Калориметрический измеритель поглощаемой мощности Советский патент 1979 года по МПК G01R21/02 

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 расходомерное устройство, СВЧ калориметрическую нагрузку, измеритель разности температур, мнсвкитёльноё устройство 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 расхо/хомерного устройства подключены к входам множи.тельного устройства, выход которого подключен к регистрирующему прибору 1, Недостатком устройства является невозможность измерения импульсной (пиковой) мощности. Наиболее по технической сущности к предложенному является калориметрический измеритель поглощаемой мощности, содержащий регистрирующее устройство, расходомер, подключенный через усилитель питания к термочувствительнс у 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 коррекции,подключенный 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 редкоповторяющихся импульсов длительностью от нескольких десятых долей секунды и выше осуществляется с помощью 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 редкоповтор;«ощихся или одиночных импульсов большого и сверхОольшого уровней длительностью от десятых долей секунды и выше, что огра ничивает область применения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей калори Мё$ |йческого измерителя поглощаемой мощности . (для иэмерения импульсной (пйк-овой) мощности и энергии импульсов в широком диапазоне длительносте и частот повторения). Для этого в калориметрический из меритель поглощаемой мощности, содержащий регистрирующее устройство, расходомер, подключенный через усили тель питания к термочувствительному мосту, калориметрическую нагрузку, на входе и выходе гидравлического тракта которой включены два термодат чика, термочувствительного моста, к вьаходу которого подключен усилитесь разбаланса, введены ВЧ-детектор, вхо которого подключен к калориметричес. кой нагрузке, пиковый вольтметр, уст ройство выделения постоянной составляющеМ, широкополосный интегратор и преббразователь отношения напряжений причем, выхбд ВЧ-детектора подключен к входам пикового вольтметра, широкополосного интегратора и регистрирующего устройства, авыход пикового вольтметра непосредственно и выход широкополосного интегратора через устройство выделения постоянной составляющей подключен к входам преобразователя отношения напряжений, вы . хЬд которого подключён.к одному из йходог регистртзрующёго устройства, другой вход которого подключен к выходу усилителя разбаланса. Для измерения импульсной (пиковой мощности Р,, можно воспользоваться следующим соотношением; t, РСР . tr-F К, где РСО - среднее значение мощности за период следования импул сов;, . длительность импульса на уровне половины его максимальной амплитуды; частота следования импульсов ; коэффициент формы импульса : .. L P(t) , Ри яганс. t где 5р - плбмадь реальногс импульса Snp плошадь прямоугольного им- , пульса длительностью С и ам плитудой Рцллакс г равной максимальному значению амплитуды реального импульса; t,,H t время,соответствующее началу и концу импульса, Таким 6б|)аё6м, для измерения импульсной (пиковой) мощности необходи МО реализовать зависимость РСР Ри макс F j-tMp(t). dt где tj -Ъц - значение длительности импульса за 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 6, усилитель разбаланса 7, ВЧ-детектор 8, пиковый вольтметр 9, широкополосный интегратор 10,устройством 1 выделения постоянной составляющей, преобразователь 12 отношения напряжений, регистрирующее устройство 13. tasHocTb 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 питанияб из сигнала, поступающего с выхода расходомера 5, С помощью термочувствительного моста 4 производится преобразование произведения сигналов, один из которых пропорцио-нален расходу, а другой разности температур, в напряжение разбаланса UpТаким образом, напряжение Up, пос тупающее с выхода усилителя разбаланса 7 на вход регйстрИ руюЩёго устройст-Г ва 13, пропорционально среднему уровню Ноглощаемой жидкости Рср Up РСР, где К. - коэффициент пропорциональ- . ности. Огибающая радиоимпульсов, формируемая ВЧ-детектором 8, поступает на ййковый вЪльтметр 9, выходное напряжение которого Upg равно максимальному значению импульсного напряжения, т.е. пропорционально Широкополосный интегратор 10 интегрирует поступающее на его вход с ВЧ-детектора 8 импульсное напряжение, поэтому его выходное напряжение во время действия импульса ipaBHO UMMT Кд- f P(t). dt, где Kg - коэффициент пропорционгртьности. По окончании действия импульса широкополосный интегратор 10 мгновенно разряжается. С выхода широкополосного интегратора 10 напряжение поступает на устройство вьщеления постоянной составляющей 11. Выходное напряжение такого устройства ир пропорционально как и,, и частоте следования импульсов F tn no KS - F Г P(t)- dt, где Kg- коэффициент пропорциональности . Преобразователь отношений напря НИИ 12 преобразует отношение поступающих на его вход напряжений и. и в напряжение С P(t).dt пр 4. где Кц - коэффициент пропорциональности. Регистрирующее устройство 13 преобразует и индицирует при измерении Pj-p напряжение Up, при измерении имп отношение Р ., при измерении энергии импульсов - отношение „ . Преобразователь отношения напряжений может быть построен по методу двухтактного интегрирования с преобразованием во временной интервал с после дующим вьщелением постоянной составляющей. Регистрирующее устройство 13 может быть реализовано в виде микропроцессора или в виде аналого-цифрового преобразователя (АЦП) временног типа по методу двухтактного интегрирования, на первом такте которого ин тегрируется напряженрге Up, а на втором такте в случае измерения Р интегрируется напряжение компенсации, а при измерении Рццд напряжение U(,p При измерении з нергии импульсов в та кой АЦП производит те же операции, что и При измерении с той лишь разницей, что первый интервал интегр рования формируется не генераторотл тактовой частоты, а частотой F, посту пающей с ВЧ-детектора 8. Коэффициенты пропорциональности К - К устанавли вают я при калибровке измерителя ро РСО и PHNV . Калориметрический измеритель поглощаемой мощности позволяет производить измерения , РММП энергии импульсов в широком диапазоне их уровней и длительностей, с повышенной точностью, что улучшает эксплуатационные хар 1ктеристики и расширяет область применения таких измери,телей. По сравнению с электронными импульсными ваттметрами, где погрешность измерения в значительной стегтени зависит от температурной, времен ной и частотной нестабильности коэффициента передачи квадратичного ВЧдетектора (Кд), в рассматриваемом калориметрическом измерителе поглощаемой мощности нестабильность Кд в значительной степени компенсируется .„.4P(t).dt при реализации отношения: РО лчакс так как значения P(t) и PUNVOKC имеют одинаковую зависимость от К.. Формула изобретения Калориметрический измеритель поглощаемой мощности, содержащий регистрирующее устройство, расходомер, подключенный через усилитель питания к термочувствительному мосту, калориметрическую нагрузку, на входе и выходе гидравлического тракта которой включены два термодатчика, термочув,ствительного моста, к выходу которого подключен усилитель разбаланса, отличамщийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя, в него введены ВЧ-детектор, вход кото;рого подключен к калориметрической нагруэке, 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 широкополоейого 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 11, йып. 3, 1967 с. 16-24. 2.ABTOpckoe.свидетельство СССР № 498566, G 6l R 21/02, 1974.

Вход ,

KaMpuHemt жид/свети