Калориметрический измеритель свч-мощности

 

Изобретение может быть использовано при измерениях высоких уровней СВЧ мощности Измеритель содержит в гидравлическом тракте капортметрическую нагрузку 1, термодатчики 2 и 3, входящие в термочувствительный мост 4, расходомер 5. Измеритель содержит также усилитель 6. источник 7 питания моста источник 8 напряжения коррекции аналого-цифровой преобразователь 9. преобразователь 10 чал от а - код, коммутаторы 11,12.13, регистр 14, дешифратор 15, блок 20 регистрации и вьнисяительно-управпяющий блок, включающий постоянное запоминающее устройство 16. оперативное запоминающее устройство 17. микропроцессор 18, устройство 19 ввода-вывода, клавиатуру 21. Измеритель обеспечивает повышенную точность за счет коррекции результатов измерении на нелинейность термочувствительного моста 4 и расходомера 5. Измеритель позволяет осуществить раздельное измерение разности температур и расхода, что упрощает его поверку 1 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ тт;

hJ

CO

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4918957/21 (22) 13.03.91 (46) 15.10.93 Бкп. Йя 37-38 (71) Мытищинский научно-исследовательский институт радиоизмерительных приборов (72) Усэнков В.В.; Сокапин Ю.И. (73) Усэнков Вадим Валерьевич: Сокалин юрий ива(54) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕПЬ

СВЧ-МОЩНОСТИ (57) Изобретение может быть использовано при измерениях высоких уровней СВЧ мощности. Измеритель содержит в гидравлическом тракте капортметрическую нагрузку 1, термодатчики 2 и 3, входящие в термочувствительный мост 4, расходо(в) КЦ (и) 2001406 Ql (51) ддащ мер 5, Измеритель содержит теоке усилитель 6, источено 7 питатвя моста, источник & напряжения коррекцив аналого 1ифровой преобразователь 9, преобразователь 10 "чапота — код", коммутаторы

11, 12, 13, регистр 14, дешифратор 15, блок 20 регистрации и вьиислительно-управляющий блок включающий тюстоавтое запоминающее устройство

16. оперативное запоминающее устройство 17, микропроцессор 18, устройство 19 ввода-вывода, клавиатуру 21. Измеритель обеспечивае повышенную точность за счет коррекции результатов измерена на нелинейность термочувствитепьного моста 4 и расходомера 5. Измеритель позволяе осуществить раздельное измерение разности температур и расхода, что упрощает его поверку. 1 ил.

2001406

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении больших уровней поглощаемой

СВЧ мощности.

Известны прямоотсчетные калориметрические измерители средних значений

СВЧ мощности, содержащие калориметрическую нагрузку, термочувствительный мост, усилитель рэзбаланса, расходомер, например, гурбинного типа и регистрирующий прибор.

В этом устройстве формирование электрического сигнала, пропорционального величине преобразованной в тепло

СВ 1 мощности, осуществляется термочувствительным мостом, зэпитываемым током, пропорциональным величине калориметрической жидкости, протекаемой через СВЧ нагрузку.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению яяляе1ся прямоотсчетный кэлориметрический измеритель г1оглощаемой мощности, содержащий расходомер, калориметрическую нагрузку, включенную между двумя термодэтчиками, входящими в состав термочувствительного моста, запитываемого усилителем питания

Tpðìî÷óâñTâèTåJlüH0 о моста, на вход которого подается сигнал, пропорциональный выходному сигналу расходомера, при этом выход термочувстеительного моста через усилитель рэзбаланса и аналого-цифровой преобразователь подключэе ся к устройству индикации

Недостатком указанного ваттметра является ограничение в точности измерений.

