Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений




Приемный преобразователь

Источник постоянного тока

Рис. 3.55. Функциональная схема ваттметра МЗ-10А

моста Mj. К диагоналям внешнего моста подключаются источники постоянного тока и таким образом, что токи от них и I2 через термистор текут навстречу друг другу. Напряжение источника в процессе подготовки прибора к работе устанавливается таким, чтобы независимо от рабочего сопротивления преобразователя мощность постоянного тока, рассеиваемая термистором при начальной балансировке моста, всегда была равна 5,5 мВт.

Генератор звуковой частоты, нагруженный на термистор, предназначен для осуществления начальной балансировки моста В этом случае источник отключен. Когда на вход термистора подается измеряемая мощность СВЧ, возникает разбаланс моста, который восстанавливается путем увеличения напряжения, поступающего от источника £2. При этом суммарный постоянный ток через термистор уменьшается, а следовательно, уменьшается мощность постоянного тока, рассеиваемая термистором.

Выходной стрелочный прибор, шкала которого проградуирована в единицах мощности, показывает значение измеренной мощности, а также используется для контроля баланса моста перед измерением и в процессе измерения мощности СВЧ. С помощью делиггелей на 10 и 20 дБ, включаемых на входе приемных преобразователей М5-88, можно расширить динамический диапазон от 5 мВт до 0,5 Вт на частотах от 0,03 до 5,64 rrh-

Ваттметр МЗ-22 содержит в своем составе измерительный блок, состоящий из двух последовательно включенных самобалансирующихся мостов (рис. 3.56) и комплекта термисторных преобразователей. В плечо рабочего моста включен термистор приемного преобразователя, а в схему

опорного моста - компенсационный термистор Rg. Оба термистора подбираются с одинаковыми характеристиками. Рабочий мост выполнен в виде двойного моста, вследствие чего источники тока подогрева и тока замещения оказываются развязанными между собой. Баланс мостов осуществляется автоматически с помощью следящих систем, входящих в состав источников.

После подачи на вход преобразователя мощности СВЧ сопротивление рабочего термистора уменьшается, что приводит к разбалансу рабочего моста и появлению напряжения разбаланса на входе источника тока замещения, на выходе которого создается ток замещения таких значения и направления, что при его поступлении в рабочий мост результирующее значение постоянного тока в рабочем термисторе уменьшается и почти полностью восстанавливается начальный баланс моста.

Значение замещающей мощности при измерении отсчитывают по ферродинамиче-скому ваттметру, который выполняет операцию подсчета мощности исходя из значений токов в обмотках, пропорциональных току начального подогрева рабочего термистора и току замещения соответственно. Переключение пределов измерения обеспечивается универсальным шунтом R. Ваттметр имеет выход на самописец. Благодаря применению полупроводниковых приборов и интегральных микросхем в следящих системах-источников токов подогрева и замещения достигается малая постоянная времени установления показаний сигнала на выходных зажимах, что позволяет применять прибор в автоматизированных системах.

\~Отсчетный прибор


Рсвч

Преобразователь термисторный

Рис. 3.56. Функциональная схема ваттметра МЗ-22



Основные характеристики термисторных преобразователей, входящих в комплект ваттметра, приведены в табл. 3.5.

3.4.3. ПРИЕМНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТЕРМОРЕЗИСТОРНЫХ ВАТТМЕТРОВ

Коаксиальные и волноводные приемные преобразователи представляют собой отрезки соответствующего тракта с подключенными к их концам терморезисторными элементами. Упрощенная конструкция коаксиально-


измера- /?« тельному устройству

Рис. 3.57. Упрощенная конструкция коаксиального терморезисторного преобразователя


Рис. 3.58. Термисторная вставка на безбаллонных термисторах

го терморезисторного преобразователя представлена на рис. 3.57. Он представляет собой отрезок коаксиальной линии, в центральный провод которой включен термистор. Второй конец термистора соединен с корпусом заглушки, образующей вместе с внешним проводником коаксиала конденсатор С. Включение термистора в цепь моста постоянного тока осуществляется через дроссель Др, припаянный к внутреннему и внешнему проводникам коаксиала. Конструктивно дроссель представляет собой спираль. Его размеры в основном определяют рабочий диапазон частот преобразователя.

