微波功率量值傳遞的關(guān)鍵是減小失配誤差。功率的量值傳遞方法大致可分為四類。

①交替連接比較法

交替連接比較法:把標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)和被校功率計(jì)交替接到穩(wěn)定的信號(hào)源上進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的誤差較大,但簡(jiǎn)單易行,在準(zhǔn)確度要求不高的情況下廣泛使用。

②單定向耦合器直接比較法

單定向耦合器直接比較法:利用定向耦合器-功率檢波器組合,提供一個(gè)穩(wěn)幅的低反射系數(shù)的等效信號(hào)源。當(dāng)采用調(diào)配措施后,可使等效信號(hào)源的反射系數(shù)小于0.005,減小失配誤差,然后用功率標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其校準(zhǔn),確定校準(zhǔn)系數(shù)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn),用來單獨(dú)校準(zhǔn)其他功率計(jì)。這種傳遞標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)信號(hào)頻率為18吉赫時(shí)校準(zhǔn)系數(shù)的準(zhǔn)確度可達(dá)到 ±2%左右。這種方法廣泛用于功率量值傳遞(微波功率國(guó)際比對(duì)就是這樣進(jìn)行的)。

③調(diào)配反射計(jì)法

調(diào)配反射計(jì)法:為了有效地消除失配誤差、提高功率測(cè)量和量值傳遞的準(zhǔn)確度,1960年開始采用反射計(jì)法進(jìn)行功率量值傳遞,利用調(diào)配反射計(jì)技術(shù),有效地將入射波與反射波分開以消除失配誤差。但這種方法復(fù)雜,技術(shù)要求很高。

④ 功率方程法

功率方程法:1969年G.F.恩金提出一種描述和計(jì)算微波系統(tǒng)的“功率方程概念”,用傳輸?shù)膬艄β蔬@一基本實(shí)數(shù)參量替代電路理論中的復(fù)數(shù)行波波幅來分析和計(jì)算微波系統(tǒng),放寬了對(duì)均勻波導(dǎo),特別是對(duì)精密同軸接頭的要求,對(duì)失配誤差的修正提出了一個(gè)確定解,克服了電路理論只能估計(jì)失配誤差極限的缺點(diǎn)。功率方程法采用廣義反射計(jì)技術(shù)的校準(zhǔn)系統(tǒng)。它測(cè)量?jī)蓚€(gè)實(shí)數(shù)的失配因子,對(duì)失配誤差進(jìn)行精確修正,測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到±0.2%。 解讀詞條背后的知識(shí)

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      2020-03-090
    • 創(chuàng)作者KjNPH6mThu 濰坊恒信電器有限公司

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      按GB1094.1-1996標(biāo)準(zhǔn)“風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和油泵電動(dòng)機(jī)汲取功率測(cè)量”是電子變壓器的特殊試驗(yàn),因此在電子變壓器出廠時(shí)根據(jù)用戶要求進(jìn)行試驗(yàn)。一、風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)汲取功率測(cè)量在單臺(tái)電子變壓器容量越來越大時(shí),為了冷卻電子變壓器,油浸自冷不能滿足要求時(shí),便使用風(fēng)冷來提高散熱能力,于是就在...

      2019-09-200
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      使用示波器進(jìn)行功率測(cè)量的7大方法

      使用示波器進(jìn)行功率測(cè)量的7大方法_泰克代理商示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見的圖像,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上,就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)(這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工...

      2020-06-230
    • 德國(guó)GMC高美測(cè)儀 高美測(cè)儀(天津)科技有限公司官方帳號(hào),科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

      功率分析儀LMG系列|可靠、精密的功率測(cè)量技術(shù)

      LMG Test Suite CE 符合性測(cè)試系統(tǒng)■ 諧波測(cè)量依據(jù) EN 61000-3■ LMG 系列可靠精密的功率測(cè)量技術(shù)■ 詳細(xì)分析針對(duì)目標(biāo)診斷與優(yōu)化■ 清晰可明所有測(cè)量參數(shù)與數(shù)值■ 文件報(bào)告豐富且可用戶自定義■ 交流源支持所有品牌...

      2020-01-090
    • 德國(guó)GMC高美測(cè)儀 高美測(cè)儀(天津)科技有限公司官方帳號(hào),科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

      這些“眾所周知”的功率測(cè)量參數(shù),它們確切定義你真的知道嗎?

      這篇內(nèi)容是對(duì)一些“眾所周知”的功率測(cè)量參數(shù)的簡(jiǎn)單描述,這些測(cè)量參數(shù)是經(jīng)常用到的,但是事實(shí)上很少的人能記住,他們來自哪里,什么是他們的確切定義。功率分析儀的功率測(cè)量和理論背景直流DC 數(shù)值■單純的信號(hào)一個(gè)信號(hào)最簡(jiǎn)單的情況是一個(gè)信號(hào),它在任何時(shí)間段都不會(huì)改變它的幅值。...

