Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Поверяемый ваттметр

Образцовый ваттметр

Рис. 3.69. Схема поверки ваттметров про-ходащей мощности

метра поглощаемой мощности (рис. 3.69) составит

8 = (1-Робр/Р)-100,

где Р - результат измерения с учетом поправок; Робр - действительное значение мошности, измеренное образцовым ваттметром.

Погрешность, %, поверяемого ваттметра поглощаемой мошности при сличении его показаний с показаниями образцового ваттметра проходящей мощности (рис. 3.69)

8 = (Р/Робр-1)-100.

Структурные схемы для измерения основной погрешности терморезисторных ваттметров и коэффициента эффективности приемных преобразователей показаны на рис. 3.70. Образцовый преобразователь (калибратор), как правило, включает в свой состав направленные ответвители и опорную термисторную головку. Мощность от источника СВЧ через фильтр и развязывающий аттенюатор поступает в основной канал. К выходу одного из вторичных каналов постоянно присоединена опорная термисторная головка, к выходу второго на время измерений подключается рабочий ваттметр. При

использовании схемы, изображенной на рис. 3.70, а, основную погрешность рабочего ваттметра определяют по формуле

А = Рв~ Рсогл»

где Рв = Рзам/Кэ(1 - ГвР) - показание рабочего прибора с учетом Кз и коэффициента отражения от входа Г; здесь Рм -замещающая мощность; Рв - мощность, показываемая ваттметром.

Если использовать поверочную установку в соответствии со схемой, изображенной на рис. 3.70,6, основная погрешность

Д = (Рв - Ро6ркомп)/(1 - I Гобр П

где Робр - показания образцового ваттметра; NKOMn - отношение мощностей на входе рабочего и образцового ваттметров поглощаемой мощности, определяемое образцовым компаратором падающей или проходящей мощности; Гобр - коэффициент отражения образцового ваттметра.

Если образцовая аппаратура не позволяет определить основную погрешность во всем диапазоне поверяемого ваттметра, допускается его поэлементная поверка, которая заключается в определении КСВН на выходе приемного преобразователя. Кг, и погрешности приемного преобразователя, а также погрешности измерительной схемы с последующим вычислением результирующей погрешности прибора.

Действительное значение приемного преобразователя поверяемого ваттметра

Образцовый ваттметр падающей (проход5Пцей)1

Преобразователь падающей

или проходящей мощности

Образцовый мост

мошности

Рабочий ваттметр (приемный преобразователь)

(СВЧ)

Фильтр -с

Компаратор падающей или п.роход5ццей мощности

Образцовый

ваттметр поглощаемой мощности

Рабочий ваттметр (приемный преобразователь)

I-----

Образцовый

мост

Высокоомный ПОтенци OMerpj

выс окоомный!

.потенциомет

Образцовый

мост

Рис. 3.70. Структурная схема определения основной погрешности терморезисторных ваттметров: а -с образцовым ваттметром; б -с образцовым компаратором



Управление по оси Y

Самописец

Свип-генератор

Программное устройство

Ваттметр СВЧ

Отраженная f f Поглощенная


Падающая

Ваттметр СВЧ

Термисторный преобразователь

Термисторный преобразователь

Опорная плоскость,

Ваттметр СВЧ

Поверяемый термисторный преобразователь

Образцовый терми сторный преобразователь

Рис. 3.71. Структурная схема автоматизированной установки для измерения

определяют, сравнивая показания образцового моста с присоединенным к нему поверяемым преобразователем и образцового ваттметра падающей (проход5пцей) мощности (см. рис. 3.70, а) или показания образцового моста с подключенным к нему поверяемым преобразователем и образцового ваттметра, а также уровней мощности СВЧ, отношение которых определено образцовым компаратором (рис. 3.70,6).

Для схемы на рис. 3.70, а с преобразователем падающей мощности коэффициент эффективности определяется по формуле

Кэ = Рзам/Рсогл(1-ГвРХ

где Рзам - замещающая мощность, отсчитываемая по образцовому мосту, в схему которого включен преобразователь поверяемого ваттметра; - коэффициент отражения преобразователя поверяемого ваттметра.

В схеме с преобразователем проходящей мощности коэффициент эффективности определяется из следующего отношения:

~ зам/прох,

где Рпрох - проходящая мощность, т. е. мощность, поступающая в приемный преобразователь поверяемого ваттметра.

В схеме на рис. 3.70,6 с компаратором падающей мощности

= зам (1 - обр)/обр.комп (1 - Г).

Коэффициент эффективности для схемы на рис. 3.70,6 определяется с погрешностью

где 5обр - максимальная относительная по-

грешность образцового ваттметра; 8сл = = М„ {Рпах - Ргтп)/Рср - предсльная относительная случайная погрешность измерения (здесь М„ - коэффициент, зависящий от числа измерений и; Р,, Ртт, Рср -соответственно максимальное, минимальное и среднее значения показаний образцового моста, к которому подключается поверяемый преобразователь, при неизменных показаниях образцового ваттметра); брасс = = 2ГзГв - погрешность рассогласования (здесь Гэ - модуль эффективного коэффициента отражения на выходе преобразователя падающей мощности; - модуль коэффициента отражения приемного преобразователя); - весовой коэффициент, определяемый из таблицы.

