Калориметрический измеритель поглощаемой мощности

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i> 702310

ОП HCА НИ.Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 100377 (21) 2461015/18 21 (51) М. Кл. с присоединением заявки Мо

G 01 R 21/02

Государственный комитет

СС.СР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621.374, (088. 8) Опубликовано 051 79 Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 08.12.79 (71) Заявитель (5 4 ) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОГЛОЩАЕМОЙ,МОЩНОСТИ

Изобретение касается измерительной техники и может быть использовано для измерения среднего уровня поглощаемой мощности электромагнитного узлучения, импульсной (пиковой) мощности и энергии импульсов среднего, большого и сверхбольшого уровней.

Известен калориметрический измеритель поглощаемой мощности, содержащий 10 расходомерное устройство, СВЧ калориметрическую нагрузку, измеритель разности темПератур, мнсхкительное уст» ройство и регистрирующий прибор, при этом, два датчика температур, входящие в измеритель разности температур, включены по гидравлическому тракту на входе и выходе СВЧ-нагрузки, выходы измерителя разности температур, представляющего собой термочувствительный мост и усилитель, и выход расходомерного устройства подключены к входам множительного устройства, выход которого подключен к регистрирующему прибору (1) . 25

Недостатком устройства является невозможность измерения импульсной (пик ов ой ) мощнос ти.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является калориметрический измеритель поглощаемой мощности, содержащий регистрирующее устройс тв о, расходомер, подключенный через усилитель питания к термочувствительному мосту, калориметрическую нагрузку, на входе и выходе гидравлического тракта которой включены два термодатчика, входящие в состав термочувствительного моста, к выходу которого подключен усилитель разбаланса, детектор и блок электрической коррекциифподключенный к интегратору, а выход интегратора подключен к регистрирующему устройству, причем, питание термочувствительного моста осуществляется от усилителя, вход которого подключен к выходу расходомера (2).

Измерение энергии одиночных и редк оповторяющихся импульсов длительностью от нескольких десятых долей секунды и выше осуществляется с по- мощью интегратора, который интегрирует поступающее на его вход напряжение в течение длительности импульса. В известном калориметрическом измерителе возможно измерение только среднего уровня поглощаемой мощности и энергии редкоповторяющихся или одиночных импульсов большого и сверхбольшого уровней длительностью от де(72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя Ю.И, Сокалин, Е,И. Попов, В.Н. пкана и Е.Г. Билык

702310 сятых долей секунды и выше, что ограничив ает область применения.

Цель изобретения — расширеиие функциональных возможностей калори"- метрического измерителя поглощаемой мощности (для измерения импульсной 5 (пиковой) мощности и энергии импульсов в широком диапазоне длительностей и частот повторения).

Для этого в калориметрический измеритель поглощаемой мощности, содержащий регистрирующее устройство, расходомер, подключенный через усилитель питания к термочувствительному мосту, калориметрическую нагрузку 15 на входе и выходе гидравЛического тракта которой включены два термодат-. чика, термочувствительного моста, к выходу которого подключен усилитель раэбаланса, введены ВЧ-детектор вход которого подключен к калориметричес20 кой нагрузке, пиковый вольтметр, устройство выделения постоянной состав"-ляющей, широкополосный интегратор и преобразователь отношения напряжений причем, выход ВЧ-детектора подключен к входам пикового вольтметра, широкополосного интегратора и регистрирующего устройства, а выход пикового вольтметра непосредств енно и выход широкополосного интегратора через устройство выделения постоянной составляющей подключен к входам преобразователя отношения напряжений, вы ход которого подключен.к одному из входОв регистРирующ го устройства, "другой вход которого подключен к выходу усилителя разбаланса.

Для измерения импульсной (пиковой) мощности Р„,,п можно воспользоваться следующим соотношением: 40

Рср

Римп Р. К

Ф. где Р— среднее значение мощности за период следования импульсов;, 45, Т вЂ” длительность импульса на уровне половины его максимальной амплитуды;

F — частота следования импуль-. сов у 50

К + — - коэффициент формы импульса, При этом к к Ь Г (Ф 8 Ри Маис

55 где Sp - площадь реаяьного импульсами

Spp- плошадь прямоугольного им-; пульса длительностью и ам/ плитудой Рц„ддус равной максимальному значению амп- 60 литуды реального импульса; ни t-„ время, соответствующее началу и концу импульса.

Таким образом, для измерения импульсной (пиковой) мощности необходи- 65 мо реализовать зависимость

Рср РОмс с

ЮЛП P y P (К) dt о где t> = t - t „— значение длительности импульса эа все время его действия

На чертеже изображена структурная схема предложенного устройства.

Устройство содержит калориметрическую нагрузку 1, термодатчики 2 и

3, термочувствительный мост 4, расходомер 5, усилитель питания б, усилитель разбаланса 7, ВЧ-детектор 8, пиковый вольтметр 9, широкополосный интегратор 10,óñòðîéñòâîì 1 выделения постоянной составляющей, преобразователь 12 отношения напряжений, регистрирующее устройство 13. Разность температур калориметрической жидкости между входом и выходом калориметрической нагрузки 1 с помощью термодатчиков 2 и 3, входящих в термочувствительный мост 4, преобразуется в напряжение, которое усиливается усилителем разбаланса 7.