      2020-03-230

功率測(cè)量造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢價(jià)
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
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行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
傳遞 600×600×600(不銹鋼結(jié)構(gòu)) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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傳遞 585×450×490 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 除稅
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時(shí)間
平地機(jī) 功率75kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年4季度信息價(jià)
平地機(jī) 功率220kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年4季度信息價(jià)
坡口機(jī) 功率2.2kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年4季度信息價(jià)
吊管機(jī) 功率240kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年4季度信息價(jià)
平地機(jī) 功率132kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
平地機(jī) 功率150kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
平地機(jī) 功率220kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
吊管機(jī) 功率75kW 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年3季度信息價(jià)
材料名稱 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
(元)
供應(yīng)商 報(bào)價(jià)地區(qū) 最新報(bào)價(jià)時(shí)間
傳遞 傳遞柜|1套 1 查看價(jià)格 東莞市純美空氣凈化科技有限公司 全國(guó)   2020-11-10
傳遞 傳遞窗|1m2 1 查看價(jià)格 深圳市聚騰輝凈化科技有限公司 廣東   2021-11-18
傳遞 傳遞窗600×600|23個(gè) 1 查看價(jià)格 昆山協(xié)多利潔凈系統(tǒng)股份有限公司 湖北  武漢市 2017-09-20
轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量 用于電機(jī)變速器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率試驗(yàn) TR-1|8臺(tái) 1 查看價(jià)格 濟(jì)南金恒翔機(jī)電有限公司 山東  濟(jì)南市 2015-03-29
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傳遞窗裝飾門 傳遞窗裝飾門|2.275m2 3 查看價(jià)格 廣東北元凈化設(shè)備科技有限公司 全國(guó)   2022-04-24
小型氙光傳遞 0.5kw,參數(shù)詳見設(shè)計(jì)說明第4點(diǎn)小型氙光傳遞柜|10個(gè) 3 查看價(jià)格 廣州沃霖實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司 廣東  深圳市 2020-05-18
成品傳遞 1.名稱:成品傳遞2.規(guī)格:600×600×700mm3.其余滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求|1套 3 查看價(jià)格 成都安禾科技有限公司 全國(guó)   2021-07-07

功率測(cè)量的基本方法可分為兩類:一類是直接測(cè)量元、器件的端電壓和通過的電流,通過計(jì)算得出待測(cè)功率,這一類功率計(jì)用于測(cè)量直流或低頻功率;另一類是將電磁能量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的形式,例如熱能、光能等,然后以間接方式測(cè)出功率。這一類功率計(jì)主要應(yīng)用于射頻和微波波段,例如,量熱計(jì)式功率計(jì)、測(cè)熱電阻或變熱電阻功率計(jì)以及光度計(jì)式功率計(jì)等,都是基于能量轉(zhuǎn)換的原理來實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量的。

在直流或低頻段可使用直接按瓦特(W)刻度的瓦特表。在射頻和微波段常采用量熱計(jì)法、測(cè)熱電阻法、微量熱計(jì)法和熱電法、光度計(jì)法等。

功率測(cè)量量熱計(jì)法

將電磁能量轉(zhuǎn)換成熱能來測(cè)量。變換器是感應(yīng)、吸收電磁 能量的負(fù)載,稱為量熱體。負(fù)載吸收功率,使之轉(zhuǎn)換成熱能,從而量熱體溫度上升,檢測(cè)其溫差熱電勢(shì),根據(jù)功率和熱電勢(shì)間的關(guān)系來確定被測(cè)功率。

量熱體有干負(fù)載、流體(水、油等)負(fù)載之分。實(shí)際測(cè)量中常采用替代技術(shù)來校準(zhǔn)溫度測(cè)量裝置,用已知的直流(或低頻)功率來替代被測(cè)射頻或微波功率。量熱式功率計(jì)的工作頻段已達(dá)毫米波段,量程可分別做成大、中、小功率范圍,單個(gè)儀器動(dòng)態(tài)范圍達(dá)30~40分貝,測(cè)量誤差可達(dá)千分之幾。量熱式功率計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、可靠性好、動(dòng)態(tài)范圍大、阻抗匹配好;缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和測(cè)試技術(shù)復(fù)雜,對(duì)環(huán)境溫度和測(cè)試設(shè)備要求苛刻,而且測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。因它能獲得很高的測(cè)量準(zhǔn)確度,世界各國(guó)都采用它作為國(guó)家功率標(biāo)準(zhǔn)。采用自動(dòng)反饋電路可大大縮短測(cè)試時(shí)間,改善測(cè)量的精密度。

量熱式功率計(jì)可分為替代靜止式和替代流動(dòng)式量熱計(jì),其主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)一般到10吉赫(有的可達(dá)18吉赫),波導(dǎo)系統(tǒng)可達(dá)毫米波;量程:靜止式為10毫瓦~1瓦(10瓦),流動(dòng)式量熱計(jì)常用來測(cè)量大功率,例如水負(fù)載量熱計(jì),量程可達(dá)2000瓦;誤差:±3%~±10%;電壓駐波比:1.5左右。靜止量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)靜止不動(dòng)的量熱功率計(jì),它由一個(gè)吸收電磁能量的隔熱負(fù)載和測(cè)量負(fù)載溫升的裝置組成。隔熱負(fù)載與周圍環(huán)境保持完全隔熱,當(dāng)負(fù)載吸收高頻功率時(shí),溫度隨時(shí)間而上升,若測(cè)出負(fù)載在△t時(shí)間內(nèi)的溫升△T,便可求出在該時(shí)間內(nèi)的平均功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)不斷流動(dòng)的量熱功率計(jì),由在液體中將電磁能量轉(zhuǎn)變成熱能的負(fù)載、使液體循環(huán)流動(dòng)的系統(tǒng)以及測(cè)量循環(huán)液體溫差的裝置組成。流動(dòng)的媒質(zhì)由于吸收負(fù)載傳遞的熱量,在液體出口處的溫度將高于入口處的溫度,測(cè)出溫差△T,便可求出被測(cè)功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì)通常用于測(cè)量中功率與大功率;而靜止量熱計(jì)式功率計(jì)常用來測(cè)量小功率。測(cè)量精確度約為0.2~5%。

