Розробка методики повірки ватметра поглинаючої потужності М3-51

    Постійний час  схеми і Т мосту зв’язані співвідношенням: 

         т/(K+1); (7) 

де:

  К – коефіцієнт підсилення підсилювача.

  Таким чином незважаючи на велику інерційність термістора, схема з підсилювачем може бути малоінерційною.

 Це  в поєднанні з високою чутливістю  обумовлює можливість вживання  подібного пристрою для автоматизації  вимірювань потужності.

 

  1.5.Актуальність  вибору теми.

  Існуючі методи повірки ще недостатньо досконалі, громіздкі, вимагають великих витрат часу і проводяться дуже кваліфікованими спеціалістами, тому все більш актуальною стає задача автоматизації повір очних робіт на усіх рівнях повірочної схеми на основі створення автоматичних ватметрів з цифровим відліком, придатних для автономного використання і агрегатування в складі вимірювально - інформаційних систем, тому дана тема дипломного проекту є актуальною. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.СПЕЦІАЛЬНАЧАСТИНА 

  2.1.Ватметр  М3-51. Призначення.

  Ватметр відноситься до класу 4/0,1 ГОСТ 8.401 – 80  в діапазоні частот від 0,02 до 12 ГГц і до класу 6/0,1 ГОСТ 8.401 – 80 в діапазоні частот вище 12 до 17,85 ГГц.

  Ватметр поглинаючої потужності М3 – 51 призначений  для вимірювання потужності синусоїдальних НВЧ сигналів і середнього значення потужності імпульсно – модульованих НВЧ сигналів в коаксіальних трактах ø7x3. 

2.2.ВатметрМ3-51. Основні метрологічні характеристики.

  Діапазон  частот 0,02 – 17,85 ГГц.

  Межі  вимірювань потужності синусоїдальних НВЧ сигналів і середнього значення потужності імпульсно – модульованих сигналів при імпульсній потужності до 1 Вт, тривалості імпульсів до 10 мкс. 10^-6 — 10^-2 Вт. Кінцеві значення межі 0,3 — 3 — 10 мВт.

  Основна похибка ватметра без обліку розузгодження  і додаткових переходів не перевищує  значень: 

  δ =

,%                             (8)                                                                                                                            

в діапазоні  частот від 0,02 до 12 ГГц 

      δ = ,% (9)

в діапазоні частот вище 12 до 17,85 ГГц,

де:

  Pk – кінцеве значення встановленої межі вимірювань;

  Px – показання ватметру.

  Складова  основної похибки ватметру, обумовлена нелінійною залежністю їх показників від рівня вимірюваної потужності, не повинна перевищувати 1,8%.

  Коефіцієнт  стоячої хвилі (КсхU) вимірюваного перетворювача не більше:

  1,3 в діапазоні частот від 0,02 –  12 ГГц;

  1,4 в діапазоні частот вище 12 до 17,85ГГц;

  Коефіцієнт  ефективності (Ке):

  0,96 – 1,06 в діапазоні частот 0,02 – 12 ГГц;

  0,93 – 1,05 в діапазоні частот вище 12 до 17,85 ГГц;

  Відхилення  величини Ке від фактичного значення, який вказаний в формулярі ватметру, не перевищує 0,03 на частотах від 0,02 до 12 ГГц і 0,04 на частотах вище 12 до 17,85 ГГц. Різниця між значеннями Ке на частотах 12 і 17,85 ГГц не перевищує 0,06.

  Додаткова похибка в умовах підвищеної вологості  не перевищує 2%. 

  2.3.Ватметр  М3-51. Схема електрична  структурна. Принцип  роботи.

  

  В основу роботи ватметра покладений принцип перетворювання потужності НВЧ в тепловий вид енергії і виміри утворені на виході вимірюваного перетворювача термоЕРС, яка пропорційна підведеної до нього потужності НВЧ.

  Основними блоками ватметру є перетворювач, в якому відбувається перетворення НВЧ потужності, і блок ватметру вимірюваний Я2М – 66 з цифровим індикатором, прямопоказуючим величину вимірюваної потужності в мкВт, мВт.

  Перетворювання  НВЧ потужності проходить безпосередньо  в ниткоподібних термопарах, які  являють собою НВЧ узгодженого навантаження, ввімкненої в кінці відрізку передаючого тракту перетворювача.

  Структурна  схема вимірює мого блоку ватметра, яка зображена на рисунку 2 включає в себе:

• підсилювач постійного струму (ППС);

  — аналого – цифровий перетворювач (АЦП);

• пристрій керування;
• блок живлення;
• калібратор потужності змінного струму;
• калібратор потужності постійного струму;

  ППС підсилює вихідну напругу перетворювача  до значення, яке необхідне для  стійкої роботи АЦП.

  АЦП перетворює напругу постійного струму в інтервали часу, заповнювані імпульсами опорної частоти, кількість яких пропорційна до перетворювача НВЧ потужності, який підводиться і підраховується лічильником цифрового індикатора АЦП.

  

  Пристрій  керування містить елементи для  автоматичного або дистанційного  переключення меж вимірювань і індикації умовного позначення вимірюваної величини.

  Джерело живлення видає напругу для всіх перерахованих вище вузлів вимірюваного блока.

  Калібратор  потужності змінного струму забезпечує на навантаженні 200 і 400 Ом рівень потужності 800 мкВт. Він використовується для самокалібрування ватметрів М3 - 51,      М3 – 52, М3 – 53.

