Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Болометрический (термисторный) метод




Болометрический (термисторный) метод основан на изменении сопротивления резистивного термочувствительного элемента, в котором электромагнитная энергия превращается в тепловую. В диапазоне СВЧ применяют два вида термочувствительных элементов – болометры и термисторы (соответственно ваттметры называются болометрическими или термисторными).

Болометр представляет собой проволоку диаметром примерно 1 мкм и длиной 0,8...1,2 мм (проволочные болометры) или пленку из платины (палладия), нанесенную на подложку из стекла или слюды (пленочные болометры). Проволочные болометры запаивают в стеклянный вакуумный или заполненный инертным газом баллон, а пленочные болометры выполняют в виде специальной вставки.

Термисторы изготовляют из полупроводниковой массы в виде бусинки диаметром 0,2...0,5 мм или цилиндра диаметром 0,2...0,3 мм и длиной 1...1,5 мм. Полупроводниковая масса состоит из порошкообразной смеси оксидов меди, марганца, кобальта, титана, спекаемой в определенной среде. В тело термистора ввариваются выводы из платины (платиноиридиевого сплава), а сам термистор может помещаться в стеклянный баллон или эксплуатироваться без него (безбалонные термисторы).

Рассмотрим типичные зависимости Rt(P) для болометров (рис. 1, а) и термисторов (рис. 1, б), из которых видно, что термистор изменяет свое сопротивление в более широких пределах, чем болометр. Это определяет более высокую чувствительность термистора St=5... 100 Ом/мВт по сравнению с болометром (St =3...15 Ом/мВт) и облегчает согласование термистора с трактом.

В то же время проволочные болометры имеют значительно меньшую тепловую постоянную 10-3…10-5 с чем термисторы (0,1...1 с), и могут применяться для измерения импульсной мощности. Основным достоинством пленочных болометров является возможность расширения пределов измерения мощности от 10 мВт (термисторы и проволочные болометры) до 1 Вт. Таким образом, в зависимости от конкретных требований ваттметры могут комплектоваться болометрическими или термисторными головками (рис. 2).



Рис. 1 Рабочие характеристики термочувствительных элементов:
а – болометра; б – термистора

Рис. 2 Коаксиальная болометрическая (термисторная) головка: а – устройство; б – эквивалентная схема.

Конструктивно головки представляют собой отрезки коаксиальных или волноводных трактов со встроенными болометрами или термисторами. При этом важно разделить цепи питания болометра (термистора) по постоянному току (для включения в схему измерительного устройства) и СВЧ (для подачи измеряемой мощности Рх). В коаксиальных головках это достигается с помощью высокочастотного дросселя и конструктивного конденсатора (рис. 2, а). Дроссель (Др) представляет собой спираль Архимеда, не нарушающую согласования головки с трактом подачи Рх, а конструктивный конденсатор Ск образован внешним проводником коаксиала и оконечной короткозамыкающей заглушкой. Болометр (термистор) конструктивно встроен в центральный проводник коаксиала, что облегчает согласование головки с трактом. Эквивалентная схема головки (рис.2, б) поясняет способ разделения цепей питания.

В качестве измерительных устройств болометрических (термисторных) ваттметров применяют измерительные мосты. В простейшем случае это четырехплечий уравновешенный мост постоянного тока, в одно из плеч которого включен болометр (термистор)– рис. 3.

Рис.3 Простейшая схема измерительного устройства болометрического (термисторного) ваттметра

Как видно из рис. 3, мост является равноплечим, причем R выбираются из условия согласования болометра (термистора) с трактом. Перед измерением мост балансируется с помощью потенциометра R0, который регулирует ток питания моста I, изменяя при этом значение Rt до величины Rt=R. Момент баланса фиксируется с помощью магнитоэлектрического индикатора, а по шкале амперметра отсчитывается значение I1. Очевидно, что мощность, рассеиваемая в этом случае на болометре (термисторе), равна

После подачи Рх мост вновь балансируется уменьшением тока питания от значения I1 до значения I2.В этом случае

Откуда

По другому принципу может осуществляться измерение мощности в болометрических ваттметрах. В процессе измерения под действием радиоимпульса болометр нагревается, сопротивление его изменяется, и при постоянном токе питания напряжение на болометре будет иметь форму пилообразных видеоимпульсов. Если радиоимпульсы короче тепловой постоянной болометра, то амплитуда видеоимпульсов будет пропорциональна энергии радиоимпульсов. Эти видеоимпульсы усиливаются, дифференцируются и подаются на импульсный вольтметр, шкала которого может быть проградуирована в значениях Ри. Такие ваттметры называются интегрально-дифференциальными.

Основными достоинствами болометрических и термисторных ваттметров являются широкий частотный диапазон, высокая чувствительность, позволяющая измерять значения мощности порядка единиц микроватт, малое время установления показаний и высокая точность, обеспечиваемая параметрами головок и измерительных мостов. Наряду с калориметрическим, этот метод также использован при создании специальных эталонов единицы мощности электромагнитных колебаний. К недостаткам ваттметров, существенно ограничивающим их применение, необходимо отнести малые пределы измерений и большой температурный дрейф, требующий применения специальных схем термокомпенсации.





Читайте также:






Читайте также:
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.004 сек.)