功率測(cè)量測(cè)熱電阻法

也稱測(cè)輻射熱器法,利用某些對(duì)溫度敏感的電阻元件在吸收電磁能量后阻值變化的特性來測(cè)量功率。常用自動(dòng)平衡電橋的直流或音頻功率來替代測(cè)量射頻或微波功率(圖1)。所用的溫度敏感的電阻元件稱為測(cè)熱電阻,主要有正溫度系數(shù)的鎮(zhèn)流電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。它適用于測(cè)量小功率,經(jīng)功率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。用阻抗法定度效率后來測(cè)定功率,準(zhǔn)確度達(dá)±0.5%,有的國(guó)家用它作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。典型的測(cè)熱電阻功率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸、波導(dǎo)系統(tǒng)為 2.6~40吉赫;量程:10微瓦~10毫瓦;誤差:±(3~5)%;電壓駐波比:1.5左右。

圖中所示為測(cè)熱電阻功率計(jì)原理,RT為熱敏電阻, 它的阻值是溫度的函數(shù)。具有正溫度系數(shù)的稱為測(cè)熱電阻;具有負(fù)溫度系數(shù)的稱為熱變電阻。未加高頻信號(hào)時(shí)RT=R,電橋達(dá)到平衡,電流計(jì)G指示為零。加上高頻信號(hào)時(shí)RT吸收功率,阻值改變,電橋失去平衡,電流計(jì)G偏轉(zhuǎn)。G偏轉(zhuǎn)的大小取決于吸收功率的大小,由此可以通過校準(zhǔn),從電流計(jì)G直接讀出被測(cè)功率。當(dāng)測(cè)量微波波段(分米波、厘米波段等)中、小功率時(shí),常使用由鉍——銻熱電偶和電子電壓表等組成的微波功率計(jì)。

測(cè)熱電阻功率計(jì)是廣泛使用的一種小功率計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小,靈敏度高,響應(yīng)時(shí)間快,使用方便;缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀(主要是鎮(zhèn)流電阻式功率計(jì)),易受環(huán)境溫度影響,寬頻帶阻抗匹配困難。

功率測(cè)量微量熱計(jì)法

用測(cè)熱電阻元件作為量熱體,用量熱計(jì)法原理高準(zhǔn)確度確定測(cè)熱電阻座的有效功率,然后用測(cè)熱電阻座配以高準(zhǔn)確度的電橋來單獨(dú)測(cè)量功率。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高,速度快和使用方便。許多國(guó)家都用它建立小功率國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)確度達(dá)±(0.2~0.5)%。

功率測(cè)量熱電法

借助于熱電元件將電磁能量變?yōu)闊崮懿y(cè)量由于發(fā)熱所形成的 熱電勢(shì),熱電勢(shì)與熱電元件所耗散的射頻與微波功率成正比。熱電元件是耗散射頻或微波能量的負(fù)載,又是將射頻或微波能量轉(zhuǎn)換成直流熱電勢(shì)的熱電偶器件。新型的熱電敏感器和熱電薄膜功率計(jì)已獲得廣泛應(yīng)用。這種功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬(50兆赫~26.5吉赫),動(dòng)態(tài)范圍寬(100微瓦~3瓦),低噪聲零點(diǎn)漂移小,靈敏度高(可達(dá)0.1納瓦),響應(yīng)時(shí)間快和數(shù)字顯示等。缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀,長(zhǎng)期穩(wěn)定性尚待改善。

這些使用熱效應(yīng)法的功率計(jì)與已定度的衰減器或定向耦合器組合起來,可擴(kuò)展功率量程,制成吸收式或通過式中、大功率計(jì)。

隨著電子學(xué)和航天技術(shù)的迅速發(fā)展,脈沖調(diào)制的射頻和微波系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。這類系統(tǒng)的基本參量之一是脈沖峰值功率。脈沖峰值功率是指出現(xiàn)脈沖功率最大值的載波周期內(nèi)的平均功率,而脈沖功率是指在一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的平均功率。對(duì)于理想的矩形脈沖,峰值功率等于脈沖功率。測(cè)量脈沖峰值功率的方法主要有:①從測(cè)量出的平均功率計(jì)算脈沖峰值功率;②峰值檢波法;③鎮(zhèn)流電阻積分微分法;④取樣比較法;⑤陷波法。脈沖峰值功率測(cè)量中準(zhǔn)確度較高的是陷波法,主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)0.95~2.35吉赫,和4.0~4.4吉赫,波導(dǎo)系統(tǒng)8.2~12.4吉赫;量程:10微瓦~10千瓦;準(zhǔn)確度:同軸系統(tǒng)約±3%,波導(dǎo)系統(tǒng)約為±(4~6)%。此外還出現(xiàn)了帶接口的可程控智能功率計(jì),它可與其他儀器組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

功率測(cè)量光度計(jì)法

利用特殊白熾燈作為負(fù)載,吸收功率時(shí)此燈燃明,然后再通過光度計(jì)與50Hz市電電源加熱后的發(fā)光亮度進(jìn)行比較,從而測(cè)得被測(cè)功率。此種比較法測(cè)量功率稱為光度計(jì)法。

光度計(jì)法可用于厘米波段,功率測(cè)量范圍從十分之幾到100瓦,測(cè)量精確度約±10%。

功率測(cè)量概述

單位時(shí)間內(nèi)所完成的功稱為功率。功率測(cè)量是指對(duì)元器件或部件所消耗功率的測(cè)定。

通過功率測(cè)量可確定電路的工作效率,也可以確定信號(hào)發(fā)生器的功率、接收機(jī)的靈敏度以及放大器的增益等參數(shù)。

功率測(cè)量定義

單位時(shí)間內(nèi)所完成的功稱為功率。功率單位"瓦"(W) 表示在 1秒內(nèi)完成1焦耳功所需的功率。實(shí)用中又常用分貝瓦(dBW)表示以1瓦為參考電平來描述功率電平的對(duì)數(shù)式單位;分貝毫瓦(dBm)則表示以1毫瓦為參考電平。如1瓦可記為0分貝瓦或30分貝毫瓦,10微瓦可記為-50分貝瓦或-20分貝毫瓦。在直流或低頻時(shí),常常通過測(cè)量負(fù)載上的電壓U、電流I 和它們之間的相位角φ來代替直接計(jì)算功率:P=UIcosφ