  Калібратор  потужності постійного струму забезпечує на навантаженні 50 Ом рівень потужності 800мВт.Він використовується для самокалібрування ватметрів, які працюють з перетворювачами на середніх і великих рівнях потужності. 
 
 
 
 

     
 
 

  

    

     

            

    
 

     

 

   
 

   

   

   
 
 

 

 

  2.4.Генератор  Г4 – 111. Блок живлення. Принцип роботи.

  Блок  живлення приладів виконаний у вигляді  окремого вузла , вбудованого в прилад. Він вмикається в живлення змінного струму (220±22) В, (50±0,5) Гц і в мережу (115±5,75) В, (400±₁₂²⁸)Гц. З’єднання блоку живлення з іншими вузлами приладу виробляється за допомогою роз’єму типу РП10 – 22 .  

  Стабілізований блок живлення на 350 В призначений для живлення резонаторів клістронів. Схема джерела складається з основного і допоміжного стабілізаторів. Допоміжний стабілізатор служить для живлення підсилювача DD2 основного стабілізатора і опорного діода VD7. Допоміжний стабілізатор складається з випрямляючого моста DD1, конденсатора фільтру С1 і стабілізатора струму зібраного на  тріоді VТ1. Діоди VD6, VD8 стабілізують напругу живлення мікросхеми DD2. Основний стабілізатор складається з випрямляча, фільтру і підсилювача. Випрямляч зібраний по мостовій схемі на діодах VD1 – VD4. В підсилювачі постійного струму стабілізатора застосована мікросхема DD2. Конденсатори С2, С3, С4 застосовані для усунення збудження цієї мікросхеми. Для зменшення потреби струму від підсилювача DA1 в схему введений складений транзистор VТ2.

  Вихідна напруга 350 В регулюється резистором змінним R10.  

  Резистори R4, R5 і діоди VD3, VD4, розміщенні в блоці конденсаторів,

 застосовані  для обмеження кидка струму  і захисту від перехідних процесів  усіх транзисторів цього джерела  в момент ввімкнення приладу в мережу.

  Стабілізоване джерело 550 В призначене для живлення відображувачів клістронів. Схема джерела  складається також з двох стабілізаторів, в яких є лише невеликі відмінності в номіналах комплектуючих виробів.

  Стабілізований  блок живлення на 100 В призначений для живлення модулятора і генератора пилкоподібної напруги. ППТ джерела на 100 В виконаний по однокаскадній схемі підсилювача на транзисторі VТ3. Навантаженням його є стабілізатор струму на транзисторі VТ1. Для зменшення споживання струму від підсилювача в схему введений складовий транзистор VТ2. Три стабілітрона VD7 – VD9 з’єднаних послідовно , формують опорну напругу стабілізатора Вихідна напруга 100 В регулюється резистором змінним R6.

  Стабілізоване джерело на 12,6 В призначене для  живлення помножувача і генератора меандру. Прохідний транзистор VТ5 знаходиться на радіаторі всередині приладу і закріплений на корпусі шасі.

  Випрямляч зібраний по мостовій схемі на DD1. ППТ джерела виконаний по двокаскадній схемі підсилювання на транзисторах VТ10, VТ13. 

Навантаженням їх є стабілізатор струму , який виконаний на транзисторі VТ12.

Для зменшення  споживання струму від підсилювача  в схему введений складовий транзистор VТ11.

  Опорна  напруга знімається зі стабілітрона VD15. Конденсатор С5 застосований для усунення генерації джерела . Вихідна напруга 12,6 В регулюється резистором змінним R23.

  Стабілізоване джерело на 6,3 В призначене для  живлення напружень клістронів. Випрямляч  джерела виконаний по двонапівперіодній  схемі на діодах VD5, VD6 встановленні на радіаторі всередині приладу. УПТ джерела 6,3 В виконаний по диференційній схемі підсилювача на транзисторах VТ8 , VТ9. Навантаженням його є стабілізатор струму на транзисторі VТ5. Для зменшення споживання струму від підсилювача в схему введено два складових транзистора VТ4 ,VТ7.Опорна напруга знімається її стабілітрона VD12. Діоди VD13, VD14 застосовані для термокомпенсації. Вихідна напруга 6,3 В регулюється резистором змінним R17. Для зменшення розсіюваної потужності на прохідному транзисторі VТ4 він шунтований резистором R10, який знаходиться в блоці конденсаторів.

  Нестабілізоване джерело на 27 В призначене для  живлення реле. Випрямляч виконаний  по мостовій схемі на вентильному  блоці У1. Конденсатор С11 являється  ємністю фільтра.

  Вставки плавкі FU2, FU3, FU5 – FU10 застосовуються для захисту прилада в умовах несправності.   

  

  

  2.5.Ватметр  М3 – 51. Методика  повірки.

  2.5.1.Операції  повірки.

  Данний  розділ дипломного проекту проводиться  у відповідності з вимогами ГОСТ 8.392 – 80 “ Ваттметры СВЧ малой мощности и их первичные излучительные преобразователи диапазона частот 0,03 – 78,33 Ггц . Методы и средства поверки ”. Періодичність повірки становить один раз на рік.

  При проведенні повірки виконують слідуючі операції повірки :

1. Зовнішній огляд.