Калориметрический измеритель сверхвысоко-чАСТОТНОй МОщНОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01R21/02 

но к выходу управляемого усилителя б и усилителя 9 мощности, а его два вы хода соответственно - к управляющему входу управляемого усилителя б и инд катору 4. Устройство работает следующим образом. Энергия сверхвысокочастотного сиг нала рассеивается в калориметрической нагрузке 1, которая включена в замкнутую гидросистему, состоящую из центробежного насоса 12 и теплообмен ника 13. Разность температур циркули рующей в гидравлической цепи жидкости на входе нагревателя 2 и на выходе калориметрической нагрузки 1 преобразуется термобатареей 3 в электри ческий сигнал, который подается на вхйд параметрического модулятора 5. Параметрический модулятор 5 представ ляет собой, например, управляемый де литель напряжения, составленный из точных резисторов 14-16 с двумя .ступенями деления. Коэффициент передачи параметрического модулятора 5 имеет два значения в зависимости от состоя ния управляющего реле 17, входящего в его состав, Q - г Q , , при этом4д я -д.,р, , где R , R .j, R j - соответственно сопротивления резисторов 14-16. Напряжение на выходе параметричес кого модулятора 5 усиливается управляемым усилителем 6 и поступает на вход корнеизвлекающего преобразовате ля 7, а затем на вход второго параметрического модулятора 8. Коэффициенты передачи параметрического модулятора 8 имеют значения R5-«-R6 «6 где R, R, R,- соответственно сопротивления резисторов 18, 19, 20, вхо дящих в состав пара метрического модуля тора 8. Сигнал на выходе параметрического модулятора 8 усиливается усилителем 9 мощности, который нагружен на нагреватель 2. Электрическая энергия си нала постоянного тока на выходе усилителя 9 преобразуется нагревателем 2 в тепловую энергию, которая в кало риметрической нагрузке 1 (циркулирую щей жидкости) суммируется с тепловой энергией СВЧ сигнала. Элементы 1, 3, 5, 6, 7, 8, , 2 образуют замкнутую измерительную цепь с положительной обратной связью Коэффициент прямого преобразоваэтой цепи равен . KiK. q,-K,К - коэффициент преобразования калориметрической нагрузки 1, а (1 Ь при этом к „от коэффициент потерь СВЧ мощности на стенке волновода калориметрической нагрузки - модуль коэффициента отражения;К калориметрическая чувстви-. ДТ 1 тельность, к. г при этом дТ - приращение температуры жидкости, дР - приращение мощности нагрева, F - расход жидкости, С - удельная теплоемкость жидкости, D - плотность жидкости; К - чувствительность термобатареи 3; К4 - коэффициент усиления управляемого усилителя 6. Коэффициент обратного преобразова(обратной связи) равен PH Ctukg.c.Ke,) .к % К - коэффициент преобразования корнеизвлекающего преобразователя 7; К - коэффициент передачи усилителя 9 мощности по напряжению;Rf - сопротивление нагревателя 2; РН - мощность рассеяния нагревателя 2; и - напряжение на выходе .управляемого усилителя 6. Напряжение на выходе замкнутой и измерительного преобразования выходе управляемого усилителя 6) четом действия положительной обной связи при К 1 определяется исимостью к±9к±др. ,( , S| - общая погрешность коэффициа прямого преобразования К,обусловная дрейфом температуры жидкости рейфом нуля управ.ляемого усилите6,33-общая погрещность коэффициенобратной связи,обусловленная дрейнуля корнеизвлекающего преобразоеля 7 и усилителя 9 мощности. осле подачи измеряемой мощности вход устройства управляющий генеор 10 поочередно изменяет коэффинты передачи параметрических модуоров 5 и 8, при этом напряжение олучает соответственно приращения и диg,,Вычислительный блок 11,

работа которого синхронизируется управляющим генератором 10, вычисляет следующие величины

Ч к- дкк-ч- эл с-К4 %ЯА

V-дк -и-(K vvvvs%)

ДЦ(Ь- ч i .

AUft )Ь дс.и

ib AF и

д.и,,-су, . аигь-Ягр В да..,-и .о

ДЧгь-

где q, aq qp Адв Чй-ЧЭ-, - известные стабильные параметры, внесенные в память вычислительного блока

11.

Величины f и f, известные как функции относительной чувствительности, опраделяются также из выражения . для и дифференцированием

и,Н аи К; KtSp,.K.- fb Jilg . . и ,-P

+ 5(Ъ К.- р k-p)

Sp,-K.(b 1-К-(Ь

и

y(U) (UL

к. P ,,-K-|b

Откуда следует, что аддитивные погрешности , S/j равны О, если

.

или

U 10 .uUfe-q,b V &(-о ,-и

Значение этого выражения, вычисленное блоком 11, определяет величину сигнала управления 6 управляемого усилителя 6 по критерию (у - ft - )- 0.

В последующих циклах переключения параметрических модуляторов 5 и 8 сигнал управления усилителем б достигает значения , что свидетельствует о коррекции аддитивных погрешностей S и Sjj, после вычислительный блок 11 определяет следующие величины

,

где UH - напряжение на нагревателе 2 и - откорректированное значение выходного сигнаяа

s.:Vi

к.

- общий коэффир) 1-lc-f) циент преобразования устройства;

р -.

С6Ч 5

Результат вычисления измеряемой величины РСВЧ выводится на индикатор 4.

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-за изменения расход жидкости.

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

5 при измерениях.

Повышение чувствительности устройства достигается применением положительной обратной связи, что дает пораз

вышение чувствительности в

1-(с-п при К 1Ь с 1.

Предлагаемое устройство имеет следующие характеристикиJ диапазон измерений ЭВТ - 600 Вт (600 раз); погрешность на верхнем пределе измерения менее ±2%; на нижнем пределе (ЗВт) 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 нагруз1су с нагревателем и термобатарею, включенные в замкнутую гидросистему, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и.

чувствительности, введены последовательно соединенные первый параметрический модулятор, вход которого соединен с термобатареей, управляемый усилитель, кориеизвлекающий преобраэователь, 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 соедин ены соответственно с управляющими входами первого и ВТ.ОРОГО 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,

при 1ятые во внимание при экспертизе 1. Справочник по радиоизмерительным приборам. Под.ред. Насонова B.C. Т. 2. М., Сов.радио, 1977, с.249252,