Применение делителей мощности

Хотя водяная нагрузка несомненно обеспечивает возможность абсолютных измерений мощности, громоздкость и неудобство соединенной с ней водонесущей системы заставляют применять ее, главным образом, в лабораториях.

Следовательно, значительный интерес представляют другие методы измерения большой мощности, и особенно те из них, которые пригодны для применения в поле, где простота принципа, прочность и портативность конструкции столь же важны, как и точность ее. Часто вместо водяной нагрузки применяются болометрические мостики малой мощности в сочетании с градуированными аттенюаторами или делителями мощности. Аттенюатор высокой мощности применяется редко вследствие того, что его градуировку трудно сделать независимой от температуры или величины мощности.

Широкое применение находят делители мощности, в которых большая часть мощности рассеивается в хорошо согласованной нагрузке, а малая часть ее измеряется ваттметром малой мощности. Деление мощности может быть осуществлено при помощи различных устройств, например, одиночного элемента связи, двойного элемента связи, направленного ответвителя и регулируемого делителя мощности. Одиночный элемент связи может быть выполнен в виде емкостного зонда, индуктивной петли связи или отверстия в стенке волновода.

Связь может изменяться вращением петли или изменением глубины погружения зонда. Метод одиночного элемента связи требует хорошего согласования оконечной нагрузки, чтобы избежать недопустимых ошибок при экспериментальном определении коэффициента связи и чрезмерной зависимости коэффициента связи от частоты. Но даже при совершенном согласовании нагрузки можно ожидать медленного изменения связи с изменением частоты. Далее, связь должна быть достаточно слабой, чтобы элемент связи не создавал существенного отражения в линии.

Если все измерения мощности проводятся не на калибровочной частоте, применение одиночного элемента связи не рекомендуется. Двойной элемент связи Состоит из двух идентичных одиночных элементов, расположенных на расстоянии друг от друга. При таком расположении ошибка, вызываемая рассогласованием нагрузки, имеет минимальное значение, а отражения от отдельных элементов связи взаимно уничтожаются. Мощность от каждого элемента связи поступает к детектору; в индикаторной цепи комбинируются выходные напряжения детекторов.

Существует много типов направленных ответвителей, могущих иметь самый различный коэффициент связи. Коэффициент связи направленных ответвителей не регулируется, но между направленным и болометрической головкой можно включить градуированный аттенюатор, рассчитанный на малую мощность. Направленные ответвители некоторых типов имеют желательную характеристику связи в широкой полосе частот, а также достаточно высокую направленность для того, чтобы коэффициент связи не зависел от к. с. в. н. оконечной нагрузки.
Делители мощности

Датчики для измерения велечин

Для измерения линейного перемещения могут быть использованы все описанные выше типы преобразователей.

Выбор конкретного способа преобразования зависит от величины перемещения и имеющихся измерительных средств. Устройство и работа большинства их не требуют особых пояснений. Следует обратить внимание лишь на наличие в некоторых схемах рычагов, посредством которых осуществляется трансформация величин перемещений.

При соответствующем выбор е отношений плеч можно получить как уменьшение измеряемого перемещения, так и увеличение. При этом особое внимание следует обратить на люфты в рычажных системах, которые должны быть сведены к минимуму, поскольку они являются источниками погрешностей. Катушки ш2о и w2b, включенные навстречу друг другу, образуют вторичные обмотки дифференциального трансформатора, а сердечником является вращающийся вал.

Смещение вала приводит к изменению воздушного зазора и появлению на обмотках напряжений разной амплитуды. Измерение сосредоточенных сил. Измерение сосредоточенных сил производится либо непосредственно путем прямого воздействия на преобразователь, либо с предварительным преобразованием входной величины в промежуточную, как правило, в перемещение или деформацию упругого элемента.

В первом случае используются магнитоупругие и пьезоэлектрические преобразователи. Вследствие большой жесткости эти преобразователи имеют высокую собственную частоту резонанса (до 50 кгц и выше) и могут быть использованы для измерения динамических сил. Однако, в то время, как с помощью магнитоупругих преобразователей могут быть измерены и статические силы, пьезоэлектрические преобразователи практически попользуются только для переменных сил с минимальной частотой первой гармоники 5-10 гц.

Что касается пьезоэлектрических датчиков, то из большого разнообразия их здесь приводятся лишь три типа конструкций, имеющих определенные особенности. Отличием первого датчика, работающего только на сжатие, является передача усилия через стальные закаленные шарики, с помощью которых достигается равиомерпое распределение усилия по площади пьезопластины.

При измерении силы в этом датчике используется увеличение диаметра силового столбика под нагрузкой. Изменение диаметра столбика передается через сферическую пяту 3 пьезопластниам, смонтированным в стальной закаленном кольце. Третий датчик пригоден для измерения как сжимающих, так и растягивающих сил. Это напряжение обеспечивается поджатием кристалла верхней и нижней гайками.
Читать дальше...

Температурная компенсация

Возражения, чаще всего высказываемые в отношении моста типа V, обусловлены сложностью схемы и большими размерами его. Если применение моста в качестве лабораторного милливатт-метра не встречает возражений, то для работы в полевых условиях требуется милливаттметр меньших размеров и с более простым устройством.

Простая мостовая схема также очень нужна при конструировании сигнал генераторов и полевых контрольных приборов. В результате ряда исследований была разработана схема "двухдискового" термисторного моста, который работает только на постоянном токе.

Компенсация изменения чувствительности моста достигается в этой схеме путем включения дискового термистора последовательно с гальванометром моста; при этом чувствительность моста регулируется путем изменения сопротивления ветви, в которую включен гальванометр. При низкой окружающей температуре, когда мост оказывается некомпенсированным и его чувствительность возрастает, диск увеличивает сопротивление в ветви прибора и компенсирует изменение чувствительности моста.

Аналогично, при высоких окружающих температурах чувствительность моста поддерживается постоянной благодаря тому, что сопротивление диагонали моста, в которую включен прибор, уменьшается за счет уменьшения сопротивления диска. Компенсация ухода нуля достигается применением второго дискового термистора, который включается параллельно мосту; техника этой компенсации аналогична компенсации ухода нуля в мосте типа V. Успешная работа схемы., очевидно, зависит от характеристик температурной зависимости сопротивления - R - К - кривой двух дисковых термисторов.

Для возможности компенсации во всем диапазоне температур необходимо, чтобы эти характеристики имели соответствующий вид. Полное совпадение с оптимальной кривой при любой температуре (и, следовательно, совершенная компенсация) невозможно. Однако, присоединив термистор через систему из активных сопротивлений, можно добиться совпадения с оптимальной кривой в нескольких произвольно выбранных точках, а при температурах, лежащих между этими точками, иметь небольшие отклонения.

Поскольку схема содержит четыре переменных параметра, а именно три сопротивления и термистор с произвольным значением, то можно ожидать совпадения с желаемой R-К кривой в четырех точках. Однако часто оказывается достаточным добиться совпадения в трех точках, и таким образом получить большую свободу в выборе. В таком случае можно использовать любой термистор, и, следовательно, отпадает необходимость в изготовлении специального дискового термистора с определенными параметрами.

Это обстоятельство имеет большое значение, так как существуют Многочисленные варианты схемы дисковыми термисторами, способные удовлетворить самым различным требованиям лабораторного и полевою применения. Не всегда возможно согласовать данную кривую С в трех точках. Однако легко определить возможно ли совпадение в трех точках. Уравнение показывает, что для реальной схемы значение а должно находиться в определенных пределах.
Температурная компенсация