Измерение мощности на повышенных частотах. Применение терморезисторов.

У даному методі, на відміну від калориметричного, електромагнітну надвисокочастотну енергію підводять безпосередньо до терморезистора, опір якого змінюється від температури. Таким чином за допомогою терморезистора здійснюється вимірювальне перетворення надвисокочастотної електромагнітної енергії в приріст опору.

За знаком температурного коефіцієнта опору (ТКО) терморезистори поділяються на болометри, які мають додатні ТКО і термістори, ТКО яких — від'ємні

На практиці здебільшого застосовуються плівкові й ниткоподібні болометри. Плівковий болометр (рис. 51) — це тонка металева плівка, нанесена за допомогою спеціальної технології на діелектричну підкладку. Болометр з'єднують з електричним колом за допомогою контактних металізованих площадок.

Ниткоподібний болометр виготовляють у вигляді тонкого дроту діаметром близько 1 мкм і довжиною 1 мм. Ниткоподібні болометри мають високу стабільність параметрів і застосовують головним чином у взірцевих ватметрах.

Термістори виготовляють з напівпровідникового матеріалу, Робоче тіло термістора має форму кульки діаметром 0,3 0,5 мм, або циліндра діаметром 0,2 0 3 мм і довжиною 1 1,5 мм(рис. 52). Виводи виконують я платинового провідника діаметром 25'.-. 50 мкм.

Для вимірювання використовується залежність опору болометрів і термісторів від електромагнітної потужності, яка розсіюється і підвищує їх температуру. Крім того, на опір болометрів і термісторів впливає температура навколишнього середовища, яку слід розглядати як неінформатияний чинник

Основним метрологічним параметром терморезистора є чутливість , тобто відношення приросту

AR опору терморезистора, який спричинився збільшенням на розсіяної на терморезисторі електромагнітної потужності. Чутливість болометрів лежить в межах 1... 10 Ом/Вт, а чутливість термісторів на порядок виша.

Теплова стала характеризує теплову інерцію термореяистора і лежить в межах 0, 1... 1 с для плівкових болометрі і термісторів і е межах с для ниткоподібних болометрів.

Терморезистори розміщують, як правило, в прийомних перетворювачах. Прийомні перетворювачі забезпечують підведення електромагнітної енергії до терморезистора і узгодження каналу передачі з навантаженням. Крім того прийомні перетворювачі мають забезпечувати увімкнення терморезистора у вимірювальну схему.

Вимірювання надвисокочастотної електромагнітної потужності за допомогою терморезисторів здійснюють за методам заміщення; який реалізують, вмикаючи терморезистор у схему моста (рйе: 53)

Міст може працювати у двох режимах: неврівноваженому і врівноваженому.

Вимірювання за допомогою неврівноваженого моста здійснюється таким чином. Спочатку до увімкнення надвисокочастотної енергії міст врівноважують, змінюючи опір резистора . Відтак, на прийомний перетворювач подається надвисокочастотна електромагнітна енергія, температура терморезистора зростає, змінюється його опір зростає напруга в діагоналі моста. напруга в діагоналі моста у вузькому діапазоні значень буде лінійно залежати від НВЧ потужності, тому вимірювальний прилад в діагоналі моста можна п|юградуювати в одиницях потужності

Недоліком неврівноваженого моста р незначний діапазон лінійності і значна похибка

У врівноваженому мості в значній мірі усунуто ці недоліки (рис. 54). Вимірювання за допомогою врівноваженого моста проводять у такій послідовності. На першому етапі міст врівноважують за допомогою резистора і вимірюють струм живлення моста міліамперметром. На другому етапі на терморезистор подають НВЧ енергію і баланс моста порушується. Зміною резистора баланс відновлюють і вимірюють значення струму живлення. За даними двох вимірювань визначають надвисокочастотну електромагнітну потужність.

Термоелектричний метод вимірювання надвисокочастотної потужності

Даний метол грунтується на вимірюванні електрорушійної сили термопар, яка виникає під дією температури, обумовленої перетворенням надвисокочастотної електромагнітної енергії в тепло

Термопари для вимірювання потужності виготовляють у вигляді плівок, нанесених на діелектричну підкладку (рис. 55). Вітки термопар інколи з'єднують за допомогою терморезистивного шару Нанесенням резистивного шару досягається узгодження опору термопари з хвильовим опором лінії передач. Матеріали для термоперетворювача вибирають з умови отримання лінійної залежності термо-ЕРС від температури, малого температурного коефіцієнту опору (ТКО) і високої чутливості.

Термопари розміщують у спеціальному прийомному пристрою, до якого підводиться надвисокочастотна енергія Конструкція прийомного перетворювача має забезпечувати узгодження навантаження з лінією передач і можливість увімкнення термопари у вимірювальну схему. Прийомний перетворювач характеризується коефіцієнтом передачі, який визначається як відношення електромагнітної потужності, що надійшла до термоперетворювача до електромагнітної потужності на вході прийомного пристрою.

Важливою характеристикою прийомного перетворювача є коефіцієнт ефективності , який визначається як відношення коефіцієнта передачі прийомного перетворювача в діапазоні надвисоких частот до коефіцієнта пеоетвооення на низьких частотах (145)

Відхилення від одиниці обумовлено тим, що не вся НВЧ енергія розсіюється на термоперетворювачі, частинаїї втрачається в елементах конструкції прийомного перетворювача

Точність термоелектричного перетворювача НВЧ потужності обмежена такими чинниками:

· похибкою, обумовленою відбиванням електромагнітних хвиль через неузгодженість тракту передачі і
навантаження;

· похибка визначення коефіцієнта передачі на низьких частотах;

· похибка визначення коефіцієнтом ефективності прийомного перетворення;

· похибка нелінійності термопар

Дата добавления: 2015-10-28