Наука: радиоэлектроника сегодня, практика, информация для начинающего любителя

Ваттметр Джонсона

Прибором для измерения большой мощности является ваттметр Джонсона. Это прибор для контроля мощности, подобен системе направленный ответвитель — болометр, поскольку в нем затрачивается 1% мощности, а не 100%, как в водяной, газовой или сухой калориметрической нагрузках. Небольшой участок волноводной стенки удален, и на его место поставлена секция из материала с высоким сопротивлением например, из константана толщиной 0,015.

Можно показать, что при уровне мощности, создаваемой магнетроном, в константане выделится количество тепла, достаточное для заметного повышения температуры. Поскольку проводимость латуни выше проводимости константана, получится разность температур, которая может быть использована для индикации мощности. Для измерения разности температур применяется мостиковый термометр.

Ток разбаланса мостика с точностью до нескольких процентов пропорционален подводимой к ваттметру мощности. Ваттметр можно проградуировать по водяной нагрузке пропусканием постоянного или переменного тока через константан. Теплоемкость активного элемента для уменьшения инерции системы сделана возможно меньшей; однако для получения установившегося состояния требуется от одной до трех минут.

Теоретически на ваттметр Джонсона изменение внешней температуры не оказывает влияния, так как на линии расположены два плеча мостика, и всякое изменение температуры окружающей среды сказывается на них одинаково. Практически, однако, устойчивость нуля оказывается плохой, если прибор расположен поблизости от магнетрона или поглощающей нагрузки, где имеется некоторый температурный градиент вдоль линии. Неоновые трубки как индикаторы мощности: Было предпринято несколько попыток использования неоновых трубок и ламп для относительных измерений большой мощности.

Стеклянный капилляр, наполненный неоном и вставленный в щель в волноводе параллельно его оси, дает интенсивность свечения, зависящую от мощности в линии. Интенсивность свечения неона можно измерить при помощи фотоэлемента. Основной из встреченных при этом трудностей явилось получение трубок с воспроизводимыми характеристиками. Была испытана также система из двух элементов связи, используемых для зажигания двух неоновых лампочек.

Элементы связи располагались на расстоянии Х 4 один от другого, свет обеих лампочек падал на один и тот же фотоэлемент. Трудность обращения с этой системой состоит главным образом в том, что коэффициент связи сильно зависит от глубины погружения зонда. В этой системе фотоэлемент не применяется; для индикации мощности используется ток ионизации, возникающий под действием высокочастотного поля. К лампам приложено постоянное напряжение.
Читать статью

Указывающие и регистрирующие приборы

При выборе указывающей и регистрирующей аппаратуры не всегда можно однозначно ответить, какое требование является определяющим, они слишком многочисленны и разнообразны: быстродействие, точность, чувствительность, потребляемая мощность по входной цепи, электрическая и механическая перегрузки, род питания, стоимость. Разделим все приборы па две основные группы: визуальные указатели и регистраторы. К первой группе относятся приборы со стрелочными, световыми или цифровыми отсчетными устройствами.

Такие указатели используются преимущественно для измерения статических или медленно изменяющихся величин. В качестве указывающих устройств чаще всего применяют стрелочные приборы .постоянного и переменного тока, из которых первые имеют ряд преимуществ (по чувствительности, точности, экономичности), из-за чего выходные сигналы обычно представляют в виде изменения постоянного тока.

Цифровые указатели, например, цифровые вольтметры ВК-7-5, В7-8, Щ1311 и др., целесообразно использовать лишь в тех случаях, когда важно получить особо высокую точность измерений (погрешность измерения такими приборами составляет всего +0,1-0,2%); в других случаях применение столь сложных и дорогих приборов будет нецелесообразно.

Для наблюдения и измерения периодических быстроизменяющихся процессов используются калиброванные электронные осциллографы различных типов. Для измерения коротких однократных процессов и в тех случаях, когда результаты измерений должны быть сохранены, используют регистраторы самопишущие измерительные приборы, шлейфовые и электронные осциллографы и магнитографы.

В регистрирующих устройствах запись электрических сигналов, отображающих измеряемую неэлектрическую величину, производится на специальной диаграммной бумаге, фотопленке или осциллографией бумаге. В зависимости от скорости регистрируемою процесса приборы можно условно разбить на регистраторы с малым и большим быстродействием. Типичными представителями первой группы являются самопишущие амперметры и вольтметры типов Н373, Н375, Н376, Н377 и др.

Указанные приборы имеют измерительные механизмы магнитоэлектрической системы, выпускаются на различные диапазоны измерений и производят запись чернилами на диаграммной бумаге шириной 100 мм ъ криволинейных координатах. Приборы обеспечивают несколько скоростей движения бумаги (от 20 до 5 400 мм ч) при времени установления показаний порядка 1-2 сек.

Для регистрации более быстрых переменных процессов наибольшее распространение имеют светолучевые (шлейфавые) осциллографы, обладающие универсальностью и быстродействием. Современные светолучевые осциллографы представляют собой достаточно надежные приборы, пригодные к эксплуатации в самых разнообразных условиях, и с их помощью удается измерять самые разнообразные величины.
Указывающие и регистрирующие приборы

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.
Дальше…