号频率差，计算被测交流信号相对于量子电压阶梯波的信号频率；
将量子电压阶梯波信号频率调整为信号频率。
可选地，根据前后两次采样的所述台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整之后，还包括：
根据量子电压阶梯波信号的频率，调整测量的采样频率。
可选地，根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对量子电压阶梯波信号进行调频，包括：
根据每次测量结果计算量子电压阶梯波信号和被测交流信号的台阶交点差值并换算成相位偏差；
在相位偏差超出相位偏差阈值的情况下，对量子电压阶梯波信号进行定周期调频，重新测量被测交流信号；
在相位偏差不超过相位偏差阈值的情况下，本次测量结果有效，并进行下一次测量。
根据本发明的另一个方面，提供了一种利用量子电压阶梯波测量任意波形装置，包括：
输出模块，用于对量子电压阶梯波进行初步调相，输出被测交流信号以及量子电压阶梯波信号；
计算模块，用于计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的台阶交点；
调整模块，用于根据前后两次采样的台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整；
调频测量模块，用于利用频率调整后的量子电压阶梯波信号测量被测交流信号，并根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对量子电压阶梯波信号进行调频；
确定模块，用于在有效测量次数达到预设测量次数的情况下，结束测量，并根据多个有效测量结果确定被测交流信号的幅值和相位。
根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。
根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。
从而，本申请提出了一种利用量子电压阶梯波测量的任意波形自动调相方法，在每次测量结果超过设定相位偏差阈值后，通过自动调相，保证量子电压阶梯波和被测交流信号的相位一致性，保持测量过程中，差分信号的大小始终在可靠范围内，从而保证量子电压阶梯波测量的准确度。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是本发明一示例性实施例提供的一种利用量子电压阶梯波测量任意波形调相方法的步骤示意图；
图2是本发明一示例性实施例提供的一种量子电压阶梯波信号和被测交流信号的示意图；
图3是本发明一示例性实施例提供的一种利用量子电压阶梯波测量任意波形自动调相的流程示意图；
图4是本发明一示例性实施例提供的一种利用量子电压阶梯波测量任意波形装置的结构示意图；
图5是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构；
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。
应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
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讨论。
本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。
终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
示例性方法
图1是本发明一示例性实施例提供的利用量子电压阶梯波测量任意波形方法的流程示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图1所示，利用量子电压阶梯波测量任意波形方法100包括以下步骤：
在传统单一调相的基础上，通过信号频率差修正，避免量子电压阶梯波信号和被测交流信号的相对相位快速移动导致的差分信号错位误差，通过相位阈值触发自动调相修正，保证了在连续测量过程中，被测交流信号和量子电压台阶波之间差分信号的可靠性，以及测量结果的准确度。
步骤101，对量子电压阶梯波进行初步调相，输出被测交流信号以及量子电压阶梯波信号。
步骤102，计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的台阶交点。
可选地，计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的台阶交点，包括：
计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的差分信号；
根据差分信号的过零点，确定被测交流信号和量子电压阶梯波信号的交点；
选取量子电压阶梯波信号每一个台阶同一位置均有过零点的交点作为台阶交点。
具体地，计算台阶交点过程为：
参考图2所示，对于正弦波而言，每个台阶上的过零点只有一个，因此，单一台阶差分信号过零点位置，即为台阶交点。但是对于任意波形，单一台阶上可能存在多个过零点，因此要通过多台阶联合分析，判断台阶交点。
（1）被测交流信号周期频率为f 0，量子电压阶梯波信号周期频率为f z，量子电压阶梯波一个周期内有N个台阶，每个台阶上采集M个采样点，则采样频率为f s =M×N×f z ，差分信号在第i个台阶上第j个采样点为d i,j ，其中，i=1，2，3，…，N，j=1，2，3，…，M，通过计算每个台阶上的差分信号过零点，确定被测交流信号和量子电压阶梯波信号在台阶上的交点。
则j为第i个台阶上第k个交点的位置，即Index i （k）=j。