在射頻頻段,大多用電壓來表征電磁能的量,但當(dāng)頻段上升到微波時(shí),在非橫磁波傳輸系統(tǒng)中電壓失去唯一性定義而呈現(xiàn)非單值性,因而又以測(cè)量功率為主?,F(xiàn)代應(yīng)用傳輸橫磁波的同軸線已使頻段擴(kuò)展到18吉赫甚至26.5吉赫以上,為在微波頻段測(cè)量電壓創(chuàng)造了條件,但這并不影響功率測(cè)量在實(shí)際應(yīng)用中的地位。如發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率、微波接收機(jī)的靈敏度、放大器的增益等均以功率電平表征,以功率測(cè)量定標(biāo)。

功率測(cè)量功率計(jì)

功率計(jì)可依測(cè)量方式、工作原理、量程大小、被測(cè)信號(hào)形式和傳輸線類型等進(jìn)行分類。根據(jù)功率計(jì)接入傳輸系統(tǒng)的方式可分為吸收(終端)式和通過式功率計(jì)。

吸收式功率計(jì)是作為被測(cè)系統(tǒng)的終端負(fù)載,吸收輸出功率。

通過式功率計(jì)僅吸收被測(cè)系統(tǒng)中的部分采樣功率。功率測(cè)量靠變換器把電磁能量變換成熱、電、力、光等易于測(cè)量的能量。功率計(jì)依所用的變換器可分為熱效應(yīng)功率計(jì)(如量熱式功率計(jì)、測(cè)熱電阻功率計(jì)和熱電式功率計(jì)等)、有質(zhì)功率計(jì)、電子式功率計(jì)(二極管功率計(jì)和霍耳效應(yīng)功率計(jì))、鐵氧體功率計(jì)和量子干涉效應(yīng)功率計(jì)等。根據(jù)測(cè)量的功率量程可分為小功率計(jì)、中功率計(jì)和大功率計(jì)。一般功率量程小于10毫瓦者為小功率計(jì)、10毫瓦至10瓦者為中功率計(jì),大于10瓦的為大功率計(jì),但限量的劃分尚無嚴(yán)格統(tǒng)一的規(guī)定。根據(jù)被測(cè)信號(hào)形式分為連續(xù)波功率計(jì)和脈沖功率計(jì),根據(jù)傳輸線類型分為同軸功率計(jì)和波導(dǎo)功率計(jì)。

功率計(jì)按量程可分為大功率計(jì)(大于10W)、中功率計(jì)(10mW~10W)和小功率計(jì)(小于10mW)。

功率測(cè)量的基本方法可分為兩類:一類是直接測(cè)量元、器件的端電壓和通過的電流,通過計(jì)算得出待測(cè)功率,這一類功率計(jì)用于測(cè)量直流或低頻功率;另一類是將電磁能量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的形式,例如熱能、光能等,然后以間接方式測(cè)出功率。這一類功率計(jì)主要應(yīng)用于射頻和微波波段,例如,量熱計(jì)式功率計(jì)、測(cè)熱電阻或變熱電阻功率計(jì)以及光度計(jì)式功率計(jì)等,都是基于能量轉(zhuǎn)換的原理來實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量的。

在直流或低頻段可使用直接按瓦特(W)刻度的瓦特表。在射頻和微波段常采用量熱計(jì)法、測(cè)熱電阻法、微量熱計(jì)法和熱電法、光度計(jì)法等。

功率測(cè)量量熱計(jì)法

將電磁能量轉(zhuǎn)換成熱能來測(cè)量。變換器是感應(yīng)、吸收電磁 能量的負(fù)載,稱為量熱體。負(fù)載吸收功率,使之轉(zhuǎn)換成熱能,從而量熱體溫度上升,檢測(cè)其溫差熱電勢(shì),根據(jù)功率和熱電勢(shì)間的關(guān)系來確定被測(cè)功率。

量熱體有干負(fù)載、流體(水、油等)負(fù)載之分。實(shí)際測(cè)量中常采用替代技術(shù)來校準(zhǔn)溫度測(cè)量裝置,用已知的直流(或低頻)功率來替代被測(cè)射頻或微波功率。量熱式功率計(jì)的工作頻段已達(dá)毫米波段,量程可分別做成大、中、小功率范圍,單個(gè)儀器動(dòng)態(tài)范圍達(dá)30~40分貝,測(cè)量誤差可達(dá)千分之幾。量熱式功率計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、可靠性好、動(dòng)態(tài)范圍大、阻抗匹配好;缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和測(cè)試技術(shù)復(fù)雜,對(duì)環(huán)境溫度和測(cè)試設(shè)備要求苛刻,而且測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。因它能獲得很高的測(cè)量準(zhǔn)確度,世界各國(guó)都采用它作為國(guó)家功率標(biāo)準(zhǔn)。采用自動(dòng)反饋電路可大大縮短測(cè)試時(shí)間,改善測(cè)量的精密度。

