Главная страница  Индикаторы миллиметровых волн 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [ 11 ] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19]

Она отличается от предыдущей тем, что здесь применяется несимметричный провод из стекла, половина поверхности которого покрыта тонким слоем меди. Угол поворота подвески, как и в предыдущем случае, регистрируется с помощью схемы, включающей всебя освещенную



Рис. 46. Схема понлеро.моторного измерения мсшности с несимметричным чувствитгльныи элементом.

Рис. 47. Схема прибора лля измерения мощности электро-чагнитных толп, поляризованных по кругу.

шкалу, зеркальней зрительную трубу. На рис. 47 показана схема прибора для-измерения мощности электромагнитных волн, поляризованных по кругу. На пути волны, распространяющейся вдоль волновода, помещается легкая металлическая решетка, подвещенная на крутильных весах и состоящая нз двух решеток, расстояние между которыми к = >-/4-Для данного расстояния прибор имеет наибольшую чувствительность. Под действкем электромагнитных волн, поляризованных по кругу, решетка отклоняется и закручивает нить крутильных весов. Схема позволяет не только измерить величину проходящей \-/ мощности, но и ке."!Осредственно опре-

делять направление вращения электромагнитного поля при круговой поля- „ ризации.

",?е?а%"Л-ГГнг На рис. 48 показана схе.«а при-измерений мощности. оора, нашедщего наиболее широкое


применение для абсолютных измерений мощности на сантиметровых и миллиметровых волнах. Тонкая посеребренная прямоугольная пластинка 2, укрепленная на стерженьке 5, подвешена на кварцевой нитн 6 в волноводе /. Поворот зеркала 4 измеряется крутильной головкой 7. Индук-тив ные диафрагмы 3 применяются для компенсации неоднородности, вносимой в волновод пластинкой.

Под влиянием проходящей мощности пластинка поворачивается на угол, пропорциональный величине мощности.

На рис. 49 изображена схема f прибора, использующего в каче-стве подвески рамку из тонкой фольги. Подвеска крепится на растяжках в виде двух тонких кварцевых нитей. Прн таком оформлении прибор пригоден лишь для относительных измерений мощности и требует калибровки по эталонным измерителям мощности.

На рис. 50 даны различные формы чувствительных элементов, подвешиваемых в волноводе или объемном резонаторе. Чувствительный элемент должен обеспечить максимальный вращающий момент при заданной мощности, проходящей по волноводу. Можно показать, что вращающий момент прямо пропорционален мощности, отраженной от элемента, Однако большие

размеры чувствительного


Рис. 49. Схема пондеромоториого ваттметра для относительных измерений мошности.

1. Чувствительный элемент ?. Воляовол-3 Зеркало 4. Трубк!. и Кварпивая нить. 7. Крутильная головка.

пластиит

рамка

оисн

элемента приводят к большей неоднородности в волноводе и трудностям, связанным с необходимостью согласования. Форма и размеры чувствительных элементов подбираются экспериментально в каждом отдельном случае. Чувствительный элемент должен иметь хорошую поверхностную проводимость, для чего он обычно серебрится.

Рис. 50, Чувствительные элементы д"я пондеромоторных измерителей мощности.



Чувствительный элемент и зеркальце, регистрирующее угол поворота элемента, крепятся обычно на кварцевом стерженьке, который подзещивается на тонкой кварцевой нити. Другой конец нити крепится к оси крутильных весов.

Немалое значение имеет чувствительность крутнль]П)Гх весов. Известно, что она определяется соотношением

где 9 - угол поворота подвески;

М - вращающий момент; 8 - удельный момент кручения нити.

При данном вращающем моменте угол поворота подвески будет тем больше, чем меньше удельный момент кручения. Малый удельный момент кручении достигается выбором тонкой (порядка 5-10 микрон) и длинной (порядка 10 см) нити.

Однако очень малая жесткость нити, делающая возможным измерение мощности порядка единиц милливатт, приводит к трудностям при измерениях. Малая жесткость нити приводит к большому периоду собственных колебаний подвески, что увеличивает время установления показаний. Известно, что период колебания определяется выражением

где / -момент инерции подаески относительно оси вращения. Считается, что период колебаний подвески не должен пре- вышать 10 секунд.

Использование тонких нитей связано с сильны м влияние м внешних вибраций. Влияние внешних вибраций при измерении мощности может быть сведено к минимуму, если применить хорошо амортизированный стол. Однако это обсто-Рис- 51. Индикаторные vcTpoiicTBa. э) с зрительной ятетьство детает при-трубой, б) со шкалой. g исключительно ла-

/ .5еркальпе -. Зрительная тр\ба. Шкала 4 Источник света.

бораторным, мало пригодным для работы в цеховых и полевых условиях. Использование в приборе более толстых и коротких HHTeii уменьшает влияние вибраций, но уменьшает и его чувствительность.