（2）搜索第二个台阶至第N个台阶与第一个台阶均存在同一位置的台阶交点，确定为实际的台阶交点位置。
Index2（k 2）= Index3（k 3）=…= Index N （k N ）= Index1（k 1）=j
则，j为被测交流信号和量子电压阶梯波信号在台阶上的交点位置。
（3）若没有，则寻找在第二个台阶至第N个台阶与第一个台阶均存在有x个采样点误差内的台阶交点，确定为实际的台阶交点位置。
则，j为被测交流信号和量子电压阶梯波信号在台阶上的交点位置。
步骤103，根据前后两次采样的台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整。
可选地，根据前后两次采样的台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整，包括：
根据前后两个时间周期的台阶交点，判断被测交流信号和量子电压阶梯波是否存在快速相对移动；
在被测交流信号和量子电压阶梯波存在快速相对移动的情况下，计算被测交流信号和量子电压阶梯波信号之间的信号频率差；
根据信号频率差，对量子电压阶梯波信号进行频率调整。
可选地，根据前后两个时间周期的台阶交点，判断被测交流信号和量子电压阶梯波是否存在快速相对移动，包括：
在被测交流信号和量子电压阶梯波不存在快速相对移动的情况下，判定量子电压阶梯波信号和被测交流信号的频率同步。
可选地，计算被测交流信号和量子电压阶梯波信号之间的信号频率差，包括：
计算连续前后两次采样的台阶交点之间的台阶交点差值，并将连续采样的多个台阶交点差值进行平均，确定两次采样之间的平均台阶交点差值；
根据多次采样的前后两次采样平均台阶交点差值，计算信号频率差。
可选地，根据信号频率差，对量子电压阶梯波信号进行频率调整，包括：
根据信号频率差，计算被测交流信号相对于量子电压阶梯波的信号频率；
将量子电压阶梯波信号频率调整为信号频率。
可选地，根据前后两次采样的台阶交点，对所述量子电压阶梯波信号进行频率调整之后，还包括：
根据量子电压阶梯波信号的频率，调整测量的采样频率。
具体地，信号频率差测量过程为：
通过追踪前后两次连续测量的台阶交点位置移动情况，计算量子电压阶梯波信号和被测交流信号之间的信号频率差。
（1）连续采样L次，每次采集S个周期，通过步骤一中的方法，计算并记录连续L次测量中台阶交点的位置，为j 1，j 2，j 3，…，j L 。
（2）计算前后两次台阶交点位置的差值，并取差值的平均值。
（3）通过台阶交点的移动，计算信号频率差。
进一步地，量子电压阶梯波信号频率调整，通过计算得到的信号频率差，计算被测交流信号相对于量子电压阶梯波的信号频率 />，并将量子电压阶梯波信号频率调整为该频率/>，将采样频率调整为整周期采样的频率，从而保证在单次测量中信号不会发生明显的相对相位移动。M是每个台阶上的采样点数，那么MN就是每个周期的采样点数，再乘上量子电压阶梯波信号的频率，就是实际的采样频率，因为如果还要保证每个周期的采样点数还是MN，那么采样频率/>就要修正为/>。
步骤104，利用频率调整后的量子电压阶梯波信号测量被测交流信号，并根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对量子电压阶梯波信号进行调频。
可选地，根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对量子电压阶梯波信号进行调频，包括：
根据每次测量结果计算量子电压阶梯波信号和被测交流信号的台阶交点差值并换算成相位偏差；
在相位偏差超出相位偏差阈值的情况下，对量子电压阶梯波信号进行定周期调频，重新测量被测交流信号；
在相位偏差不超过相位偏差阈值的情况下，本次测量结果有效，并进行下一次测量。
具体地，调相阈值设定，通过分析不同相位偏差下测量结果的准确度，设定满足测量准确度的相位偏差阈值。
进一步地，相位偏差判断，测量过程中，计算交点差值，换算成相位偏差/>，与设定阈值进行比较，超过设定阈值后，中断本次测量，触发自动调相功能。
式中，N为量子电压阶梯波信号一个周期内台阶个数，M为每个台阶上采集的采样点个数。
进一步地，定周期数调频过程为：
通过定周期数调节量子电压阶梯波信号频率，实现被测交流信号和量子电压阶梯波信号反向相对移动，信号相交状态恢复至阈值状态内，保证量子电压本组测量结果的可靠性，优化测量流程。
（1）确定调相周期数为L t 。
（2）计算量子电压阶梯波信号调相频率。
式中，为调频后的量子电压阶梯波信号的频率，N为量子电压阶梯波信号一个周期内台阶个数，M为每个台阶上采集的采样点个数，/>为交点差值。
（3）测量中断后，将量子电压阶梯波信号频率调整为f t ，持续L t 个周期。
进一步地，调相结果校验，在定周期数调频完成相位调节后，确认调相后相位偏差是否小于阈值，符合要求后，自动开始下一次测量，不符合要求则重复调频。
步骤105，在有效测量次数达到预设测量次数的情况下，结束测量，并根据多个有效测量结果确定被测交流信号的幅值和相位。
具体地，通过片段傅立叶变换、加权傅立叶变换等非等间隔傅立叶变换方法，或先对台阶上的测量值取平均再进行傅立叶变换，或者先对每个台阶上处于相同位置的数据组进行傅立叶变换再对每组的测量结果取平均，求出所述被测交流信号的幅值和相位。
此外，图3是是本发明提出的一种利用量子电压阶梯波测量任意波形自动调相的流程示意图。用于量子电压阶梯波测量的任意波形自动调相过程，包括初步调相，信号频率差修正，以及测量过程中相位阈值触发自动调相，三个环节。
信号频率差修正环节为：
1、在初步调相后，被测交流信号和量子电压阶梯波信号输出。
2、判断被测交流信号和量子电压阶梯波信号是否存在快速相对移动。
