Калориметрический измеритель мощности

Лабораторная работа №

«Калориметрический измеритель мощности»

 

Цель:

 

Приборы и оборудование:

 

Теоретическая часть

 

Калориметрический способ измерения мощности СВЧ основан на эквивалентном преобразовании измеряемой энергии СВЧ в теплоту и измерении - приращения температуры калориметрического тела, поглотившего эту   Рх энергию. Энергия СВЧ может рассеиваться непосредственно в кало- ^ римётрическом теле или на рези- стивной нагрузке, помещенной в нем. Вне зависимости от формы колебаний результатом измерения будет среднее значение . мощности. Различают два вида калориметрических измерений: статический (адиабатический) и циркуляционный.

 

 

Статический измеритель (рис. 10.3) состоит из согласованной  поглощающей нагрузки, калориметрического тела и измерителя температуры. Измеряемую мощность по волноводу подводят к нагрузке, преобразуют в теплоту и нагревают калориметрическое тело. Связь между скоростью приращения температуры и значением измеряемой мощности определяется соотношением.

Где Рх измеряемая мощность, Вт; 0,24 — тепловой эквивалент работы, кал/Дж; m — масса калориметрического тела, г; с — его удельная теплоемкость, кал/(г*град); Дт — время измерения, с; (t₂-t₁) - приращение температуры, °С.

В качестве калориметрического (рабочего) тела используют воду.

Для получения высокой  точности измерений необходимо обеспечить надежную теплоизоляцию калориметрического тела от окружающей среды. Для этого в подводящем волноводе предусмотрена теплоизолирующая секция.

Преимуществом способа является простота измерений. Предварительную градуировку ваттметра можно выполнить при рассеивании калиброванной, мощности постоянного тока (или тока промышленной частоты). Основным недостатком способа является необходимость в периодическом отключении ваттметра для его охлаждения.

 

(Кроме воды в качестве рабочего тела используют твердые (объемные или пленочные) поглотители мощности СВЧ. Такой калориметр называют сухим. Он представляет собой коаксиальную или волноводную согласованную нагрузку, помещенную в теплоэкранирующую камеру. Повышение температуры рабочего тела регистрируют с помощью блока дифференциальных термопар, «горячие» спаи которых имеют контакт с рабочим телом, а «холодные» — с корпусом прибора.) – можно удалить

 

 

Широко распространены калориметрические ваттметры циркуляционного типа (рис. 10.4). В этих ваттметрах калориметрическое тело (обычно вода) циркулирует в системе с постоянной-скоростью. При этом о значении рассеиваемой мощности Рх судят по приращению температуры калориметрического тела AT. Связь между Рх и AT в установившемся режиме определяют, исходя из закона сохранения энергии:

где с, G, d — удельная теплоемкость, кал/(г-град); расход, см³/с, и удельная масса, г/см³, калориметрического тела.

 

 

 

Практическая часть

 

Рассмотрим статический калориметр, в котором снижены требования к термоизоляции и отпадает необходимость в определении теплоемкости тc калориметрической насадки (рис. 1). В этой схеме используется метод замещения. В ней для калибровки прибора 4, измеряющего повышение температуры при рассеянии измеряемой мощности, подводимой к плечу 1, используется известная мощность постоянного тока или тока низкой частоты, подводимая к плечу 2. Предполагается, что температура насадки 3 изменяется одинаково при рассеянии равных значений мощности СВЧ и постоянного тока.

Рис.1

 

 

 

 

 

 

Упражнение 1. Калибровка

Подключить к прибору термопару  с резистором активной части  эквивалента загрузки и подать питание (Резистор R7 подключаем так чтобы при среднем положении переменного резистора стрелка измерительного прибора находилась на нуле).

Ждем 1-2 минуты и приступаем к измерениям.

Выводы резистора эквивалента  нагрузки подключают к регулируемому  источнику питания.

Ровно на 10 секунд! Включить регулируемый источник питания и в момент выключения зафиксировать показания измерительного прибора. Зная напряжение U источника и сопротивление нагрузки  R_n рассчитать по формуле P=U²/R_н

Построить график зависимости P(показания микроамперметра)

 

Список использованной литературы

 

1. Винокуров В.И.  «Электрорадиоизмерения»
2. Радио №10, 1985 22 стр.