Индикаторное устройство, как правило, представляет собой оптическую систему, применяемую обычно в гальванометрах.

На рис. 51 и 52 для примера приведены некоторые схемы подобных индикаторных устройств. 72

Градуировка измерителя мощности описываемого типа (как абсолютного измерителя) включает два этапа; механическую калибровку и электрическую калибровку. Механическая градуировка состоит в определении коэффициента пропорциональности между вращающим моментом и углом отклонения чувствительного элемента, т. е. определение удельного момента кручения нптп о.

Определение Ь п>онвводится седугощим образом. Подвеска прибора отклоняется на некоторый угол, затем наблюдаются се свободные колебания. С помощью индикаторного устройства


Рис. ?2- Конструкция индикаторного устройства для переносного пондеромоторного измерителя мощности.

и-иеточиик света; К-конченсатор и диафрагма: О - объектив; ,? - зеркала; 3i - 11одв1жное зеркальце Ш -шкала.

отсчнтывается период колебания Г н амплитуды &, и разделенные во времени периодом (рис. 53). Затем по формуле

(3.13)

о ===

/ 1, \ 1

\ ч]

Y2 •

где / - момент инерции подвески, определяется величин! S.

Момент инерции подвески относительно оси вращения должен быть предварительно подсчитан. Момент инерции для стержня длиной / определяется формулой

" 12

где m - масса провода.

Момент инерции тонкой прямоугольной пластинки шириной /, равен

где m - масса пластинки.



Для тонкого диска радиуса г

Величина 5 при очень тнлательных измерениях может быть определена таким способом с погрешностью менее 1,5-2%.

Электрическая градуировка состоит в определении коэффициента пропорциональности между вращающим моментом н мощностью. Существует два способа электрической калибровки: расчетный н экспериментальный.

Расчетный метод основан на знании теоретической за-внсимостн между пондеро- моторным моментом и мощностью. Теоретическая зависимость М = 9(Я), приведенная в § 5, получается при упрощающих предположениях, уменьшающих точность измерений.

Обычно при выводе такой зависимости считают, что поле в месте размещения чувствительного элемента такое же. как и без него. Поэтому теоретическими зависимостями следует пользоваться с определенной осторожностью, с учетом условий, при которых они были получены.

Более надежным методом электрической калибровки является экспериментальный метод, предложенный в работах Каллена [47, 48].


Рис. 53. График колебаний при механи-ческ й грздуиров е чувств тельного элемента пондеромоториого измерителя мошности.

Согласно этому методу, сомножитель НИИ для крутящего момента

2с /.„ ~

в выраже-

(3.14

где Р-мощность, проходящая по волноводу в нагрузку; > и - длина волны в свободном пространстве и волноводе; с - скорость света в свободном пространстве; - угол поворота чувствительного элемента;

X t Н

пояснены ниже.-

определяется экспериментально следующим образом.

Между измерителем мощности 5 и генератором J включается измерительная линия 3 (рис. 54). На выходе измерителя мощности присоединяется короткозамыкающий поршень 6. С помощыр измерительной линии определяется положение узла стоячей волны. Затем постепенно поворачивается чувствительный элемент с помощью крутильной головки. Прн этом положение минимума стоячей волны изменяется. С помощью короткозамыкающего поршня минимум восстанавливается в первоначальное положение.

к/гистрон-ныи Г£-

Рис. c4. Блок-схема при градуировке пондеромотор-нсго измерителя мошности.

/. Генерйтор. 2 ОслЕбитель. ,3. Ичмери-ельная линия. 4. Соглагую-щий трансфор.матор. 5. ндеромоторный вгттметр. 6. Коротко-замыкающий ииршень.

Таким образом снимается зависимость смешения Х\ коротко-замыкающего поршня в функции от угла поворота О чувствительного элемента при неизменном положении узла стоячей волны.

Далее снимается подобная зависимость при смещении коротко-замыкающего поршня на величину ~. По кривым Xj = ?(S) и

д X дх

х-Щ определяются величины и в точке S=Oo (исходное положение элемента). При очень тщательном эксперименте ооычно удается ошибку в определении Jjg!"! сделать менее 0,1%.

Верхний предел измеряемой мощности у ваттметров этого типа определяется электрической прочностью промежутка между чувствительным элементом и стенкой волновода. Очевидно, что этот предел значительно ниже, чем у ваттметров, основанных на давлении электромагнитных волн на стенки волновода.

Нижний предел измеряемых мощностей определяется броуновским молекулярным движением. Недостатком пондеромоторных ваттметров этого типе явллет:-я большая погрешность показаний, связанная с рассогласованием в выходном плече прибора.

Погрешность показаний прибор?, свазанпая с рассогласованием, может быть выражена формулой

= (к. с. в. Н.-1) 100%.




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [ 11 ] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19]

0.0153