{HEAD}


На главную



Измерение большой мощности

Все детекторы мощности, за исключением только ламп, неспособны, очевидно, рассеять мощность, измеряемую ваттами. Полезность ламп также сомнительна, вследствие того, что конструкция, способная рассеивать сотни ватт в течение длительного периода, должна иметь большие размеры. Следовательно, при таких мощностях необходим метод решения задачи, радикально отличный от изложенных. Так как при рассеянии большой мощности выделяется большое количество тепла, то в первую очередь возникает вопрос о калориметрическом методе.

Действие водяной нагрузки, наиболее широко используемой в качестве детектора больших уровней высокочастотной мощности, основано на калориметрическом принципе. Мощность полностью поглощается в согласованной секции передающей линии; через всю секцию или часть ее непрерывно протекает вода. Последняя поглощает всю мощность, а повышение температуры потока воды измеряется калиброванными термопарами или термисторами.

Существует несколько методов, позволяющих связать приращение температуры с абсолютной величиной мощности сверхвысокой частоты. Конструирование водяной нагрузки аналогично конструированию головок болометров для малой мощности. Согласование и широкополосность являются наиболее существенными затруднениями, которые при этом приходится преодолевать. Вместо проблемы создания мостиковых схем с температурной компенсацией применение водяных нагрузок выдвигает проблему осуществления стабильного потока жидкости.

Нужно считать удачным, что вода - идеальная калориметрическая жидкость - характеризуется поглощением энергии сантиметровых волн, достаточным, чтобы служить в качестве приемлемого материала нагрузки. В диапазоне частот до 10 мггц вода имеет падающую характеристику потерь и характеризуется независимостью проводимости частоты. Из этих условий вытекает, что тангенс угла потерь должен изменяться обратно пропорционально частоте. Диэлектрическая проницаемость, как и тангенс угла потерь, зависит от температуры.

Приближенная величина относительной диэлектрической постоянной (т. е. отношение е воды к е свободного пространства) составляет на частоте 3 000 мггц 86 при 1,5° С, 76 при 25° С и 57 при 85° С. При длинах волн, значительно больших, чем сантиметровые, водяная нагрузка становится недопустимо длинной и поэтому непрактичной. В этом случае заменителем воды может служить масляная суспензия угольных частиц; возможно также применение других рассеивающих агентов, например, секции линии с высоким сопротивлением, охлаждаемой водяным потоком.

Конструкции водяных нагрузок для коаксиальных линий: При конструировании водяных нагрузок следует кроме согласования и широкополосности иметь в виду еще некоторые дополнительные проблемы. Как и в случае сухих нагрузок, желательно добиться равномерного рассеяния мощности вдоль всего столбика воды.
Читать далее

Абсолютный измеритель мощности

Термисторная головка односантиметрового диапазона не может рассматриваться как приемлемый абсолютный измеритель мощности. Величина потерь изменяется от головки к головке и зависит в значительной мере от совершенства механических подгонок и от чистоты поверхности рассматриваемой головки.

Первое указание о наличии потерь было получено в результате вычислений сопротивлений к измерительному прибору, необходимых для стандартизации чувствительности двухдисковой мостовой схемы, использующей бусинки односантиметрового диапазона с известными значениями В и С.

Вычисленные сопротивления шунтов были гораздо меньше тех, которые оказались необходимыми для соответствия чувствительности моста и водяной нагрузки. После других возможных причин расхождения пришли к тому выводу, что головка должна обладать потерями. Оказалось, установленные в головке одного и того же типа, давали результаты, совпадающие в пределах ошибок измерения, при условии, что поддерживающие проволочки термистора имели общую длину в пределах от 0,05 до 0,06 дюймов.

При длине поддерживающих проволочек порядка 0,10 дюйма измеренная термистором мощность была приблизительно на 15% меньше, чем измеренная барретором. Это показывает, что в диапазоне имеет место некоторое рассеяние высокочастотной мощности в поддерживающих бусинку проволочках. Термисторная бусинка с поддерживающими проволочками длиною 0,05 дюйма работала в диапазоне сопротивлений от 81 до 181 рабочее сопротивление бусинки не влияло на измеренную мощность при условии, что производилось согласование головки для каждого уровня сопротивления.

