Терморезисторный метод

Терморезисторный метод основан на изменении сопротивления терморезистора при нагревании измеряемой мощностью. Температурный коэффициент

(4)

Чувствительность по мощности

(5)

М

Рис. 4

еталлы обладают , >0 а полупроводники — , <0 и .

У полупроводников и менее стабильные по сравнению с металлами и обладают высокой инерционностью (0,1…1с), т. е. по сравнению с металлами.

М

Рис. 5

еталлические терморезисторы называются балометрами (рис. 3). Их конструктивные размеры должны быть меньше длины волны измеряемого сигнала. Болометры бывают тонкопленочные. Термисторы — это полупроводниковые чувствительные элементы.

Н

Рис. 6

а рис. 4 показана приемная камера. Вертикальный волновод необходим для уменьшения отражения мощности. Диэлектрическая прокладка необходима для того, чтобы не замыкались 2 выхода на НЧ. Для СВЧ это будет эквивалентно короткому замыканию, т. к. образуется емкость С.

Д ля измерения сопротивления терморезистора выходы приемной камеры подключаются к четырехплечему мосту (рис. 5). Как уже говорилось, на терморезистор поступает измеряемая мощность, он нагревается, и это приводит к нарушению баланса моста. Схема на рис. 5 представляет собой схему с ручным уравновешиванием. На рисунке Н. И. — нульиндикатор, индикатор баланса моста.

Данный способ дает низкую точность и обладает большой нелинейностью, а также имеется зависимость от температуры окружающей среды.

Условие баланса моста: при

Измерение при помощи измерителя данного типа производится в два этапа:

1. При отсутствии измеряемой мощности ( ), регулируя ток подогрева добиваются выполнения условия баланса моста ( при ). При этом для металлов , а для полупроводников . Мощность, рассеиваемая на терморезисторе очевидно равна

(6)

2. Далее подключаем измеряемую мощность ( ). Регулируя снова добиваемся выполнения условия баланса моста ( при ). В этом случае мощность

(7)

Так как и в первом этапе и во втором делалось уравновешивание моста, то отсюда следует, что . Поэтому приравнивая выражения (6) и (7) можно выразить

(8)

Как видно этот метод представляет является косвенным методом измерения мощности и позволяет измерять средние и малые мощности.

Измерение мощности с автоматическим балансом моста.

Упрощенная схема используемая в методе измерения мощности с автоматическим балансом моста показана на рис. 6. В данной схеме используется 2 одинаковых моста. При этом коэффициент усиления операционных усилителей достаточно большой. В данной схеме происходит статическое уравновешивание моста. При этом (с точностью до статической погрешности). На верхний терморезистор подается мощность

(9)

В выражении (9) мощностью можно пренебречь из-за ее малости

Рис. 7

(10)

Разность напряжений подается на аналоговое вычислительное устройство, сигнал с которого поступает на АЦП и ЦОУ.

Метод с использованием термоэлектрических преобразователей

Д

Рис. 8

анный метод основан на следующем: измеряемая мощность нагревает термопару, в которой образуется термо-ЭДС, далее происходит ее усиление и измерение. Чувствительный элемент прибора, работающего по данному принципу, имеет пленочную конструкцию (рис. 7).

Метод позволяет измерять малые мощности , при этом чувствительность