Калориметрический измеритель сверхвысоко-частотной мощности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

СоциаЛистическик

Республик

Ф

=-. . «/» с (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 070579 (21) 2761928/18-09 (51) +

G 01 R 21/02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет — 07,1177

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230581. Бюллетень 11» 19 (53) УДК 821 318 (088.8) Дата опубликования описания 230581

В,И,Водотовка и К,Л,1 рудем --"-< --: 6 "б с(,. :", ъ С. Г

1

l с

/ l$ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

МОЩНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен калориметрический измеритель сверхвысокочастотной мощности, содержащий калориметрическую . нагрузку с нагревателем и термобатарею, включенные в замкнутую гидросистему, и индикатор (1).

Однако известный измеритель имеет низкую чувствительность и точность.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительностй.

Для этого в калориметрический измеритель сверхвысокочастотной мощности, содержащий калориметрическую нагрузку с нагревателем и термобатарею, включенные в замкнутую гидросистему, и индикатор, введены последовательно соединенные первый параметрический модулятор, вход которого соединен с термобатареей, управляемый усилитель, корнеизвлекающий преобразователь, второй параметрический модулятор и усилитель мощности, соединенный с нагревателем, а также последовательно соединенные управляющий генератор и вычислительный блок, при этом два других выхода управляющего генератора соединены соответственно с управляющими входами первого и второго пара30 метрических модуляторов, второй и третий входы вычислительного блока под,ключены соответственно к выходу управ;ляемого усилителя и усилителя мощности, а его два выхода соответственнок управляющему входу управляемого усилителя и индикатору.

На чертеже приведена структурная схема калориметрического измерителя.

Калориметрический измеритель сверхвысокочастотной мощности содержит калориметрическую нагрузку 1 с нагревателем 2 и термобатарею 3, включенные в замкнутую гидросистему, и индикатор 4, последовательно соединенные первый параметрический модулятор 5, вход которого соединен с термобатареей 3, управляемый усилитель 6, корнеизвлекающий преобразователь 7, второй параметрический модулятор 8 и усилитель мощности 9, соединенный с нагревателем 2, а также последовательно соединенные управляющий генератор 10 и вычислительный блок 11, при этом два других выхода управляющего генератора 10 соединены соответственно с управляющими входами первого и второго параметрических модуляторов 5 и 8, второй и третий входы вычислительного блока 11 подключены -соответствен832486

30 6 (5+R6

6 4

45 но к выходу управляемого усилителя б и усилителя 9 мощности, а его два выхода соответственно — к управляющему входу управляемого усилителя 6 и индикатору 4.

Устройство работает следующим образом.

Энергия сверхвысокочастотного сигнала рассеивается в калориметрической нагрузке 1, которая включена в замкнутую гидросистему, состоящую из центробежного насоса 12 и теплообменника 13. Разность температур циркулирующей в гидравлической цепи жидкости на входе нагревателя 2 и на выходе калориметрической нагрузки 1 преобразуется термобатареей 3 в электрический сигнал, который подается на вход параметрического модулятора 5.

Параметрический модулятор 5 представляет собой, например, управляемый де- 20 литель напряжения, составленный из точных резисторов 14-16 с двумя .ступенями деления. Коэффициент передачи параметрического модулятора 5 имеет два значения в зависимости от состоя- 25 ния управляющего реле 17, входящего в его состав, Р

ПРИ ЭТОМ ЛЯ»=Я» С1 = »» р где R<, В, R > — соо "ветственно сопротивления резисторов 14-16, Напряжение на выходе параметрического модулятора 5 усиливается управляемыч усилителем б и поступает на вход корнеизвлекающего преобразователя 7, а затем на вход второго пара- 40 метрического модулятора 8.

Коэффициенты передачи параметрического модулятора 8 имеют значения гДе Н4, R>, Н6,— соответотвенно сОпротивления резисторов 18, 19, 20, вхо- 50 дящих в состав параметрического модулятора 8. сигнал на выходе параметрического модулятора 8 усиливается усилителем

9 мощности, который нагружен на нагреватель 2. Электрическая энергия сигнала постоянного тока на выходе усилителя 9 преобразуется нагревателем

2 в тепловую энергию, которая в калориметрической нагрузке 1 (циркулирую- 60 щей жидкости) суммируется с тепловой энергией СВЧ сигнала.

Элементы 1, 3, 5, 6, 7, 8, Р, 2 образуют замкнутую измерительную цепь с положительной обратной связью. 65

Коэффициент прямого преобразования этой цепи равен

К КЪ qv, где К„ — коэффициент преобразования калориметрической нагрузки

1, г.

К =К (1-1 г ), при этом К и

1 коэффициент потерь СВЧ мощности на стенке волновода калориметрической нагрузки

Р ) — модуль коэффициента отражения;

К вЂ” калориметрическая чувстви-. тельность, ат р р.с- р при этом дТ вЂ” приращение температуры жидкости, ьР— приращение мощности нагрева, F — расход жидкости, С вЂ” удельная теплоемкость жидкости, D — плотность жидкости;

К вЂ” чувствительность термобата3 реи 3

К вЂ” коэффициент усиления управляемого усилителя б °

Коэффициент обратного преобразования (обратной связи) равен где К вЂ” коэффициент преобразования . корнеизвлекающего преобразователя 7;

К вЂ” коэффициент передачи усилителя 9 мощности по напряжению;

Нн — сопротивление нагревателя 2;

Р„ — мощность рассеяния нагревателя 2;

U — напряжение на выходе управляемого усилителя 6.