量熱式功率計(jì)可分為替代靜止式和替代流動(dòng)式量熱計(jì),其主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)一般到10吉赫(有的可達(dá)18吉赫),波導(dǎo)系統(tǒng)可達(dá)毫米波;量程:靜止式為10毫瓦~1瓦(10瓦),流動(dòng)式量熱計(jì)常用來測(cè)量大功率,例如水負(fù)載量熱計(jì),量程可達(dá)2000瓦;誤差:±3%~±10%;電壓駐波比:1.5左右。靜止量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)靜止不動(dòng)的量熱功率計(jì),它由一個(gè)吸收電磁能量的隔熱負(fù)載和測(cè)量負(fù)載溫升的裝置組成。隔熱負(fù)載與周圍環(huán)境保持完全隔熱,當(dāng)負(fù)載吸收高頻功率時(shí),溫度隨時(shí)間而上升,若測(cè)出負(fù)載在△t時(shí)間內(nèi)的溫升△T,便可求出在該時(shí)間內(nèi)的平均功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì),是一種量熱媒質(zhì)不斷流動(dòng)的量熱功率計(jì),由在液體中將電磁能量轉(zhuǎn)變成熱能的負(fù)載、使液體循環(huán)流動(dòng)的系統(tǒng)以及測(cè)量循環(huán)液體溫差的裝置組成。流動(dòng)的媒質(zhì)由于吸收負(fù)載傳遞的熱量,在液體出口處的溫度將高于入口處的溫度,測(cè)出溫差△T,便可求出被測(cè)功率。流動(dòng)量熱計(jì)式功率計(jì)通常用于測(cè)量中功率與大功率;而靜止量熱計(jì)式功率計(jì)常用來測(cè)量小功率。測(cè)量精確度約為0.2~5%。

功率測(cè)量測(cè)熱電阻法

也稱測(cè)輻射熱器法,利用某些對(duì)溫度敏感的電阻元件在吸收電磁能量后阻值變化的特性來測(cè)量功率。常用自動(dòng)平衡電橋的直流或音頻功率來替代測(cè)量射頻或微波功率(圖1)。所用的溫度敏感的電阻元件稱為測(cè)熱電阻,主要有正溫度系數(shù)的鎮(zhèn)流電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。它適用于測(cè)量小功率,經(jīng)功率標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。用阻抗法定度效率后來測(cè)定功率,準(zhǔn)確度達(dá)±0.5%,有的國(guó)家用它作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。典型的測(cè)熱電阻功率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸、波導(dǎo)系統(tǒng)為 2.6~40吉赫;量程:10微瓦~10毫瓦;誤差:±(3~5)%;電壓駐波比:1.5左右。

圖中所示為測(cè)熱電阻功率計(jì)原理,RT為熱敏電阻, 它的阻值是溫度的函數(shù)。具有正溫度系數(shù)的稱為測(cè)熱電阻;具有負(fù)溫度系數(shù)的稱為熱變電阻。未加高頻信號(hào)時(shí)RT=R,電橋達(dá)到平衡,電流計(jì)G指示為零。加上高頻信號(hào)時(shí)RT吸收功率,阻值改變,電橋失去平衡,電流計(jì)G偏轉(zhuǎn)。G偏轉(zhuǎn)的大小取決于吸收功率的大小,由此可以通過校準(zhǔn),從電流計(jì)G直接讀出被測(cè)功率。當(dāng)測(cè)量微波波段(分米波、厘米波段等)中、小功率時(shí),常使用由鉍--銻熱電偶和電子電壓表等組成的微波功率計(jì)。

測(cè)熱電阻功率計(jì)是廣泛使用的一種小功率計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小,靈敏度高,響應(yīng)時(shí)間快,使用方便;缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀(主要是鎮(zhèn)流電阻式功率計(jì)),易受環(huán)境溫度影響,寬頻帶阻抗匹配困難。

功率測(cè)量微量熱計(jì)法

用測(cè)熱電阻元件作為量熱體,用量熱計(jì)法原理高準(zhǔn)確度確定測(cè)熱電阻座的有效功率,然后用測(cè)熱電阻座配以高準(zhǔn)確度的電橋來單獨(dú)測(cè)量功率。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高,速度快和使用方便。許多國(guó)家都用它建立小功率國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)確度達(dá)±(0.2~0.5)%。

功率測(cè)量熱電法

借助于熱電元件將電磁能量變?yōu)闊崮懿y(cè)量由于發(fā)熱所形成的 熱電勢(shì),熱電勢(shì)與熱電元件所耗散的射頻與微波功率成正比。熱電元件是耗散射頻或微波能量的負(fù)載,又是將射頻或微波能量轉(zhuǎn)換成直流熱電勢(shì)的熱電偶器件。新型的熱電敏感器和熱電薄膜功率計(jì)已獲得廣泛應(yīng)用。這種功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬(50兆赫~26.5吉赫),動(dòng)態(tài)范圍寬(100微瓦~3瓦),低噪聲零點(diǎn)漂移小,靈敏度高(可達(dá)0.1納瓦),響應(yīng)時(shí)間快和數(shù)字顯示等。缺點(diǎn)是過載能力差,容易燒毀,長(zhǎng)期穩(wěn)定性尚待改善。

