- •Тамбовский государственный технический университет
- •Принципы измерений мощности
- •1. Общие сведения
- •2. Особенности измерения мощности в цепях постоянного тока и переменного тока низкой частоты
- •3. Особенности измерения мощности
- •4. Калориметрический метод измерения
- •5. Термоэлектрический метод
- •Основным элементом схемы является измерительный преобразователь.
- •6.Терморезисторный метод измерения мощности радиосигналов
4. Калориметрический метод измерения
мощности радиосигналов
Такой метод реализован в калориметрических ваттметрах. Эти приборы являются наиболее точными измерителями поглощаемой мощности. Они применяются для измерения среднего значения мощности СВЧ в диапазоне от 3 мВт до 6 кВт на частотах до 37,5 ГГц.
Калориметрический метод измерения мощности основан на измерении количества тепла , приобретаемого нагрузкой измерителя мощности в единицу времени при поглощении ею энергии СВЧ колебаний. Значение измеряемой мощности при этом пропорционально изменению температуры нагрузки. В общем виде калориметрический ваттметр состоит из согласованной поглощающей нагрузки, измерителя разности температур и вспомогательных устройств (рис. 5).
Рис. 5
Преобразователь РХ в ТХ состоит из согласованной нагрузки, помещенной в отрезок линии передачи (жесткий коаксиальный фидер или волновод), сквозь который прокачивается насосом вода. Скорость протекания воды постоянна и контролируется расходомером. Измерение мощности сводится к измерению разности температур на входе и выходе её из нагрузки:
, (6)
где : С соnst; плотность воды; соnst – объем прокачанной воды в единицу времени. .
Таким образом, измеритель разности температур может быть непосредственно проградуирован в единицах мощности.
Температура воды Т1 и Т2 может измеряться терморезисторами, объеденёнными в термоблоки (для увеличения чувствительности). Пример: калориметрический ваттметр МЗ13/1. Однако в современных цифровых ваттметрах такого типа (например МЗ47) для измерения температуры используется мостовая схема, чувствительные элементы которой терморезисторы , устанавливаются во входном и выходном термоблоках.
Достоинства:
- высокая точность измерения мощности (у раб. приборов =4..10%, у образцовых - 1%);
- широкий диапазон частот (0,001...1,6) ГГц;
- независимость показаний от формы СВЧ сигналов.
Причинами погрешности являются неполное согласование с ЛП, несовершенная теплоизоляция, неточное измерение расхода воды и т.д.
Недостатки:
- большое время установления показаний - 60 с;
трудность измерения малых уровней мощности.
5. Термоэлектрический метод
измерения мощности радиосигналов
Заключается в преобразовании энергии СВЧ колебаний в термо-ЭДС с последующим ее измерением. Такое преобразование выполняется с помощью термопар, включаемых в приемный преобразователь в качестве поглощающей нагрузки.
Уравнение преобразования имеет вид
(7)
где термо-ЭДС; коэффициент преобразования.
В самом общем виде структурная схема термоэлектрического ваттметра имеет вид ( рис. 6 ).
Рис. 6