проходящей мощности, Ет„ = K{U„ -Ul) = KUl{\-pi), Следовательно, возникает методическая погрешность измерений проходящей мощности, зависящая от положения термопары. Предельные значения погрешности

„ Гиакс Тп 2р„

Омакс -

бмин -

Если р„1, то погрешность заключена в пределах ±2p„. В большинстве случаев такая погрешность неприемлема.

Эффективный способ уменьшения погрешности заключается в использовании двух термопар, разнесенных на кв/4. Проходящую мощность измеряют по полусумме термоЭДС 0,5 +£7-2) = = /С6 (1+рн). Погрешность

0,5(£„+ 2р1

6 =---=- «2р„

оказывается малой и не зависит от положения термопар: Поэтому, при известном значении КСВ можно внести поправку в результат измерений.

Пример 12.3. Ваттметром проходящей мощности с одной термопарой измерена проходящая мощность в линии передачи с Ку = 1,2. Определим максимальную и минимальную методические погрещности. Коэффициент отражения от нагрузки р„ = (1,2-1)/( 1,21) =0,091. Экстремальные значения погрещности б„акс = 2-0,091/0,909 = 0,2; 6„„„= -2-0,091/1,091 =-0,17 получаются значительными. Если же использовать ваттметр с двумя термопарами, то методическая погрещность 6 = 0,016 уменьщится почти на порядок.

Если линия передачи работает в диапазоне длин волн, то появляется частотная погрешность. Простейший способ ее уменьшения заключается в использовании нескольких термопар, на каждой частоте выбирают ту пару, расстояние между которыми ближе к Я,в/4. Можно построить широкополосные ваттметры, в которых одновременно обрабатывают термоЭДС нескольких неэквидистантно расположенных термопар.

Шкалу ваттметров проходящей мощности градуируют по образцовому ваттметру поглощаемой мощности. Погрешность измерений проходящей мощности определяется неточностью градуировки, погрешностью образцового ваттметра и стрелочного прибора, нелинейностью термопар.

Промышленность выпускает термоэлектрические измерители проходящей мощности от 5...100 Вт до 1 кВт с погрешностью 15 %. Такие ваттметры широко используют как встроенные приборы.

12.4. МЕТОД ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ

При этом методе мощность СВЧ подводят непосредственно к терморезистору, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. О рассеиваемой мощности судят по изменениям сопротивления, приращение которого измеряют обычно с помощью мостовых схем на постоянном токе.

Болометры и термисторы. По знаку температурного коэффициента сопротивления (ТКС) терморезисторы делят на болометры и термисторы. Болометры имеют положительный ТКС, термисторы - отрицательный.

В технике измерений мощности получили распространение пленочный и нитевидный болометры. Пленочный болометр (рис. 12.13, а и б) представляет собой тонкую металлическую пленку /, нанесенную на диэлектрическую подложку 2. Болометр включают в измерительную цепь с помощью контактного металлического слоя 3. Нитевидный болометр выполняют в виде тонкой, диаметром около 1 мкм, платиновой проволочки длиной 1 мм. Нитевидные болометры имеют высокую стабильность параметров и применяются главным образом в образцовых ваттметрах.

Термисторы изготовляют из полупроводникового материала. Рабочее тело / имеет форму бусинки диаметром 0,3...0,5 мм или цилиндра диаметром 0,2...0,3 мм и длиной 1...1,5 мм (рис. 12.14, в и г). Выводы 2 выполняют из платиновой проволоки диаметром 25...50 мкм.

Сопротивление Rj болометров и термисторов сильно зависит от рассеиваемой на них мощности и от температуры окружающей среды (рис. 12.14). Зависимости сопротивления от мощности характеризуют чувствительностью dRj/dP. Чувствительность болометров лежит в пределах 1...10 Ом/мВт, а чувствительность термисторов на порядок выше.

/ J 2

3 Р.мВт

Рис. 12.14

Тепловая постоянная времени наиболее распространенных пленочных болометров и термисторов составляет 0,1...1 с, а постоянная времени проволочных болометров значительно меньше - 5-10~ ...Ю*" с. Измерительные болометры и термисторы допускают рассеяние на них мощности до десятков милливатт, поэтому на них строят измерители малой мощности. Наиболее распространены термнсторные ваттметры.

Приемные преобразователи. В основе измерения мощности термисторами лежат метод замещения мощности СВЧ известной мощностью постоянного тока. Следовательно, термнсторные приемные преобразователи должны допускать подведение к терми-стору постоянного тока и возможность измерения сопротивления. Кроме того, приемные преобразователи должны обеспечивать хорошее согласование с линией передачи в широком диапазоне частот и малые потери. Таким образом, требования к болометрическим и термисторным приемным преобразователям одинаковы.

Существует большое число волноводных и коаксиальных конструкций приемных преобразователей. Поскольку сопротивление термисторов сильно зависит от температуры среды, то приемные преобразователи часто помещают в термоизолирующий экран. Температуру преобразователя иногда измеряют специальным термокомпенсирующим термистором, к которому не подводят мощность СВЧ. Термокомпенсирующий термистор, идентичный рабочему, устанавливают в корпусе приемного преобразователя вблизи от рабочего термистора.

Ваттметр с уравновешенным мостом. Метод замещения и измерение замещающей мощности постоянного тока, как правило, реализуют с помощью сбалансированных четырехплечих или более сложных мостов. Рассмотрим в качестве примера простейший прибор с четырехплечим мостом (рис. 12.15).

Измерительный мост образован одинаковыми резисторами R и термистором Rj-, находящимся в приемном преобразователе. Сопротивление термистора в общем случае отличается от сопротив-