這些使用熱效應(yīng)法的功率計(jì)與已定度的衰減器或定向耦合器組合起來,可擴(kuò)展功率量程,制成吸收式或通過式中、大功率計(jì)。

隨著電子學(xué)和航天技術(shù)的迅速發(fā)展,脈沖調(diào)制的射頻和微波系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。這類系統(tǒng)的基本參量之一是脈沖峰值功率。脈沖峰值功率是指出現(xiàn)脈沖功率最大值的載波周期內(nèi)的平均功率,而脈沖功率是指在一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的平均功率。對(duì)于理想的矩形脈沖,峰值功率等于脈沖功率。測(cè)量脈沖峰值功率的方法主要有:①從測(cè)量出的平均功率計(jì)算脈沖峰值功率;②峰值檢波法;③鎮(zhèn)流電阻積分微分法;④取樣比較法;⑤陷波法。脈沖峰值功率測(cè)量中準(zhǔn)確度較高的是陷波法,主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率范圍:同軸系統(tǒng)0.95~2.35吉赫,和4.0~4.4吉赫,波導(dǎo)系統(tǒng)8.2~12.4吉赫;量程:10微瓦~10千瓦;準(zhǔn)確度:同軸系統(tǒng)約±3%,波導(dǎo)系統(tǒng)約為±(4~6)%。此外還出現(xiàn)了帶接口的可程控智能功率計(jì),它可與其他儀器組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

功率測(cè)量光度計(jì)法

利用特殊白熾燈作為負(fù)載,吸收功率時(shí)此燈燃明,然后再通過光度計(jì)與50Hz市電電源加熱后的發(fā)光亮度進(jìn)行比較,從而測(cè)得被測(cè)功率。此種比較法測(cè)量功率稱為光度計(jì)法。

光度計(jì)法可用于厘米波段,功率測(cè)量范圍從十分之幾到100瓦,測(cè)量精確度約±10%。

微波功率量值傳遞的關(guān)鍵是減小失配誤差。功率的量值傳遞方法大致可分為四類。

①交替連接比較法

交替連接比較法:把標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)和被校功率計(jì)交替接到穩(wěn)定的信號(hào)源上進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的誤差較大,但簡(jiǎn)單易行,在準(zhǔn)確度要求不高的情況下廣泛使用。

②單定向耦合器直接比較法

單定向耦合器直接比較法:利用定向耦合器-功率檢波器組合,提供一個(gè)穩(wěn)幅的低反射系數(shù)的等效信號(hào)源。當(dāng)采用調(diào)配措施后,可使等效信號(hào)源的反射系數(shù)小于0.005,減小失配誤差,然后用功率標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其校準(zhǔn),確定校準(zhǔn)系數(shù)后可作為傳遞標(biāo)準(zhǔn),用來單獨(dú)校準(zhǔn)其他功率計(jì)。這種傳遞標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)信號(hào)頻率為18吉赫時(shí)校準(zhǔn)系數(shù)的準(zhǔn)確度可達(dá)到 ±2%左右。這種方法廣泛用于功率量值傳遞(微波功率國(guó)際比對(duì)就是這樣進(jìn)行的)。

③調(diào)配反射計(jì)法

調(diào)配反射計(jì)法:為了有效地消除失配誤差、提高功率測(cè)量和量值傳遞的準(zhǔn)確度,1960年開始采用反射計(jì)法進(jìn)行功率量值傳遞,利用調(diào)配反射計(jì)技術(shù),有效地將入射波與反射波分開以消除失配誤差。但這種方法復(fù)雜,技術(shù)要求很高。

④ 功率方程法

功率方程法:1969年G.F.恩金提出一種描述和計(jì)算微波系統(tǒng)的"功率方程概念",用傳輸?shù)膬艄β蔬@一基本實(shí)數(shù)參量替代電路理論中的復(fù)數(shù)行波波幅來分析和計(jì)算微波系統(tǒng),放寬了對(duì)均勻波導(dǎo),特別是對(duì)精密同軸接頭的要求,對(duì)失配誤差的修正提出了一個(gè)確定解,克服了電路理論只能估計(jì)失配誤差極限的缺點(diǎn)。功率方程法采用廣義反射計(jì)技術(shù)的校準(zhǔn)系統(tǒng)。它測(cè)量?jī)蓚€(gè)實(shí)數(shù)的失配因子,對(duì)失配誤差進(jìn)行精確修正,測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到±0.2%。

功率測(cè)量量值傳遞常見問題

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功率測(cè)量定義

單位時(shí)間內(nèi)所完成的功稱為功率。功率單位“瓦”(W) 表示在 1秒內(nèi)完成1焦耳功所需的功率。實(shí)用中又常用分貝瓦(dBW)表示以1瓦為參考電平來描述功率電平的對(duì)數(shù)式單位;分貝毫瓦(dBm)則表示以1毫瓦為參考電平。如1瓦可記為0分貝瓦或30分貝毫瓦,10微瓦可記為-50分貝瓦或-20分貝毫瓦。在直流或低頻時(shí),常常通過測(cè)量負(fù)載上的電壓U、電流I 和它們之間的相位角φ來代替直接計(jì)算功率:P=UIcosφ

在射頻頻段,大多用電壓來表征電磁能的量,但當(dāng)頻段上升到微波時(shí),在非橫磁波傳輸系統(tǒng)中電壓失去唯一性定義而呈現(xiàn)非單值性,因而又以測(cè)量功率為主?,F(xiàn)代應(yīng)用傳輸橫磁波的同軸線已使頻段擴(kuò)展到18吉赫甚至26.5吉赫以上,為在微波頻段測(cè)量電壓創(chuàng)造了條件,但這并不影響功率測(cè)量在實(shí)際應(yīng)用中的地位。如發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率、微波接收機(jī)的靈敏度、放大器的增益等均以功率電平表征,以功率測(cè)量定標(biāo)。

功率測(cè)量功率計(jì)

功率計(jì)可依測(cè)量方式、工作原理、量程大小、被測(cè)信號(hào)形式和傳輸線類型等進(jìn)行分類。根據(jù)功率計(jì)接入傳輸系統(tǒng)的方式可分為吸收(終端)式和通過式功率計(jì)。