Для обеспечения лучшей взаимозаменяемости П. П. Шаровым предложена конструкция термисторной вставки преобразователя на безбаллонных термисторах в виде согласованной коаксиальной нагрузки (рис. 3.58). Один из выходов безбаллонного термистора подключен к генераторному проводнику, а второй - к корпусу, который выполняет роль внешнего проводника и защищает термистор от внешних повреждений. Конструкция преобразователей, построенных на основе термисторных вставок (рис. 3.59), позволяет заменить их при эксплуатации без дополнительной подрегулировки, хотя это не исключает необходимости проводить аттестацию преобразователя по коэффициенту эффективности для каждой новой вставки. Обеспечение работы преобразователя с мостами, в которых предусмотрена схема компенсации дрейфа из-за изменения температуры, производится с помощью дополнительной термисторной вставки, аналогичной рабочей.

На рис. 3.60 представлена конструкция болометрического преобразователя М5-46, который имеет два идентичных терморези-


Рис. 3.59. Конструкция преобразователя со сменными термисторными вставками




Рис. 3.60. Конструкция болометрического преобразователя М5-46

стора, включенных в линию передачи параллельно, а в измерительную цепь - последовательно. В таких преобразователях нет необходимости в применении дросселя, но тем не менее они позволяют перекрыть диапазон частот от 10 МГц до 18 ГГц,

Волноводные терморезисторные преобразователи имеют аналогичную конструкцию. Волноводный переход обеспечивает согласование П-образного волновода термисторной вставки с нормализованным прямоугольным волноводом на входе головки (рис. 3.61). Корпус волновода изготавливают методом гальванопластики и опрессовывают Пластмассой для обеспечения хорошей тепловой развязки между входом преобразователя и вставками. Пластмассовый кожух защищает термисторные вставки от механических воздействий и кратковременных изменений температуры.

Для измерения мощности в миллиметровом диапазоне применяют преобразователи со специальными термисторами СТЗ-29 цилиндрической формы, которые имеют жесткий допуск на длину и диаметр. Из-за малых размеров волновода часть рабочего тела термистора помещают в волноводе, а часть - во втулке, при этом образуется короткозамкнутый коаксиальный отрезок. Втулка изолируется от корпуса слюдяной прокладкой.

Основные параметры коаксиальных. и волноводных терморезисторных преобразователей приведены в табл. 3.5.

К азмерательнвму 5локу


3.4.4. ВАТТМЕТРЫ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

Структурная схема термоэлектрического, ваттметра МЗ-2] показана на рис. 3.62. Основным элементом прибора является пленочная термопара, изготовленная путем напыления ветвей термопар на стекловолокно. Мощность СВЧ сигнала, поступающая на вход приемного преобразователя, рассеивается непосредственно пленочной термопарой, включенной на конце отрезка передающей линии преобразователя. При нагреве спая термо-ЭДС подается через фильтр LC на интегральный преобразователь, формирующий пульсирующее напряжение из постоянного. После усиления усилителем У и выпрямления фазовым детектором ФД сигнал подается на УПТ, а затем на стрелочный прибор, проградуированный в единицах мощности. Уменьшение влияния дестабилизирующих факторов достигается применением глубокой отрицательной обратной связи. Синхронизация работы интегрального преобразователя и фазового детектора производится с помощью опорного генератора Г.

Предусмотрена самокалибровка ваттметра перед началом работы и после смены преобразователя. По сравнению с терми-

Рсвч

>-в-

Преобразователь термоэлектрический.

Фильтр LC

Калибратор

Интегральный преобразователь

Блок питания

Рис. 3.62. Структурная схема термоэлектрического ваттметра МЗ-21

Таблица 3.6. Характеристики приемных преобразователей

Рис. 3.61. Волноводный преобразователь с термисторной вставкой

Тип головки

Размеры СВЧ тракта, мм

Диапазон частот, ГГц

КСВН

М5-51

10x4,34

0,1-10

М5-52

35x15

5,64-8,24

М5-53

23x10

8,24-12,05

1,95

М5-54

17x8

12-16,7

М5-55

11x5,5

17,44-25,86

М5-56

7,2x3,4

25,86-37,5



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [56] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0101