3、如若存在快速相对移动，影响差分测量，则通过测量信号频率差，调整量子电压阶梯波信号频率，并回到上一步骤。
4、如若不存在快速相对移动，保证被测交流信号和量子电压阶梯波信号的频率同步，则进入下一个环节。
测量过程中相位阈值触发自动调相环节为：
1、在完成信号频率差修正后，设定调相阈值，并开始正式测量。
2、在每一次测量过程中，计算台阶交点，判断相位偏差是否超过阈值。
3、如若相位偏差超过阈值，则进行定周期数调频，并回到上一步，校验调相结果。
4、如若相位偏差在阈值内，则进行下一次测量。
5、直到达到设定的测量次数，测量结束。
从而，本申请提出了一种利用量子电压阶梯波测量的任意波形自动调相方法，在每次测量结果超过设定相位偏差阈值后，通过自动调相，保证量子电压阶梯波信号和被测交流信号的相位一致性，保持测量过程中，差分信号的大小始终在可靠范围内，从而保证量子电压阶梯波测量的准确度。
示例性装置
图4是本发明一示例性实施例提供的一种利用量子电压阶梯波测量任意波形装置的结构示意图。如图4所示，装置400包括：
输出模块410，用于对量子电压阶梯波进行初步调相，输出被测交流信号以及量子电压阶梯波信号；
计算模块420，用于计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的台阶交点；
调整模块430，用于根据前后两次采样的台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整；
调频测量模块440，用于利用频率调整后的量子电压阶梯波信号测量被测交流信号，并根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对量子电压阶梯波信号进行调频；
确定模块450，用于在有效测量次数达到预设测量次数的情况下，结束测量，并根据多个有效测量结果确定被测交流信号的幅值和相位。
可选地，计算模块420，包括：
第一计算子模块，用于计算定周期内多次采样的被测交流信号和量子电压阶梯波信号的差分信号；
确定子模块，用于根据差分信号的过零点，确定被测交流信号和量子电压阶梯波信号的交点；
选取子模块，用于选取量子电压阶梯波信号每一个台阶同一位置均有过零点的交点作为台阶交点。
可选地，调整模块430，包括：
判断子模块，用于根据前后两个时间周期的台阶交点，判断被测交流信号和量子电压阶梯波是否存在快速相对移动；
第二计算子模块，用于在被测交流信号和量子电压阶梯波存在快速相对移动的情况下，计算被测交流信号和量子电压阶梯波信号之间的信号频率差；
调整子模块，用于根据信号频率差，对量子电压阶梯波信号进行频率调整。
可选地，判断子模块，包括：
判断单元，用于在被测交流信号和量子电压阶梯波不存在快速相对移动的情况下，判定量子电压阶梯波信号和被测交流信号的频率同步。
可选地，第二计算子模块，包括：
第一计算单元，用于计算连续前后两次采样的台阶交点之间的台阶交点差值，并将连续采样的多个台阶交点差值进行平均，确定两次采样之间的平均台阶交点差值；
第二计算单元，用于根据多次采样的前后两次采样平均台阶交点差值，计算信号频率差。
可选地，调整子模块，包括：
第三计算单元，用于根据信号频率差，计算被测交流信号相对于量子电压阶梯波的信号频率；
调整单元，用于将量子电压阶梯波信号频率调整为信号频率。
可选地，根据前后两次采样的所述台阶交点，对量子电压阶梯波信号进行频率调整之后，装置400还包括：
频率调整模块，用于根据量子电压阶梯波信号的频率，调整测量的采样频率。
可选地，调频测量模块440，包括：
第三计算子模块，用于根据每次测量结果计算量子电压阶梯波信号和被测交流信号的台阶交点差值并换算成相位偏差；
调频子模块，用于在相位偏差超出相位偏差阈值的情况下，对量子电压阶梯波信号进行定周期调频，重新测量被测交流信号；
判定子模块，用于在相位偏差不超过相位偏差阈值的情况下，本次测量结果有效，并进行下一次测量。
示例性电子设备
图5是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。如图5所示，电子设备50包括一个或多个处理器51和存储器52。
处理器51可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。
存储器52可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器51可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本发明的各个实施例的软件程序的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置53和输出装置55，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。
此外，该输入装置53还可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置54可以向外部输出各种信息。该输出装置54可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图5中仅示出了该电子设备中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。
示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质
除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明中涉及的器件、系统、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、系统、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
