4.4.2. Метод поглощающей стенки

Метод поглощающей стенки относится к тепловым методам, но в отличие от случая измерения поглощаемой мощности в тепло пре­вращается только часть мощности, проходящей в нагрузку. Кон­структивно это достигается выполнением одного из участков тракта в виде термочувствительного резистивного элемента с потерями. В простейшем случае такой элемент (энтракометр) представляет собой поглощающую пленку из платины, встроенную в боковую стенку волновода (рис. 4.14). Аналогично болометру энтракометр включается в схему моста (см. рис. 4.9), с помощью которого измеряется значение поглощаемой энтракометром мощности, и по фор­муле, аналогичной (4.16), определяется значение Р_пр. Для обеспечения термокомпенсации на внешней стороне волновода помещают аналогичную пленку, также включаемую в схему моста.

Ваттметры с обычными энтракометрами позволяют измерять малые и средние уровни мощности. В ваттметрах большой мощно­сти наружная поверхность энтракометра охлаждается проточной жидкостью, расход которой учитывается при определении Р_пр. В ре­зультате получаются простые и надежные ваттметры для встроен­ного контроля Р_пр в широком частотном диапазоне. Недостатками их являются значительные погрешность измерений (достигающая ±25 %) и инерционность.

Рис. 4.14. Схематическое устройство энтракометра.

4.4.3. Метод с использованием эффекта холла

Эффект Холла проявляется, как известно, в полупроводниковых материалах, обладающих большой подвижностью носителей тока (германий, кремний и др.). В полупроводниковой пластине (преобразователь Холла) возникает поперечная разность потенциалов Е_х (ЭДС Холла), если в продольном направлении протекает ток I, а

Рис. 4.15. Преобразователь Холла: а — схема; б — размещение в тракте.

сама пластина помещена в магнитное поле с индукцией В, перпен­дикулярное к направлению тока (рис. 4.15, а). ЭДС Холла связана с параметрами преобразователя зависимостью

(4.18)

где R_x — постоянная Холла.

При измерении Р_пр преобразователь Холла (ПХ) размещают в тракте так, чтобы электрическая составляющая поля создавала в ПХ ток, а магнитная составляющая была перпендикулярна к его поверхности. Например, в волноводе с волной Н₁₀ размещение ПХ должно соответствовать изображению, показанному на рис. 4,15,6. Можно доказать на основании формулы (4.18) и теоремы Умова — Пойнтинга, что в этом случае показание индикатора, измеряющего Е_х, будет пропорционально среднему значению Р_пр.

Ваттметры с ПХ имеют ряд достоинств: линейность градуиров­ки шкалы в значениях Р_пр при слабой зависимости показаний от частоты (поэтому градуировка выполняется на низких частотах), малая инерционность (как и у других электронных методов), про­стота и высокая надежность. Недостатки ваттметров: малая чув­ствительность, низкая точность измерений и значительная зависи­мость Е_х от температуры за счет изменения подвижности носителей тока. Последние два недостатка успешно преодолеваются путем уравновешивания Е_х второй ЭДС Холла, создаваемой внешним электрическим и магнитным полями. Ваттметр прямого преобразо­вания трансформируется в ваттметр сравнения, у которого отсут­ствует зависимость показаний от коэффициента преобразования ПХ и его температурных изменений, а значения напряженностей внеш­них полей, соответствующие моменту компенсации, точно изме­ряются.