Жидкостный статический калориметр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

364903

Союз Советснит

Социзлистичвсниз

Респувлин

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.XI.1971 (№ 1717738/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

М. Кл. G О1г 21/02

Комитет по авлзм изобретений и отнрытий при Совете Микис;pos

СССР

УДК 621.317.78(088.8) Опубликовано 28.XII 1972. Бюллетень № 5 за 1973

Дата опубликования описания 19.1I.1973

Авторы изобретения

И. К. Овчинников и В. Д. Кукуш

Харьковский институт радиоэлектроники

Заявитель

ЖИДКОСТНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ КАДОРИМЕТР

Изобретение относится к устройствам для измерения мощности в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ), а также в других диапазонах.

Известны жидкостные статические калориметры, содержащие отрезок линии передачи, поглощающую нагрузку, подогреватель и ваттметр, в которых мощность измеряется по температуре калориметрического тела в определенном режиме.

Недостатки известных устройств — большая погрешность, обусловленная неэквивалентностью тепловых потерь, и малое быстродействие.

Цель изобретения — исключить в статических калориметрах погрешность и ускорить измерение. Достигается она тем, что в предлагаемом калориметре поглощающая нагрузка помещена в заполняемый жидкостью с большим коэффициентом температурного расширения замкнутый объем с индикатором уровня.

На чертеже изображена схема устройства.

Металлический цилиндрический кожух 1 заполняют жидкостью, например трансформаторным маслом. Для индикации уровня (объема) жидкости служат трубка 2 и шкала 8.

Энергия высокой частоты вводится через разъем 4. Изоляционная шайба 5, через которую проходят электромагнитные колебания, является дном кожуха. Согласованная нагрузка б имеет гальваническую связь с кожухом прибора и центральным проводником 7 коаксиальной линии. В центральном проводнике имеются отверстия, обеспечивающие циркуляцию жидкости в приборе. Над согласованной нагрузкой расположена компенсационная нагрузка 8, которая гальванически связана с кожухом, изолирована от согласованной нагрузки шайбой 9 и через центральную трубу 10 и изолированный вывод 11 в кожухе связана с ваттметром 12 и регулируемым источником напряжения 18.

Подготовка прибора к работе заключается в установлении стационарной температуры наружной оболочки (кожуха) прибора, когда устанавливается практически стационарный тепловой режим всего прибора. При этом мощность Р,-,, выделяющаяся на компенсационной нагрузке 8, равна мощ ности, отдаваемой кожухом в окружающую среду.

Жидкостной статический калориметр работает следующим образом.

До подачи мощности Р„, прибор имеет температуру окружающей среды, которую принимают за начальную. Выделение мощности Р„, приводит к повышению температуры компенсационной нагрузки Т „относительно темпе30 ратуры жидкости Т. Через промежуток вре364 90i3 мени t< устанавливается постоянная разность температур Тя„— Т,„, определяющая мощность, которая нагревает жидкость.

При нагреве жидкости возникает конвекционный поток, который циркулирует в последовательности: кожух — центральная труба

10 — шайба 9 — центральный проводник 7 с отверстиями. B результате такой циркуляции происходит перемешивание жидкости, ускоряются нагрев кожуха и передача тепла в окружающую среду.

Стационарный процесс при прогреве устанавливается за время t2, причем 4))1ь При этом мощность, выделяющаяся на компенсационной нагрузке, через жидкость и кожух передается в окружающую среду. Так как температура жидкости постоянная, постоянен и ее объем.

После подачи, мощности Р на согласованное сопротивление происходит нагрев сопротивления и жидкости, причем через промежуток времени 4 устанавливается постоянная разность между температурой рабочей нагрузки

Тп и температурой жидкости Т, при которой мощность P полностью передается жидкости.

Одновременно повышается температура компенсационного сопротивления Тд, и сохраняется значение разности Тх„— Тк, при которой мощность полностью передается жидкости. В начальный период температура кожуха прибора практически не изменяется.

Установление дальнейшего стационарного состояния, как и подготовка прибора к работе, является длительным процессом и для измерения непригодно.

Дополнительный нагрев жидкости при выделении мощности P можно зафиксировать по изменению объема за время меньшее, чем 4 .

Чтобы компенсировать этот дополнительный нагрев, необходимо уменьшить количество тепла, поступающего от компенсационноп нагрузки,. путем уменьшения мощности Р„, на величину P.

3а отрезок времени At(t ход кривых Тр,, Т> и Т,в. остается неизменным, но после уменьшения мощности R,, па величину Р в момент времени t=At уменьшается нагрев компенсационной нагрузки, и при t=ti+At H3менение температуры жидкости и изменение объема прекращается. В это время температура жидкости превышает стационарное значение на величину АТж, что связано с энергией (теплом) PAt, выделившейся в жидкости до изменения компенсационной мощности. Изменение этой разности и соответственно увеличение объема жидкости медленно уменьшается и при t=4 становится равным нулю. Приращение ATÄ< можно искл1очить кратковременным снижением мощности R,:,. В результате того, что 4 +И((4, можно считать, что температура кожуха постоянна, и мощности, выделяющиеся в рабочей и компенсационной нагрузках R,„равны мощности Р„, отдаваемой кожухом в окружающую среду.

Таким образом, благодаря тому, что в пе. риод At скорость изменения объема жидкости определяется только мощностью, выделяющейся на нагрузках, независимо от распределения тепловых источников, оказывается возможным исключить погрешность, обусловленную неэквивалентностью замещения, и производить измерения за время, значительно меньшее, чем время установления стационарного режима во всей системе.

Перемешивание жидкости, вызванное конвекцией, в свою очередь, позволяет уменьшить погрешность неэквивалентности и повысить быстродействие.

П р ед м ет:из о б р етен и я

Жидкостный статический калориметр, состоящий из отрезка линии передачи, поглоща20 ющей нагрузки, подогревате. я и ваттметра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, поглощающая нагрузка помещена в заполняемый жидкостью с большим коэффициентом температурного расширения замкнутый объем с индикатором уровня.

Составитель Т. Лебедева

Редактор Федотов Техред Л. Грачева

60 Корректоры: А. Дзесова и Г. Запорожец

Заказ 315(14 Изд. № 89 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2