Напряжение питания термочувствительного моста формируется усилителем питания 6 иэ сигнала, поступающего с выхода расходомера 5. С помощью термочувствительного моста 4 произв одитс я преобраэ ов ание произв едения сигналов, один из которых пропорционален расходу, а другой разности температур, в напряжение разбаланса Up.

Таким образом, напряжение Up, поступающее с выхода усилителя разбаланса

7 на вход регистрирующего устройст-Г ва, 13, пропорционально среднему уровню поглощаемой жидкости Рср

Up = К1 Рср, где I< ) — коэффициент пройорциональ- . ности

Огибающая радиоимпульсов, формируемая ВЧ-детектором 8, поступает на пиковый вольтметр 9, выходное напряжение которого U > равно максимальному значению импульсного напряжения, т.е. пропорционально Рц„,о„„ . Широкополосный интегратор 10 интегрирует поступающее на его вход с ВЧ-детектора 8 импульсное напряжение, поэтому его выходное напряжение во время действия импульса равно

Ushas =

По окончании действия импульса широкополосный интегратор 10 мгновенно разряжается. С выхода широкополосного интегратора 10 напряжение поступает на устройство выделения постоянной составляющей 11. Выходное напряжение такого устройства U„z про. порционально как П „ так и частоте

702310 следов а ни я импульсов F И

Uh К . F ) Р(). Ж о где К вЂ” к о эфф ицие нт пропорциональности °

Преобразователь отношения напряжений 12 преобразует отиошение поступающих на его вход напряжений U u пс пв в напряжение У пр и

F l Р(1) Ж яр 4- р и маис где К вЂ” коэффициент пропорциональнос ти, Регистрирующее устройство 1 3 преобразует и индицирует при измерении р напряжение Up при измерении

Г П

Р„ — отношение Р вЂ, при измерении пр P энергии импульсов — отношение †F

Преобразователь отношения напряжений может быть построен по методу двухтактного интегрирования с преобразованием во временной интервал с последующим выделением постоянной составляющей. Регистрирующее устройство 13 может быть реализовано в виде микропроцессора или в виде аналого-цифрового преобразователя (АЦП) временного типа по методу двухтактного интегрирования, на первом такте которого ин- ЗО тегрируется напряжение Up, а на вто= ром такте в случае йзмерения Р „ интегрируется напряжение компенсации, а при измерении Р мд — напряжение Пвв.

При измерении энергйи импульсов в та- 35 кой АЦП производит те же операции, что и при измерении Рср, с той лишь разницей, что первый интервал интегрирования формируется не генератором тактовой частоты, а частотой F посту-40 пающей с ВЧ-детектора 8. Коэффициенты пропорциональности К вЂ” К4 устанавливаются при калибровке измерителя по

Рср и Р„„щ . Калориметрический измеритель поглощаемой мощности позволяет 45 производить измерения Fcp F}lhhh и энергии импульсов в широком диапазоне их уровней и длительностей, с повышенной точностью, что улучшает эксплуатационные характеристики и расши- 5р ряет область применения таких измерителей. По сравнению с электронными импульсными ваттметрами, где погрешность измерения в значительной степени зависит от температурной, времен.ной и частотной нестабильности коэф.фициента передачи квадратичного ВЧдетек тора (Кд ), в расс матрив а емом калориметрическом измерителе поглощаемой мощности нестабильность Кд в значительной степени компенсируется при реализации отношения

Fè маис

Р так как значения P(t) и Р„,„„„с имеют одинаковую зависимость от К

Формула изобретения

Калориметрический измеритель поглощаемой мощности, содержащий регистрирующее устройство, расходомер, подключенный через усилитель питания к термочувстрвительному мосту, калориметрическую нагрузку, на входе и йыходе гидравлического тракта которой включены два, термодатчика, термочув,ствительного моста, к выходу которого подключен усилитель разбаланса, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональнык возможностей измерителя, в него введены ВЧ-детектор, вход которого подключен к калориметрической нагрузке; пиковый вольтметр, устройство выделения постоянной составляющей, широкополосный интегратор и преобразователь отношения напряжений, причем выход ВЧ-детектора подключен к входам пикового вольтметра, широкополосного интегратора и регистрирующего устройства, выход пикового вольтметра непосредственно, а выход широкополосного интегратора через устройство выделения постоянной составляющей подключены к входам преобразователя отношения напряжений, выход которого подключен к одному из входов регистрирующего устройства, другой вход которого подключен к выходу усилителя разбаланса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электронная техника, серия ll вып. 3р 1967, с. 16-24.

2. Авторское. свидетельство СССР рр 498566Г G 61 R 21/02Г 1974.

Составитель Г. Смелова

Техред Л.Алферова корректор Е. Лукач

Редактор В. Санирытен

Зак аэ 7581/42

Тираж 1073 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5 филйал ППП Патент, r- ужгород, ул. Проектная, 4