Измерение мощности свч по напряжению на резисторе известного напряжения

25.12.2011 | Комментариев нет

Если генератор связан с нагрузкой фидерной линией с волновым сопротивлением ρ, на конце которой включен резистор (его активное сопротивлениеR_н=ρ), то в линии устанавливается режим бегущей волны. При этом мощность, поглощаемая нагрузкой,

где U_м— амплитуда напряжения на нагрузке или в любом сечении линии. Этонапряжение измеряетсяпиковым вольтметром,

Схема измерения мощности по напряжению на резисторе известного сопротивления

шкала градуируется в единицах мощности. Для расширения пределов измеряемых значений у нагрузочного резистора делают отводы, образующие делитель с заданным коэффициентом передачи.

Подобный измеритель является ваттметром поглощаемой мощности. Он может измерять мощность не только в режиме непрерывной генерации,но и импульсную мощность.

Примером такого ваттметра может служить прибор МЗ-3, измеряющий мощность 0,25— 15 Вт в режиме непрерывной генерации и 5—5000 Вт в импульсе в диапазоне 30— 1000 МГц с основной погрешностью ±15 — 20%.

53 Вопрос есть в 52.

54. Сущность калориметрического метода измерения мощности.

Для измерения средних и больших уровней мощностей (от 1Вт до 10 кВт)

ЧЭ является нагрузка – калориметр

Могут быть:

• сосудом Дьюара (для жидкостей)

• сухим (для твердых поглотителейй)

также бывают:

• статические

• проточные

Рабочее тело – жидкость, твердый объемный или пленочный поглотитель.

P=cqρ∆T, где q – скоростной напор (для проточного калориметра)

Сухие изготавливаются в виде коаксиальных или волноводных согласованных нагрузок.

Достоинства: большой динамический диапазон

Недостатки:

-обладает низкой точностью

-низкая чувствительность

-малое быстродействие

Калориметрический метод. Этот метод относится к наиболее точным измерениям высокочастотной мощности больших и средних значений практически на любой частоте. Он основан на преобразовании электромагнитной энергии в тепловую. Калориметрический ваттметр состоит из приемного преобразователя, в котором расположена нагрузка, поглощающая электромагнитную энергию. При этом выделяется теплота, нагревающая некоторое рабочее тело. С помощью измерительного узла измеряется температура рабочего тела, и по ее значению определяется значение мощности. Ваттметры выполняются с твердым или, чаще, с жидким рабочим телом, работают в адиабатном режиме (без теплоотдачи во внешнюю среду) или при постоянной температуре рабочего тела.

Наибольшее распространение получили проточные (поточные) калориметрические ваттметры с непрерывно циркулирующей жидкостью — водой или кремнийорганической смесью (рис. 11.8), Здесь значение мощности функционально связано с разностью температур жидкости на входе и выходе преобразователя, Т1 и Т2 соответственно. В установившемся режиме количество теплоты, выделяемой на нагрузке Rн, равно количеству отводимой жидкостью теплоты: QH = 0,24I2RHt = Qж= сv(T2-T1), откуда 0,24Р = с (v/t)∆T (с — удельная теплоемкость, v — объем жидкости). Измеряемая мощность

При постоянных удельной теплоемкости и скорости протекания жидкости v/t измеряемая мощность прямо пропорциональна разности температур: Р=a∆T. Для измере-ния ∆T применяют батареи термопар, термоЭДС которых определяется с помощью магнитоэлектрического милливольтметра. Если термобатареи включить последовательно и встречно, то показание милливольтметра будет пропорционально ∆T и его шкалу можно градуировать в единицах мощности — ваттах.

Погрешность измерения мощности калориметрическим методом возникает вследствие изменения удельной теплоемкости жидкости при ее значительном нагревании, дополнительного нагрева жидкости за счет трения, изменения скорости и характера движения жидкости, потерь теплоты на излучение. Для уменьшения погрешности используют метод сравнения, в котором тепловой эффект, вызванный СВЧ-энергией, сравнивается с тепловым эффектом, вызванным энергией постоянного тока или тока низкой частоты.

Для примера на рис. 11.9 приведена упрощенная схема проточного калориметрического ваттметра, работающего по методу сравнения. Приемный преобразователь представляет собой камеру 1, в которую помещен нагрузочный СВЧ-резистор R1. В аналогичной камере 2 находится резистор R2, на который подается мощность постоянного тока. Оба резистора омываются непрерывно циркулирующей жидкостью. Процесс измерения мощности СВЧ заключается в измерении мощности постоянного тока, значение которой устанавливается оператором таким образом, чтобы температура вытекающей из обеих камер жидкости была одинаковой. Равенство температур определяется по нулевому показанию чувствительного микроамперметра постоянного тока, соединенного последовательно с двумя термобатареями 3, 4, которые включены встречно друг другу. Теплообменник 5 выравнивает температуру жидкости на входах обеих камер. Очевидно, что в таком калориметрическом ваттметре не требуется определять скорость течения жидкости, ее удельную теплоемкость и температуру. Погрешность зависит от точности измерения мощности постоянного тока и от коэффициента эффективности преобразователя Кэ, значение которого для каждого ваттметра известно. Измеряемую мощность определяют как