Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Топ:
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Дисциплины:
2017-12-13 | 236 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Прямое перемножение при измерении мощности можно также получить, используя полупроводниковые преобразователи Холла. Если специальную полупроводниковую пластину, по которой течет ток I (показан пунктиром на рис. 11.7, а), возбуждаемый электрическим полем напряженностью Е, поместить в магнитное поле с напряженностью магнитного поля Н (индукцией В), то между ее точками, лежащими на прямой, перпендикулярной направлениям тока и магнитного поля, возникает разность потенциалов (эффект Холла):
Uх = k(EH), (11.3)
где k — коэффициент пропорциональности.
Рис. 11.7. Эффект Холла: а — возникновение эффекта в электромагнитном поле; б — принцип измерения мощности в волноводе
Согласно известной в физике теоремы Умова-Пойтинга, плотность потока проходящей мощности СВЧ-колебаний в некоторой точке поля определяется векторным произведением электрической и магнитной напряженностей этого поля:
Р = [Е х Н].
Отсюда, если ток I будет функцией электрической напряженности Е, то с помощью датчика Холла можно получить следующую зависимость напряжения от проходящей мощности:
Ux = rР,
где r — постоянный коэффициент, характеризующий образец - частоту и пр.
Для измерения такой мощности пластину полупроводника (пластинку Холла — ПХ) помещают в волновод, как показано на рис. 11.7, б.
Рассмотренный измеритель проходящей мощности обладает следующими достоинствами:
- может работать при любой нагрузке, а не только при согласованной;
- высокое быстродействие ваттметра дает возможность применять его при измерении импульсной мощности.
Однако практическая реализация ваттметров на эффекте Холла — достаточно сложная задача в силу многих факторов. Тем не менее, существуют ваттметры, измеряющие проходящую импульсную мощность до 100 кВт с погрешностью не более 10%.
Классификация
В соответствии с классификацией видов приборов для измерения мощности разделяют:
M1 - установки или приборы для поверки вольтметров.
М2 - ваттметры проходящей мощности (приборы для измерения мощности сигналов, проходящих в линиях передачи).
МЗ - ваттметры поглощаемой мощности (приборы, включаемые на конце линии передачи для измерения мощности сигналов, поглощаемых на входе прибора).
М5 - преобразователи приемные (головки)
В зависимости от метода измерения мощности различают следующие основные типы ваттметров:
- калориметрические;
- терморезисторные;
- термоэлектрические;
- импульсные.
К основным нормированным характеристикам ваттметров относятся:
- пределы измерения мощности (динамический диапазон),
- рабочий диапазон частот,
- основная погрешность,
- коэффициент эффективности приемного преобразователя,
- входной импеданс.
Пределы измеряемой мощности (динамический диапазон) обычно выражают в децибелах относительно уровня 1 мВт. Ваттметры поглощающего типа имеют динамический диапазон, не превышающий 30 — 40 дБ. Его расширяют с помощью сменных измерительных преобразователей или внешних делителей (аттенюаторов, направленных ответвителей).
Рабочий диапазон частот выражается в гигагерцах. Как правило, ваттметры работают без перестройки по частоте. Расширение частотного диапазона достигается применением измерительных преобразователей, у которых основная погрешность не превышает класса точности, определенного для данного типа ваттметра.
Основная погрешность является важнейшей метрологической характеристикой. Она определяется методом непосредственного сличения с показаниями образцового ваттметра в нормальных условиях или рассчитывается по отдельным составляющим, полученным поэлементной поверкой. В рабочих условиях, отличающихся от нормальных, погрешность ваттметров изменяется под действием окружающей среды. Для учета влияния этих факторов действующие ГОСТ вводят такой параметр, как дополнительная погрешность, обусловленная изменением от температуры, напряжения питающей сети и т. п.
Коэффициент эффективности приемного преобразователя ваттметра характеризует его с точки зрения потерь в стенках отрезка передающей линии, потерь излучения, а также неэквивалентностью замещения мощности СВЧ мощностью постоянного тока непосредственно в чувствительном элементе. Применительно к терморезисторным преобразователям коэффициент эффективности представляет собой отношение замещающей мощности СВЧ к мощности, поглощаемой в приемном преобразователе.
Входной импеданс ваттметров поглощаемой мощности не равен характеристическому сопротивлению линии передачи, поэтому и мощность, рассеиваемая в ваттметре, отличается от номинальной мощности источника, которая отдается в согласованную нагрузку.
Цифровые ваттметры
Широко внедряемая в последние годы в измерительной технике автоматизация процесса измерения распространилась и на средства измерения мощности. Необходимость в автоматизации средств измерения мощности возникла по двум причинам: во-первых, из-за развития автоматических систем контроля и, во-вторых, из-за сложности управления работой, связанной с балансировкой мостовых схем, которые являются основным элементом любого терморезисторного ваттметра.
В цифровых ваттметрах применяют различные типы преобразователей мощности, в том числе и терморезисторные.
Упрощенная структурная схема цифрового ваттметра приведена на рис. 11.9.
Основным элементом схемы является микропроцессор. Усилитель постоянного тока (УПТ) усиливает выходное напряжение термоэлектрического приемного преобразователя до значения, обеспечивающего устойчивую работу блока АЦП. Напряжение, пропорциональное измеряемой мощности, преобразуется с помощью времяимпульсного преобразователя (на схеме не показан) в интервал времени, который заполняется импульсами опорной частоты. Число импульсов, пропорциональное измеряемой мощности, отображается на цифровом отсчетном устройстве (ЦОУ) или может вводиться в специализированное устройство обработки измерительной информации.
Рис. 11.9 Упрощенная структурная схема цифрового ваттметра
Микропроцессор ваттметра содержит элементы автоматического управления режимами работы и дистанционного переключения пределов измерения индикации условного обозначения измеряемой величины. Калибратор мощности переменного тока используется для самокалибровки ваттметра. Калибратор мощности постоянного тока применяется для калибровки цифрового ваттметра, работающего с преобразователями на средних и больших уровнях мощности. Все узлы ваттметра запитываются от встроенного источника питания.
Приемный преобразователь состоит из отрезка коаксиальной линии (или волновода) со стандартным высокочастотным разъемом, поглощающего элемента, термоэлектрического модуля, «образца сравнения». Поглощающий элемент представляет собой тонкопленочный резистор на теплопроводящей (бериллиевой) керамике. Центральным проводником коаксиального тракта является тонкостенная трубка из нержавеющей стали, исключающая тепловое влияние внешней среды на поглощающий элемент. Для уменьшения потерь на СВЧ трубка покрывается медью и серебром. Поглощающий элемент за счет плотной посадки имеет электрический контакт с центральным проводником. Другой его конец впаян в согласующий медный экран с серебряным покрытием. В согласующем экране предусмотрено ступенчатое изменение диаметра, что обеспечивает согласование поглощающего элемента с трактом во всем диапазоне частот.
В цифровом ваттметре благодаря применению микропроцессора осуществляются автоматический выбор пределов измерений, автоматическая установка нуля и самокалибровка; кроме того, предусматривается выход информации на канал общего пользования при его включении в состав измерительной системы.
Профессор кафедры А. Елисеев |
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!