Термоэлектрический метод измерения мощности

25.12.2011 | Комментариев нет

Термоэлектрический методреализуется с помощьюполупроводниковых термоэлементовитермопар.

Полупроводниковый термоэлемент (рис. а) помещают в отверстие, выполняемое в широкой стенке волновода, на расстоянииа/4от продольной оси (а— размер широкой стенки).

Измеритель проходящей мощности с термоэлементами

Внутри волновода торцевая поверхность термоэлемента установлена вровень с внутренней поверхностью стенки (рис. б) и нагревается током, текущим по стенке при распространении электромагнитных колебаний по СВЧ тракту. Второй торец термоэлемента имеет хороший тепловой контакт с массой волновода и принимает его температуру.

В результате нагрева внутреннего торца термоэлемента между торцами образуется разность температур, вследствие чего возникает термо-э.д. с. Последняя является линейной функцией проходящей мощности и не зависит от абсолютного значения температуры окружающей среды. Описанные термоэлементы имеют высокую чувствительность (сотни мкВ/град).

Достоинствами полупроводниковых ваттметров являются:

• высокая электрическая прочность;

• малый собственный КСВ;

• виброустойчивость;

• независимость показаний от климатических условий;

• отсутствие источников питания;

• большой срок службы.

Эти приборы позволяют вести непрерывный контроль мощности и могут служить датчиками в устройствах автоматического контроля.

Основной недостаток—инерционность: отсчет можно производить через 30 секунд после подачи колебаний в тракт.

Принцип действия ваттметров с термопарамизаключается в измерении разности температур поверхности передающего тракта между участками с большим и малым сопротивлениями токам СВЧ. Участки с большим сопротивлением находятся на поверхностном поглощающем слоетермопарных элементов(датчиков).

Через поглощающий слой один конец термопарынагревается токами, текущими по стенке волновода, второй конец непосредственно контактируется с массой волновода и имеет ее температуру. Разность температур служит причиной возникновения термо-э. д. с., которая пропорциональна проходящей мощности СВЧ в тракте. Для уменьшения зависимости э. д. с. от частоты и фазы коэффициента отражения нагрузки в волноводной секции устанавливают несколько термоэлементов.

Пондеромоторный метод измерения мощности

25.12.2011 | Комментариев нет

Отражающий элемент, установленный на пути распространения электромагнитных волн, испытывает механическое давление волн, которое пропорционально модулю перпендикулярного поверхности вектора Умова—Пойнтинга.

Так как последний характеризует плотность потока электромагнитной энергии, проходящей ежесекундно через единичную поверхность, то, измерив механическое давление, можно однозначно определить мощность.

Работа пондеромоторных ваттметров СВЧоснована на измерении механического вращающего момента, действующего на отражающую пластину, установленную в волноводе.

Конструктивно прибор представляет собой отрезок волновода, внутри которого помещена металлическая пластинка, укрепленная на тонком стержне.

               Ваттметр пондеромоторного метода

Один конец стержня выходит через отверстие в узкой стенке волновода наружу и опускается в масляный амортизатор. К другому концу стержня прикреплена тонкая кварцевая нить, с помощью которой он подвешивается в волноводе.

Нить соединена с осью верньерной крутильной головки, на которой нанесены деления в градусах. Внутри волновода в месте расположения пластины имеются согласующие диафрагмы, компенсирующие неоднородность тракта, вносимую пластиной. Пластина располагается не перпендикулярно к оси волновода, а под некоторым начальным углом, которому соответствует нуль шкалы верньерной головки. Когда по волноводу распространяются волны типа H₁₀, возникает пара сил, поворачивающая пластину на угол, пропорциональный мощности.

Источники погрешностей пондеромоторного ваттметра— шум, вызываемый внешними вибрациями, погрешности градуировки, искрение при высоких уровнях мощности, отражение от пластинки. Если коэффициент отраженияГизвестен, погрешности измерения могут быть доведены до 1—1,5%.

Пондеромоторные ваттметры— одни из самых точных измерителей. Они потребляют незначительную мощность, малоинерционны, не боятся перегрузок.

Их недостатки заключаются в малой виброустойчивости, необходимости тщательного согласования и изготовления деталей по высокому классу точности. Существенно, что они являются ваттметрами проходящей мощности.