Напряжение на выходе замкнутой цепи измерительного преобразования (на выходе управляемого усилителя 6) с учетом действия положительной обратной связи при К„ = 1 определяется зависимостью ц кт к+зв.к.Ь

K Р(1

k. (ь сВЧ где S - общая погрешность коэффициента прямого преобразования К,обусловленная дрейфом температуры жидкости и дрейфом нуля управляемого усилителя 6,Sp-общая погрешность коэффициента обратной связи, обусловленная дрейфом нуля корнеизвлекающего преобразователя 7 и усилителя 9 мощности.

После подачи измеряемой мощности на вход устройства управляющий гене- . ратор 10 поочередно изменяет коэффициенты передачи параметрических модуляторов 5 и 8, при этом напряжение

U получает соответственно приращения

aU„ aUg,Вычислительный блок 11, 832486 работа которого синхронизируется управляющим генератором 10, вычисляет следующие величины

ЛОМ. k - Л КК К2 КЭ Irv. Q Ь0„. „ .к дК О (к к $ к к к $ к )U д .U

ЛОЬ l3 hub % ь

Ц

В-,1Р u Д .и ф

ЬОк %и dUs д р ay, о у о

2. 2 где q „, a q, q p, h q q=q g -Ч я — и звестнйе стабильные параметрй, внесенные в память вычислительного блока

ll.

Величины 9 < и М@, известные как функции относительной чувствительнос-

"ти,определяются также из выражения для U дифференцированйем

„() au к

-К (о) (9U p +sp К. 5 К-8 ь =ap u <++s + +s .к.ь 1-к.р

20 (о) (u) @к " К+э„+9,-K Р

Откуда следует, что аддитивные погрешности S< и Sp равны О, если (о) .,(Ю к %в= °

3S или

С1у ьс о„. qk к р, о

Значение этого выражения, вычисленное блоком 11, определяет величи- 40 ну сигнала управления Ы управляемого усилителя 6 по критерию

e,= (v — И- о.

В последующих циклах переключения параметрических модуляторов 5 и 8 сигнал управления усилителем 6 дости гает значения Е = О, что свидетельствует о коррекции аддитивных погрешностей S к и ЯЭ, после чего вычислительный блок 11 определяет следующие величины

Он

Р=р"

Н где U — напряжение на нагревателе 2, U — откоРректиРованное значение выходного сигнала

"к-1 общий коэффи1-К f3 циент преобразования устройства;

ОI

Р сыч s

Результат вычисления измеряемой величины Р ч выводигся на индикатор 4. 65

Таким образом, в устройстве достигается повышение точности измерения за. счет коррекции погрешностей нуля, обусловленных дрейфом температуры жидкости, а вычисление общего коэффициента преобразования S позволяет в каждом измерительном цикле учесть изменение калориметрической чувствительности К, например, из-эа изменения расхода жидкости.

Предлагаемое устройство, как и известное, не позволяет исключить погрешность, обусловленную потерями на стенках волновода и отражением, однако укаэанная погрешность является систематической и ее можно учесть . при измерениях.

Повышение чувствительности устройства достигается применением положительной обратной связи, что дает повышение чувствительности в раз -к р нри К. Р <1.

Предлагаемое устройство имеет следующие характеристики диапазон измерений ЭВТ вЂ” 600 Вт (600 раэ) погрешность на верхнем пределе измерения менее т 23| на нижнем пределе (Вт) погрешность измерений не более, чем у известного на пределе измерений

20 Вт; быстродействие более 2-х измерений в минуту.

Формула изобретения

Калориметрический измеритель сверхвысокочастотной мощности, содержащий калориметрическую нагрузку с нагревателем и термобатарею, включенные в замкнутую гидросистему,.и инди- . катор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, введены последовательно соединенные первый параметрический модулятор, вход которого сое,динен с термобатареей, управляемый усилитель, кориеиэвлекающий преобразователь, второй параметрический модулятор и .усилитель мощности, соединенный с нагревателм, а также последовательно соединенные управляющий. генератор и вычислительный блок, при этом два других выхода управляющего генератора соединены собтветст— венно с управляющими входами первого и второго параметрических модуляторов, второй и третий входы вычислительного блока подключены соответственно к выходу управляемого усилителя и усилителя мощности, а его два выхода соответственно - к управляющему входу управляемого усилителя и индикатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по радиоиэмерительным приборам. Под.ред. Насонова В,С, Т. 2. М., Сов.радио, 1977, с.249j252.

832486

Составитель A.Êóçíåöîâ

Редактор Н.Пушненкова Техред Е.Гаврилешко Корректор Г.Решетник

Заказ 3537/60 THpRR 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретейий и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4