Конструкции измерителей приращения температуры.

В качестве измерителей приращения температур могут исполь­зоваться различные преобразователи, например:

• термопары или батареи термопар, представляющие собой один или несколько (до 200-300) спаев двух материалов с разной работой выхода электронов и выдающих ЭДС пропорционально разности температур горячих и холодных слоев в соответствии с законом Томсона;

• бареттеры, то есть проволочные металлические сопро­тивления, например, из меди, обладающие положительным темпе­ратурным коэффициентом сопротивления (TКC);

• термисторы, представляющие собой полупроводниковые поли­кристаллические на основе окислов металлов резисторы с отрицательным TКC.

Для получения электрического напряжения, пропорционального изменению температуры терморезисторы (бареттеры и термис­торы) включают в мост Уинстона.

Дифференциальная схема калориметра.

Изменения внешней окружающей температуры вызывают изменение температуры поглотителя. Измеритель приращения температуры не отличает причину появления . Следовательно, появление из-за является источником погрешности, ограни­чивающим минимальное значение измеряемой мощности . Для уменьшения погрешностей из-за применяется дифференциальная схема построения калориметров. Отметим, что построение дифферен­циальной схемы является одним из наиболее эффективных инженерных приемов уменьшения влияния любых нежелательных внешних воз­действий на погрешности средств измерений, например, влияние изменений давления, температуры, напряжения сети и т. д.

Рассмотрим схему дифференциального волноводного калориметра (рис. 7.9).

Рис. 7.9 Дифференциальный волноводный калориметр

Она включает две нагрузки, которые необходимо сделать макси­мально похожими друг на друга, и измерять разность температур между ними. Пусть , - температура каждой из нагрузок. Выделение мощности в нагрузке №1 приведет к изменению его температуры на . Изменение внешней температуры на вызовет измене­ния , и . Суммарное изменение: , .

Если в каждой из нагрузок (поглотителей) имеется измеритель значений и , то вычитая их показания получим

. (7.12)

Таким образом, влияние изменений внешней температуры может быть уменьшено. Обычно дифференциальная схема дает снижение погрешности из-за в 5-20 раз. Полностью устранить влияние невозможно из-за того, что невозможно изготовить абсолютно одинаковые нагрузки, а градиенты внешней температуры могут иметь различные направления и изменяться во времени.

Проточный калориметр по принципу действия всегда является дифференциальным, так как измеряется разность между температурой жидкости на выходе и входе, так что изменения температуры входной воды при не слишком больших ее расходах не приведут к большим погрешностям измерений .

Блоки измерительные калориметрических измерителей мощности.

Выходной величиной первичного измерительного преобразователя является, как правило, постоянное напряжения , пропорциональное приращению температуры. Блоки измерительные (БИ) необходимы для преобразования этого напряжения в показания прибора в ваттах. Кроме того, БИ обычно содержат источник известной калибровочной мощности постоянного или НЧ тока для сравнения мощности СВЧ с мощностью калибровки, то есть для реализации метода замещения. Поэтому структуру БИ и калориметрического ваттметра в целом можно представить на рис. 7.10.

Рис. 7.10 Блоки измерительные калориметрических измерителей мощности

Мощность поглощается в преобразователе и нагревает погло­титель. Приращение температуры поглотителя преобразуется в постоян­ное напряжение на выходе ПИП. Напряжение усиливается усилителем постоянного тока, преобразуется в цифровой вид при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и индицируется на цифровом индикаторе. Блок управления автоматически перестраивает коэффициент усиления УПТ и выбирает пределы измерений. В режиме “калибровка” блок управления включает калибровочную мощность в нагреватель ПИП и одновременно устанавливает коэффициент усиления, обеспечивающий показания равные .