Сильная взаимная связь источников первичной измерительной информации (расход калориметрической жидкости и разность температур) приводит к увеличению погрешности измерения поглощаемой мощности, Целью изобретения является повышение точности измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что в калориметрический измеритель мощности, гидравлический тракт которого содержит два термодатчика, расходомер и калориметрическую нагрузку, включенную между термодатчиками, входящими в состав термочувствительного моста, подключенного входом к источнику питания моста, э выходом — к входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, введены преобразователь "частота-код", три коммутатора, источник напряжения коррекции. вычислительно-управляющий блок с шинами адреса, данных и управления, дешифратор и регистр, первый, второй и трегий выходы которого соединены с управляющими вхо5

55 дами соответственно первого, второго и третьего коммутаторов, объединенные выходы которых соединены с входом аналогоцифрового преобразователя, выход расходомера подключен к входу преобразователя "частота-код", выход которого соединен с шиной данных вычислительноуправляющего блока, подключенной к информационному входу регистра и выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с шиной управления вычислительно-управляющего блока, подключенной к управляющим входам преобразователя

"частота-код" и дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом регистра, входы первого, второго и третьего коммутаторов соединены соответственно с выходами усилителя, источника питания моста и источника напряжения коррекции, адресные входы преобразователя "частота-код", дешифратора и аналого-цифрового преобразователя соединены с адресной шиной вычислительно-управляющего блока, выход которого соединен со входом блока регистрации.

На чертеже приведена структурная схема калориметрического измерителя поглощаемой мощности.

Измеритель содержит калориметрическую нагрузку 1, два термодатчика холодный" 2 и "горячий" 3, входящих в состав термочувствительного моста 4 и включенных по гидравлическому тракту до и после калориметрической нагрузки 1, расходомер

5, например, турбинного типа, усилитель 6 термочувствительного моста, источник тока

7, источник нап ряжения коррекции 8. аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, преобразователь 10 частота-код, коммутаторы первый 11, второй 12. третий 13, регистр 14, дешифратор 15, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 16, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 17, микропроцессор 18. устройство 19 ввода-вывода, устройство 20 регистрации и клавиатуру 21.

Элементы 16, 17. 18, 19, 21 образуют вычислительно-управляющий блок. Системными шинами адреса 22, данных 23 и управления

24 соединены преобразователь частота-код

10. ПЗУ 16, ОЗУ 17. микропроцессор 18, устройство ввода-вывода 19, АЦП 9

К дешифратору 15 подключены шины адреса 22 и управления 24, а к регистру 14 — шина данных 23, Сигнал управления с дешифратора 15 передается на вход регистра

14. Управляющие сигналы с выхода регистра 14 подаются на коммутаторы 11,12,13, в результате чего выходы усилителя 6, источника тока 7 и источника напряжения коррек2001406

AT-=Кз(0т-0о), (3) Й Ктм Ux

Ктм=К2 0птм

Fp= А+, ) Ki(V)i, i =1 ции 8 поочередно подключаются к входу

АЦП 9.

Калориметрический измеритель работает следующим образом. Калориметрическая жидкость, например вода, прокачивается через гидравлический тракт, образуемый расходомером 5, "холодным термодатчиком 2, калориметрической нагрузкой 1, "горячим" термодатчиком 3, Измеряемая СВЧ мощность преобразуется в калориметрической нагрузке 1 в тепло, которое количество равно произведению расхода (V) калориметрической жидкости, разности температур (AT) между выходом и входом воды в нагрузку 1, и масштабирующего коэффициента С

Pqgч=С . V Л Т. (1) Измерение и определение величины расхода калориметрической жидкости осуществляется следующим образом. Турбинный расходомер 5 преобразует величину расхода в напряжение переменного тока, частота которого пропорциональна расходу. Далее этот сигнал преобразователем 10 преобразуется в код.

Известно, что выходной сигнал турбинного преобразователя аппроксимируется следующей зависимостью: где А — смещение характеристики преобразования;

К1 — коэффициент преобразования, Для конкретных образцов (обычно указывается в формуляре на серийно выпускаемые приборы А и К1 или определяетея экспериментально при тарировке единичных иэделий) коэффициенты преобразования (как правило, используется только К1) и смещение характеристики устанавливается источником напряжения коррекции 8, выполненным, например, в виде делителя напряжения. Напряжение коррекции через коммутатор 12 поступает на АЦП 9 и далее через системные шины 22, 23, 24 в виде кода на вычислительно-управляющий блок.