На рис. 3.71 приведена структурная схема автоматизированной установки для измерения значения К. В основу ее работы положен принцип сравнения выходного сигнала приемного преобразователя поверяемого ваттметра с выходным сигналом образцового преобразователя. Основу установки составляет программное устройство, которое управляет частотой и уровнем мощности свип-генератора, самописцем и вьщает сигнал на цифровой вольтметр. Мощность СВЧ с выхода свип-генератора поступает на вход двух последовательно включенных направленных ответвителей / и II. Частота сигнала измеряется частотомером, который подключается к опорной плоскости. Затем к ней подключается короткозамыкатель. В этом случае показания ваттметров / и 2, которые подсоединены к выходам двух идентично направленных ответвителей / и Я, должны



быть равны (мощность во вторичном канале ответвителя / пропорциональна отраженной мощности, а в ответвителе П - падающей мощности). Если ответвители неидентичны или преобразователи 1 к 2 имеют различные значения К, то сигналы на выходах ваттметров выравниваются. После выполнения этой операции к опорной плоскости подключают образцовый термисторный преобразователь. Сигналы с выходов ваттметров 1 к 2, поданные на дифференциальный усилитель программного устройства, обеспечивают поддержание постоянного уровня мощности, рассеиваемой в подключенном к опорной плоскости преобразователе независимо от его коэффициента отражения.

С выхода ваттметра 3, определяющего мощность замещения в образцово*-преобразователе, сигнал поступает на пбтенциометр программного устройства, связанный с цифровым вольтметром. Положение органов управления потенциометра выбирается таким, чтобы показания вольтметра были численно равны значению К, образцового преобразователя.

После изменения частоты свип-генерато-ра все операции повторяются, начиная с контроля частоты. Когда подобные операции будут проведены на всех требуемых частотах, образцовый преобразователь отключается и вместо него к опорной плоскости подключается поверяемый преобразователь. Программное устройство, управляя процессом измерения, позволяет последовательно на всех частотах определить К, поверяемого преобразователя, который, как и при на-стройсе, будет численно равен показанию цифрового вольтметра в вольтах.

В этой схеме предусматривается автоматическая запись результата измерения на самописце, управляемом свип-генератором и программным устройством. Условная градуировка сетки самописца по одной оси пропорциональна частоте, а по другой - показанию ваттметра 5.

Погрещность измерительной схемы ваттметра определяется на постоянном или переменном токе низкой частоты путем вычисления разности показаний индикатора и измеренной мощности замещения преобразователя. Основная погрешность при поэлементной поверке ваттметра оценивается по следующей формуле:

где ЬКэ, 6, - максимальные значения погрешности преобразователя и измерительного блока соответственно.

Верхним звеном поверочной схемы

средств измерений мощности СВЧ в волноводных трактах является государственный специальный эталон для диапазона частот 2,59-37,5 ГГц по ГОСТ 8.047 - 80.

Комплекс средств эталона включает в свой состав набор из 27 эталонных термисторных приемных преобразователей, калориметрический компаратор, термисторные ваттметры, образцовые средства измерения мощности постоянного тока, набор эталонных калибраторов мощности.

Воспроизводимая эталоном мощность электромагнитных колебаний лежит в пределах 10" -10~ Вт. Среднее квадратическое отклонение результата измерений единицы мощности, воспроизводимой эталонным комплексом, не превышает 0,3% при неис-ключенной систематической погрешности, не превышающей 0,1-0,3% в зависимости от диапазона частот.

Предел допускаемой относительной погрешности образцовых ваттметров 1-го разряда составляет 0,8-1,2% в зависимости от диапазона измерений при уровне мощности в пределах от 10" до 10" Вт.

Образцовые ваттметры 2-го разряда рассчитаны на измерение мощности от Ю"* до 10 Вт с относительной погрешностью от 1,5 до 4% в зависимости от уровня измеряемых мощностей.

Параметры рабочих ваттметров и приемных преобразователей с волноводным входом выпускаются по требованиям ГОСТ 13605 - 75. Их поверка производится по образцовым средствам измерений 2-го разряда по ГОСТ 8.392-80, ГОСТ 8.397-80.

В диапазоне частот от 37,57 до 53,57 ГГц в основу измерений мощности положена единица, воспроизводимая государственным специальным эталоном по ГОСТ 8.102 - 73, в состав которого входят основной эталонный калориметрический измеритель мощности, эталон-копия, два отсчетных устройства, волноводная сличительная установка со средствами индикации, потенциометр постоянного тока с нормальным элементом и образцовыми катушками сопротивления.

Эталон воспроизводит немодулиро-ванный сигнал в пределах от 3-10" до 1-10" Вт со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 0,1 10" при неисключенной систематической составляющей 0,5-10".

В качестве образцовых средств измерений применяются ваттметры поглощаемой мощности с относительной погрешностью не более 2%. Допустимая относительная погрешность ваттметров 2-го разряда не пре-



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


0.0095