Есть замечательная книга (моя настольная книга): ИЗМЕРЕНИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ Справочник/Под ред В.А. Кузнецова (Раздел 8. Измерение фазы). SSerge совершенно правильно предложил метод измерения с преобразованием сдвига фаз во временной интервал. Для решения проблем при малых фазовых сдвигах можно использовать импульсно-фазовый детектор по схеме исключающее ИЛИ, а еще лучше импульсно-фазовый детектор типа "выборка-запоминание" (В.А. Левин и К "Синтезаторы частот с системой импульсно-фазовой автоподстройки" М., Радио и связь, 1989).