4.4.4. Пондеромоторный метод

Пондеромоторный метод измерения мощности основан на пре­образовании электромагнитной энергии в механическую. Это пре­образование в свою очередь использу­ет хорошо известный эффект механи­ческого (пондеромоторного) воздейст­вия (давления) электромагнитных волн на стенки линии передачи или на отражающие элементы, расположен­ные внутри линии. Механическое дав­ление пропорционально модулю пер­пендикулярного отражающей поверх­ности вектора Умова — Пойнтинга. Существуют два основных способа практической реализации пондеромо­торного метода.

В ваттметрах, использующих пер­вый способ, часть боковой стенки: волновода заменяется упругой пласти-^ ной — СВЧ мембраной, которая дефор­мируется под воздействием Р_Пр. Для измерения степени деформации могут использоваться пьезоэлемент или кон­денсаторный элемент. При этом верх­ний предел измеряемых мощностей

Рис. 4.16. Схематическое уст­ройство крутильного ваттметра.

практически ограничивается только электрической прочностью вол­новода.

Ваттметры, реализующие второй способ, получили название крутильных. Как видно из рис. 4.16, конструктивно такой ваттметр представляет собой отрезок волновода, внутри которого помещена металлическая пластинка 1, подвешенная на упругой кварцевой нити 2, а с другой стороны укрепленная на жестком стержне 4, вто­рой конец которого опущен в масляный амортизатор 7. Нить в свою очередь соединяется с осью крутильной головки 3, на которой на­несены деления в градусах. Согласующая диафрагма 9 компенси­рует неоднородность, вносимую пластиной /. Пластина с помощью крутильной головки располагается под некоторым начальным углом к оси волновода (оптимальным является угол 45°).

При распространении по волноводу волны Н₁₀ возникает вра­щающий момент, который дополнительно поворачивает пластину на угол, пропорциональный значению Р_пр- Этот угол фиксируется оптической системой, состоящей из зеркала 6, укрепленного на стержне 4, источника света 5 и шкалы 8. Противодействующий мо­мент создается нитью 2.

Пондсромоторные ваттметры — одни из самых точных измери­телей мощности на СВЧ. Для них характерны также- широкие пре­делы измерений (от нескольких милливатт до сотен киловатт), при­чем приборы не выходят из строя даже при значительных перегрузках. В то же время пондеромоторные ваттметры очень чув­ствительны к вибрациям и не могут работать в жестких условиях эксплуатации. Необходимость в тщательном согласовании с трак­том существенно ограничивает диапазон рабочих частот ваттмет­ров. Они применяются как образцовые СИ при проведении метро­логических исследований.

5. Измерение частоты и интервалов времени

Измерение частоты и времени, а также воспроизведение и хра­нение их единиц лежат в основе большинства измерительных за­дач, решаемых в практике электрорадиоизмерений. Аппаратура для частотно-временных измерений представляет собой единый комплекс приборов, обеспечивающий проведение измерений с при­вязкой к Государственному первичному эталону времени и частоты СССР. Это имеет, как подчеркивалось в § 1.7.3, принципиальное значение, так как по сравнению с эталонами других основных и производных единиц SI эталон времени и частоты является самым точным. Конкретизируем номенклатуру измеряемых параметров, опираясь на терминологию ГОСТ 16465—70 и ГОСТ 15855—77, и классифицируем на этой основе методы и приборы для частотно-временных измерений.