Измерение разности температур воды между выходом и входом в нагрузку 1 осуществляется следующим образом. Тврмодатчики 2 и 3 включены в состав термочуествительного моста 4, эапитыеаемого источником тока 7. Выходной сигнал термочуестеительного моста 4 усилиеаетсы усилителем 6 и через коммутатор 3 (13) поступает на АЦП 9, Далее сигнал, преобразованный в код, через системные шины 22, 23

5 и 24 поступает в микропроцессор 18, Начальное значение напряжения раэбаланса

tGpMo÷óâñtåèòåëüíoãо моста 4 Uo, устанавливаемое признаком начала работы, за,ioминается и в дальнейшем вычитается из

10 измеряемых значений выходных сигналов термочувствительного моста 01 по формуле

15 rpe K — коэффициент преобразования термочувстеительного моста;

Kz — масштабирующий коэффициент

Изменение коэффициента преобразо25 вания термочувствительного моста. обусловленное изменением тока питания термочувстеительнсго моста иэ-за изменения сопротивления термодатчикое 2 и 3 и нестабильностью самого источника тока 7, 30 определяется ho выходному сигналу источника тока 7 Ur»M, передаваемому через коммутатор 11 на АЦП 9 и далее в виде кода на микропроцессор 18 вычислительно-управляющего блока. Это позволяет корректиро35 вать результаты измерения мощности с учетом нелинейности термочуествительного моста 4, обусловленной изменением тока питания.

4О Вычислительно-управляющим блоком производится вычисление значения мощности по формуле (1) с учетом коррекции расхода и нелинейности термочуествительного моста. Последовательность включения

45 коммутаторов 11-13 задается вычислительно-управляющим блоком через регистр 14.

Результаты вычисления измеренной

50 мощности через устройство ввода-вывода

19 индуцируются устройством регистрации

20. Клавиатура 21 позволяет управлять режимами работы прибора.

В отличие от известных, данный изме55 ритель обеспечивает более высокую точность измерений за счет коррекции результатов измерений на нелинейность термочувствительного моста и расходомера и развязки каналов измерения расхода и

2001406 (56) Чернушенко А.М, и др. Прямоотсчетный измеритель мощности, поглощаемой калориметрической нагрузкой.-Электронная техника, 1967. вып, 3.

5 Авторское свидетельство СССР

М 498566, кл. G 01 R 21/00, 1976.

Формула изобретения кАлОРиметРический измеРитель сВЧ-мОщ- 1О ности, гидравлический тракт которого содержит два термодатчика, расходомер и калориметрическуа нагрузку. включенную между термодатчиками. входящими в состав термочувствительного моста, подключенного входом к источнику питания моста, а выходом к входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений. в него введены преобразователь частота-код, три коммутатора, источник напряжения коррекции, вычислительно-управляющий блок с шинами адреса, данных и управления, дешифратор и регистр, первый, второй и

25 третий выход которого соединены с ynpasляющими входами соответственно первого, второго и третьего коммутаторов, объединенные выходы которых соединены с входом аналого-цифрового преобраэоваСоставитель В.усэнков

Редактор Т.Никольская Техред М.Моргентал Корректор В,Петраш

Заказ 3127 Тираж Подписное

НПО "Поиск Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород ул Гаi,>ри><а, 101 разности температур, вследствие чего оказалось возможным осуществить эту коррекцию. Кроме этого, данная схема построения прибора позволяет осуществить раздельное измерение разности температур и расхода, что упрощает поверку измерителя. теля. выход расходомера подключен к входу преобразователя частота-код, выход которого соединен с шиной данных вычислительно-управляющего блокэ, подключенной к информационному входу регистра и выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с шиной управления вычислительнь ipaeляющего блока, подключенной к управляющим входам преобразователя частота-код и дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом регистра, входы первого. второго и третьего коммутаторов соединены соответственно с выходами усилителя. источника питания моста и источника напряжения коррекции, адресные входы преобразователя частота-код, дешифратора и аналого-цифрового преобразователя соединены с адресной шиной в

ычислительно-управляющего блока, выход которого соединен с входом блока регистрации,