本发明公开了一种基于射频谱转换的实时自相关仪及波形测量方法，属于时域脉冲波形测量领域。方法包括：步骤S1，分别输出脉冲激光和连续激光作为待测信号和泵浦光，将待测信号和泵浦光耦合后形成一束光；步骤S2，对耦合后的光束进行交叉相位调制，使待测信号的射频信息加载到泵浦光的光谱上，得到待测信号的射频谱；步骤S3，将所述待测信号的射频谱进行色散拉伸，形成映射到时域的射频谱；步骤S4，将所述映射到时域的射频谱进行光电转换，得到射频信号，并将所述射频信号进行逆傅里叶变换，得到实时变化的脉冲自相关波形。总而言之，本发明能够提升实时自相关波形的测量速率，并提升自相关波形的观测窗口。