Фаза-Мощность стр207-251 (Раздаточные материалы), страница 7

Пондеромоторные измерители мощности обладают высо­кой точностью измерений, потребляют незначительную мощ­ность, малоинерционны и не боятся перегрузок. К их недостат­кам можно отнести необходимость тщательного согласования и изготовления деталей по высшему классу точности.

8.5. Цифровые ваттметры

Повсеместно внедряемая в последние годы в измерительной технике автоматизация процесса измерения распространилась и на средства измерения мощности. Необходимость в автоматиза­ции средств измерения мощности обусловлена двумя причинами: во-первых, развитием автоматических систем контроля и, во-вторых, сложностью управления работой, связанной с баланси­ровкой мостовых схем,

В цифровых ваттметрах применяют различные типы преоб­разователей мощности, в том числе и терморезисторные. Упро­щенная структурная схема цифрового ваттметра представлена на рис. 8.10.

Основным элементом схемы ваттметра является микропро­цессор. Усилитель постоянного тока УПТ усиливает выходное напряжение термоэлектрического приемного преобразователя до значения, обеспечивающего устойчивую работу блока АЦП. На­пряжение, пропорциональное значению измеряемой мощности, преобразуют с помощью времяимпульсного преобразователя (на схеме не показан) в интервал времени, который заполняют импуль­сами опорной частоты. Число импульсов, пропорциональное изме­ряемой мощности, отображают на ЦОУ или выводят в специализи­рованное устройство обработки измерительной информации.

Микропроцессор ваттметра содержит элементы автоматиче­ского управления режимами работы прибора и дистанционного переключения пределов измерения, индикации условного обозна­чения измеряемой величины. Калибратор мощности переменного тока используют для самокалибровки ваттметра, а калибратор мощности постоянного тока —• для калибровки цифрового ватт­метра, работающего с преобразователями на средних и больших уровнях мощности. Все узлы ваттметра запитывают 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 тонко пленочный 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 трубку покрывают медью и серебром. Один конец поглощающего элемента 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.

Термоэлектрический модуль представляет собой диск с от­верстием и расположен так, что горячий спай имеет тепловой контакт с внешней поверхностью согласующего экрана в месте пайки поглощающего элемента, а холодный спай — с «образцом сравнения». К выводам термоэлектрического модуля припаивают провода соединительного кабеля. Для защиты модуля от случай­ных внешних тепловых воздействий используют внутренний и внешний экраны. На внешнем экране укреплены ребра, обра­зующие вместе с экраном радиатор. Применение радиатора по­зволяет увеличить мощность рассеяния преобразователя.

Цифровой ваттметр с микропроцессором осуществляет ряд автоматизированных операций: автоматический выбор пределов измерений уровня мощности, автоматическую установку нуля и сам о калибровку. Кроме того, предусматривают выход информа­ции на канал общего пользования при включении ваттметра в со­став информационно-измерительной системы.

Контрольные вопросы

1. Что собой представляет мощность электрических колебаний?

2. Перечислить основные методы измерения мощностей в различ­ных частотных диапазонах.

3. Объяснить принцип действия электродинамического ваттметра.

4. Какой алгоритм лежит в основе ваттметра на перемножителях?

5. Каковы особенности измерения мощности электромагнитных ко­лебаний в СВЧ-диапазоне?

6. По какому принципу строят ваттметры поглощающей мощности для СВЧ-диапазона?

7. Приведите пример ваттметра поглощающей мощности.

8. Поясните принцип действия терморезисторного метода измере­ния СВЧ-мощности?

9. Какие типы мостов применяют для измерения мощности с по­мощью терморезисторов?

10. Приведите схемы неуравновешенного и уравновешенного мостов.

11. В чем заключается метод измерения электрической мощности

термопарами?

12. На чем основан калориметрический метод измерения мощности?

13. Как работают ваттметры проходящей мощности? Привести ос­новные примеры.

14. На каком принципе основаны измерители мощности исполь­зующие преобразователи Холла?

15. Как осуществляется измерение мощности с преобразователями Холла?

16. Как работают ваттметры на основе эффекта «горячих» носите­лей тока?

17. Как измеряют мощность и энергию лазерного излучения?

18. Объяснить принцип действия цифрового ваттметра по его структурной схеме.