.
Надійні калориметричні методи відрізняються обратімост'ю в тому сенсі, що з поглиначем не відбувається ніяких необоротних змін і все калориметри повертаються у свій первісний стан за час встановлення рівноваги.
Калориметричні вимірювачі складаються з двох частин: поглинає навантаження і вимірювача температури. Найбільш поширені навантаження з проточною водою. Потужність, поглинається у водяній навантаженні з проточною водою, визначається по різниці температур на виході і вході навантаження калориметра і по швидкості витрати протікає води.
Б. Вимірювання проходить потужності
Під проходить потужністю Рпр розуміють різницю потужностей падаючої
Рпад і відображеної Ротру електромагнітних хвиль:
Рпр = Рпад - Ротру. br/>
прохідні потужність електромагнітної хвилі можна виміряти розглянутими раніше ватметри, використовуваними спільно з спрямованими відгалужувачі, або приладами, дія яких заснована на використанні фізичних явищ, що не що вимагають повного поглинання вимірюваної енергії. До таких приладів відносяться вимірювачі потужності на перетворювачах Холла, з поглинаючою стінкою та ін У останні роки для вимірювання потужності НВЧ-коливань почали використовувати ефект так званих гарячих носіїв струму в напівпровідниках.
У хвилеводних вимірниках потужності поділ падаючих і відбитих хвиль НВЧ-енергії виробляють хвилеводним направленим відгалужувачі, спрощена структурна схема якого представлена ​​на рис.3
Структура класичного спрямованого відгалужувачі містить дві хвильове лінії: головну А і допоміжну В, що мають загальну стінку. По головній хвилеводної лінії поширюється падаюча хвиля від генератора до навантаження і відбита від навантаження до генератора. Допоміжна волноводная лінія працює в режимі узгодження з обох сторін. Між головною і допоміжної лініями маються отвори в загальній стінці. Відстань між отворами cd дорівнює чверті довжини хвилі, що розповсюджується в головній лінії. Через отвори c і d падаюча і відбита хвилі проникають в допоміжну лінію, але фазові зрушення цих хвиль такі, що близько отвори d падаючі хвилі складаються - точка 1, а відображені - віднімаються і взаємно компенсуються - точка 2.
В
Рис.3 Використання спрямованого відгалужувачі в ватметри
Близько отвори з, навпаки; складають відбиті хвилі - точка 3 і взаємно компенсуються падаючі - точка 4.У результаті падаюча хвиля надходить на ватметр, а потужність відбитої хвилі розсіюється на узгодженому навантаженні 5. Таким чином вимірюється потужність падаючої хвилі. Вимірювання потужності відбитої хвилі, необхідне для визначення прохідної потужності, може здійснюватися тим же відгалужувачі, або другим, розгорнутим на 180 В°.
Достоїнствами ватметрів на основі спрямованих відгалужувачів є широкі межі вимірюваної потужності 10 -4 ... 10 5 Вт; можливість роздільного вимірювання падаючої, відбитої і прохідної потужності. Діапазон частот таких ватметрів 0,03 ... 40 ГГц, межі похибок 2,5 ... 10%. p> Вимірювання потужності перетворювачами Холла
Пряме перемножування при вимірюванні потужності можна також отримати, використовуючи напівпровідникові перетворювачі Холла.
Якщо спеціальну напівпровідникову пластину, по якій тече струм I (показаний пунктиром на рис. 4, а), порушуваний електричним полем напруженістю E, помістити в магнітне поле з напруженістю H (індукцією В), то між її точками, що лежать на прямій, перпендикулярній напрямками викликаного струму I і магнітного поля, виникає різниця потенціалів (ефект Холла), що визначається як
Ux = kEH
де k - коефіцієнт пропорційності.
Згідно відомої у фізиці теореми Умова-Пойнтінга, щільність потоку що проходить потужності НВЧ-коливань в деякій точці поля визначається векторним твором електричної та магнітної напруженостей цього поля П = [ЄП [. Звідси, якщо струм I буде функцією електричної напруженості E, то за допомогою датчика Холла можна отримати наступну залежність напруги від проходить потужності: Ux = gP, де g-постійний коефіцієнт, що характеризує зразок - частоту і пр. Для вимірювання такої потужності пластину напівпровідника (платівку Холу - ПХ) поміщають в хвилевід, як показано на 4,6. br/>В
Рис. 4 Перетворювачі Холу: а - виникнення ефекту в електромагнітному полі, б- принцип вимірювання потужності в хвилеводі
Розглянутий вимірювач прохідної потужності володіє наступними перевагами:
• може працювати при будь-якому навантаженні, а не тільки при узгодженій;
• високе швидкодія ваттметра дає можливість застосовувати його при вимірюванні імпульсної потужності.
Однак практична реалізація ватметрів на ефекті Холла - досить складне завдання в силу багатьох факторів. Тим не менше, існують ватметри, що вимірюють проходить імпульсну потужність до 100 кВт з похибкою не більше 10%.
Ваттметри на основі ефекту "гарячих" носіїв струм...