Claims (11)
1.一种利用量子电压阶梯波测量任意波形方法，其特征在于，包括：
对量子电压阶梯波进行初步调相，输出被测交流信号以及量子电压阶梯波信号；
计算定周期内多次采样的所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波信号的台阶交点；
根据前后两次采样的所述台阶交点，对所述量子电压阶梯波信号进行频率调整；
利用频率调整后的所述量子电压阶梯波信号测量所述被测交流信号，并根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对所述量子电压阶梯波信号进行调频；
在有效测量次数达到预设测量次数的情况下，结束测量，并根据多个有效测量结果确定所述被测交流信号的幅值和相位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算定周期内多次采样的所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波信号的台阶交点，包括：
计算定周期内多次采样的所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波信号的差分信号；
根据所述差分信号的过零点，确定所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波信号的交点；
选取所述量子电压阶梯波信号每一个台阶同一位置均有过零点的交点作为台阶交点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据前后两次采样的所述台阶交点，对所述量子电压阶梯波信号进行频率调整，包括：
根据前后两个时间周期的所述台阶交点，判断所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波是否存在快速相对移动；
在所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波存在快速相对移动的情况下，计算所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波信号之间的信号频率差；
根据所述信号频率差，对所述量子电压阶梯波信号进行频率调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据前后两个时间周期的所述台阶交点，判断所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波是否存在快速相对移动，包括：
在所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波不存在快速相对移动的情况下，判定所述量子电压阶梯波信号和所述被测交流信号的频率同步。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波信号之间的信号频率差，包括：
计算连续前后两次采样的所述台阶交点之间的台阶交点差值，并将连续采样的多个台阶交点差值进行平均，确定两次采样之间的平均台阶交点差值；
根据多次采样的前后两次采样平均台阶交点差值，计算所述信号频率差。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述信号频率差，对所述量子电压阶梯波信号进行频率调整，包括：
根据所述信号频率差，计算所述被测交流信号相对于所述量子电压阶梯波的信号频率；
将所述量子电压阶梯波信号频率调整为所述信号频率。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据前后两次采样的所述台阶交点，对所述量子电压阶梯波信号进行频率调整之后，还包括：
根据所述量子电压阶梯波信号的频率，调整测量的采样频率。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对所述量子电压阶梯波信号进行调频，包括：
根据每次测量结果计算所述量子电压阶梯波信号和所述被测交流信号的台阶交点差值并换算成相位偏差；
在所述相位偏差超出所述相位偏差阈值的情况下，对所述量子电压阶梯波信号进行定周期调频，重新测量所述被测交流信号；
在所述相位偏差不超过所述相位偏差阈值的情况下，本次测量结果有效，并进行下一次测量。
9.一种利用量子电压阶梯波测量任意波形装置，其特征在于，包括：
输出模块，用于对量子电压阶梯波进行初步调相，输出被测交流信号以及量子电压阶梯波信号；
计算模块，用于计算定周期内多次采样的所述被测交流信号和所述量子电压阶梯波信号的台阶交点；
调整模块，用于根据前后两次采样的所述台阶交点，对所述量子电压阶梯波信号进行频率调整；
调频测量模块，用于利用频率调整后的所述量子电压阶梯波信号测量所述被测交流信号，并根据每次测量结果以及预设的相位偏差阈值对所述量子电压阶梯波信号进行调频；
确定模块，用于在有效测量次数达到预设测量次数的情况下，结束测量，并根据多个有效测量结果确定所述被测交流信号的幅值和相位。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-8任一所述的方法。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-8任一所述的方法。
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