Эти эксперименты, однако, не дают никаких выводов в отношении того, что является более подходящим в качестве абсолютного измерителя мощности-термистор (с короткими крепящими проволочками). Термистор работал в сбалансированном мосте постоянного тока, все сопротивления которого были сверены с прецизионным потенциометром.

Термисторная головка была уплотнена серебряной пастой и отсутствие утечки высокочастотной мощности было проверено путем перемещения поглощающих и отражающих предметов вблизи головки; как оказалось, это перемещение не сопровождалось соответствующими изменениями показаний гальванометра в мосте. Неприятная утечка на видеочастоте от импульса модулятора была устранена установкой экранированного шунтирующего конденсатора во входном кабеле постоянного тока, питающею мост.

Примененная водяная нагрузка была типа со щелевой связью, в которой отсутствует утечка высокочастотной мощности. Водяная нагрузка была применена с системой с закрытым потоком. Для уменьшения большой мощности, даваемой магнетроном до величины порядка нескольких милливатт, обычно измеряемой с помощью термисторного моста, использовался калиброванный направленный ответвитель. Окончательное сравнение результатов, получаемых с водяной нагрузкой и термистором, требовало десятикратного повторения опытов.
Первоисточник

Измерения амплитуды колебаний

Прежде всего следует отметить, что в настоящее время не существует единого средства, с помощью которого удалось бы с достаточной степенью точности измерять вибросмещения во всем диапазоне частот (от долей герца до 20-50 кгц) и амплитуд (от долей микрона до нескольких сантиметров).

Поэтому, исходя из конкретных задач, применяют различные средства измерения смещений, причем наиболее распространенными являются оптические средства. При больших колебаниях (более 0,5 мм) с низкой частотой применяется оптический клин; при измерениях в полосе частот от 0 до 1 000 гц с погрешностью ± 1 % микроскопы, а при измерениях очень малых амплитуд (до 1-2 мкм),

Имеющих место при колебаниях в диапазоне 10 кгц и выше, интерферометр или лазер. Наблюдения размытого изображения при амплитудах от нескольких миллиметров и более осуществляются невооруженным глазом, а при меньших с помощью микроскопа с увеличением от 10 до 400 раз, снабженным измерительным окуляром. Весьма подходящими для этих целей являются микроскопы типа МПВ.

Частотная характеристика, полученная при градуировке в режиме установившихся гармонических колебаний, отражает поведение системы в случае резкого (ударного) изменения входной величины лишь частично. Для полной оценки прибора, предназначенного для работы в импульсном режиме, его следует проверять и градуировать также импульсной входной величиной. Для создания ударных ускорений применяют в основном два типа установок баллистические маятники и падающие молоты.

Баллистический маятник состоит из двух масс, подвешенных на нитях, "молота" и "наковальни". Молот представляет собой стальную болванку, ударный конец которой имеет полусферическую форму, а другой конец снабжен механизмом для стопорения в отведенном состоянии. Наковальня изготовлена из алюминиевой или стальной болванки. На наковальне со стороны, обращенной к молоту, накидной гайкой можно закреплять демпфирующие диски из текстолита, стали или другого материала.

С противоположной стороны на наковальне имеется резьбовое гнездо под градуируемый датчик. При калибровке молот отводится на некоторый заданный угол и стопорится при помощи электромагнита; в нужный момент он освобождается от зацепления и ударяет по наковальне. При ударе возникает импульс ускорения, величина и длительность которого определяются высотой падения молота и жесткостью прокладки.

Форму кривой импульса ускорения, возникающего при ударе молота по наковальне через текстолитовую прокладку, с достаточной степенью точности можно принять за половину синусоиды. В этом случае максимальное значение ускорения можно определить по формуле где v-макс максимальная скорость наковальни; т длительность контакта молота с наковальней.
Читать далее