吸收式功率計(jì)是作為被測(cè)系統(tǒng)的終端負(fù)載,吸收輸出功率。

通過式功率計(jì)僅吸收被測(cè)系統(tǒng)中的部分采樣功率。功率測(cè)量靠變換器把電磁能量變換成熱、電、力、光等易于測(cè)量的能量。功率計(jì)依所用的變換器可分為熱效應(yīng)功率計(jì)(如量熱式功率計(jì)、測(cè)熱電阻功率計(jì)和熱電式功率計(jì)等)、有質(zhì)功率計(jì)、電子式功率計(jì)(二極管功率計(jì)和霍耳效應(yīng)功率計(jì))、鐵氧體功率計(jì)和量子干涉效應(yīng)功率計(jì)等。根據(jù)測(cè)量的功率量程可分為小功率計(jì)、中功率計(jì)和大功率計(jì)。一般功率量程小于10毫瓦者為小功率計(jì)、10毫瓦至10瓦者為中功率計(jì),大于10瓦的為大功率計(jì),但限量的劃分尚無嚴(yán)格統(tǒng)一的規(guī)定。根據(jù)被測(cè)信號(hào)形式分為連續(xù)波功率計(jì)和脈沖功率計(jì),根據(jù)傳輸線類型分為同軸功率計(jì)和波導(dǎo)功率計(jì)。

功率計(jì)按量程可分為大功率計(jì)(大于10W)、中功率計(jì)(10mW~10W)和小功率計(jì)(小于10mW)。

功率測(cè)量量值傳遞文獻(xiàn)

實(shí)驗(yàn)六__微波功率測(cè)量和衰減測(cè)量 實(shí)驗(yàn)六__微波功率測(cè)量和衰減測(cè)量

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亞美微波 YAMEI MICROWAVE - 26 - 實(shí)驗(yàn)六 微波功率測(cè)量和衰減測(cè)量 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?熟悉微波功率測(cè)量的原理, 掌握利用微波功率計(jì)測(cè)量微波功率的方法。 熟悉 可變衰減器的工作原理,掌握可變衰減器的使用方法及其應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 利用可變衰減器衰減量的改變使微波功率計(jì)獲得的功率發(fā)生變化, 掌握微波 功率測(cè)量的方法。了解信號(hào)源工作狀態(tài)“等幅” 、“方波”時(shí)微波功率的變化。 三、實(shí)驗(yàn)原理 在微波范圍內(nèi),功率和衰減是重要的基本量數(shù)據(jù)。 1. GX2C微波功率計(jì) 微波波段功率的測(cè)量方法不同于低頻功率的測(cè)量方法。 低頻功率的測(cè)量是通 過電壓、電流和阻抗的測(cè)量來實(shí)現(xiàn)的。 微波功率測(cè)量一般是通過各種換能元件 (或 檢測(cè)元件)把微波功率變換為易于直接測(cè)量的其它能量形式 (如熱能、低頻電能 等)再進(jìn)行測(cè)量。微波功率計(jì)按靈敏度和測(cè)量范圍可分為大功率計(jì)、 中功率計(jì)和 小功率計(jì)。按用途微

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基于定向耦合器的高頻功率測(cè)量 基于定向耦合器的高頻功率測(cè)量

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為實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)大功率的準(zhǔn)確測(cè)量和有效保護(hù),詳細(xì)闡述了定向耦合器的原理、參數(shù)標(biāo)定和功率測(cè)量方法,并以該方法測(cè)試已有的發(fā)射機(jī)輸出功率。從測(cè)試結(jié)果分析得出,該方法具有安裝簡(jiǎn)易、精度高、可動(dòng)態(tài)標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)。通過在高頻功率源與諧振加速腔之間安裝定向同軸耦合器,經(jīng)測(cè)量標(biāo)定后,可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量出功率源的輸出功率、駐波比,將測(cè)量結(jié)果反饋給控保和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后,可完成在線大功率測(cè)量和設(shè)備的可靠控制與保護(hù)。

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本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目 審核 。

中文名稱
核功率測(cè)量
英文名稱
nuclear power instrumentation
定  義
通過測(cè)量反應(yīng)堆中子注量率,再換算成功率的間接測(cè)量方法。反應(yīng)堆從臨界至滿功率狀態(tài)的中子注量率水平一般變化十多個(gè)數(shù)量級(jí),因而通過測(cè)量其分源區(qū)、中間區(qū)和功率區(qū)三個(gè)交界處相互疊加的測(cè)量區(qū)段來實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用學(xué)科
電力(一級(jí)學(xué)科),核電(二級(jí)學(xué)科)

【學(xué)員問題】有功功率測(cè)量?

【解答】測(cè)量有功功率的儀表稱為有功功率表,簡(jiǎn)稱功率表,或功率計(jì)、瓦特計(jì)、瓦特表等。

功率計(jì)可分為:直流功率計(jì)、工頻功率計(jì)和變頻功率計(jì)。由于直流功率等于電壓和電流的簡(jiǎn)單乘積,實(shí)際測(cè)量中,一般采用電壓表和電流表替代。工頻功率計(jì)是應(yīng)用較普遍的功率計(jì),常說的功率計(jì)一般都是指工頻功率計(jì)。變頻功率計(jì)是21世紀(jì)變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。其測(cè)量對(duì)象為變頻電量,變頻電量是指用于傳輸功率的,并且滿足下述條件之一的交流電量:

1、信號(hào)頻譜僅包含一種頻率成分,而頻率不局限于工頻的交流電信號(hào)。

2、信號(hào)頻譜包含兩種或更多的被關(guān)注的頻率成分的電信號(hào)。

變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能等。

除了變頻器輸出的PWM波,二極管整流的變頻器輸入的電流波形,直流斬波器輸出的電壓波形,變壓器空載的輸入電流波形等,均含有較大的諧波。

由于變頻電量的頻率成分復(fù)雜,變頻功率計(jì)的測(cè)量一般包括基波有功功率(簡(jiǎn)稱基波功率)、諧波有功功率(簡(jiǎn)稱諧波功率)、總有功功率等,相比工頻功率計(jì)而言,其功能較多,技術(shù)較復(fù)雜,一般稱為變頻功率分析儀或?qū)掝l功率分析儀,部分高精度功率分析儀也適用于變頻電量測(cè)量。

變頻功率分析儀可以作為工頻功率分析儀使用,除此之外,一般還需滿足下述要求:

1、滿足必要的帶寬要求,并且采樣頻率應(yīng)高于儀器帶寬的兩倍。

2、要求分析儀在較寬的頻率范圍之內(nèi),精度均能滿足一定的要求。

3、具備傅里葉變換功能,可以分離信號(hào)的基波和諧波。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。

功率電阻功率測(cè)量

功率測(cè)量用于測(cè)量電氣設(shè)備消耗的功率,廣泛應(yīng)用于家用電器、照明設(shè)備、工業(yè)用機(jī)器等研究開發(fā)或生產(chǎn)線等領(lǐng)域中。本文重點(diǎn)介紹了幾種功率測(cè)量的方法及其具體應(yīng)用。

1功率測(cè)量技術(shù)

測(cè)量功率有4種方法:

(1)二極管檢測(cè)功率法

(2)等效熱功耗檢測(cè)法

(3)真有效值/直流(TRMS/DC)轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法

(4)對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法。

下面分別介紹這4種方法并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較。

1.1 利用二極管檢測(cè)功率法

用二極管檢測(cè)輸入功率的電路如圖l所示,圖1(a)為簡(jiǎn)單的半波整流、濾波電路,該電路的總輸入電阻為50Ω。D為整流管,C為濾波電容。射頻輸入功率PIN經(jīng)過整流濾波后得到輸出電壓U0。但是當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時(shí)U0會(huì)顯著變化。圖1(b)為經(jīng)過改進(jìn)后的二極管檢測(cè)輸入功率的電路,該電路增加了溫度補(bǔ)償二極管D2,可對(duì)二極管D1的整流電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。二極管具有負(fù)的溫度系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí)D1的壓降會(huì)減小,但D2的壓降也同樣地減小,最終使輸出電壓仍保持穩(wěn)定。

需要指出,二極管檢測(cè)電路是以平均值為響應(yīng)的,它并不能直接測(cè)量輸入功率的有效值,而是根據(jù)正弦波有效值與平均值的關(guān)系來間接測(cè)量有效值功率的。顯然,當(dāng)被測(cè)波形不是正弦波時(shí),波峰因數(shù)就不等于1.4142,此時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。

1.2 等效熱功耗檢測(cè)法

等效熱功耗檢測(cè)法的電路如圖2所示。它是把一個(gè)未知的交流信號(hào)的等效熱量和一個(gè)直流參考電壓的有效熱量進(jìn)行比較。當(dāng)信號(hào)電阻(R1)與參考電阻(R2)的溫度差為零時(shí),這兩個(gè)電阻的功耗是相等的,因此未知信號(hào)電壓的有效值就等于直流參考電壓的有效值。R1、R2為匹配電阻,均采用低溫度系數(shù)的電阻,二者的電壓降分別為KU1和KU0。為了測(cè)量溫差,在R1、R2附近還分別接著電壓輸出式溫度傳感器A、B,亦可選用兩支熱電偶來測(cè)量溫差。在R1和R2上還分別串聯(lián)著過熱保護(hù)電阻。

盡管等效熱功耗檢測(cè)法的原理非常簡(jiǎn)單,但在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn),并且這種檢測(cè)設(shè)備的價(jià)格非常昂貴。

1.3 真有效值/直流(TRMS/DC)轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法

真有效值/直流轉(zhuǎn)換檢測(cè)功率法的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果與被測(cè)信號(hào)的波形無關(guān),這就是"真正有效值"的含義。因此,它能準(zhǔn)確測(cè)量任意波形的真有效值功率。測(cè)量真有效值功率的第一種方法是采用單片真有效值/直流轉(zhuǎn)換器(例如AD636型),首先測(cè)量出真有效值電壓電平,然后轉(zhuǎn)換成其真有效值功率電平。

另一種測(cè)量真有效值功率的電路框圖如圖3所示,該電路所對(duì)應(yīng)的典型產(chǎn)品為AD8361型單片射頻真有效值功 率檢測(cè)系統(tǒng)集成電路。U1 為射頻信號(hào)輸入端,U0為直流電壓輸出端。US端接2.7~5.5V電源,COM為公共地。IREF為基準(zhǔn)工作方式選擇端,PWDN為休眠模式控制端。FLTR為濾波器引出端,在該端與US端之間并聯(lián)一只電容器,可降低濾波器的截止頻率。SREF為電源基準(zhǔn)控制端。

從U1端輸入的射頻有效值電壓為U1,經(jīng)過平片器1產(chǎn)生一個(gè)與U12成比例的脈動(dòng)電流信號(hào)i,該電流信號(hào)通過由內(nèi)部電阻R1和電容C構(gòu)成的平方律檢波器獲得均方值電壓U12,輸入到誤差放大器的同相輸入端。利用平方器2與誤差放大器可構(gòu)成一個(gè)閉合的負(fù)反饋電路,將負(fù)反饋信號(hào)加到誤差放大器的反相輸入端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。當(dāng)閉環(huán)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),輸出電壓U0(DC)就與輸入有效值功率PIN成正比。有關(guān)系式

式中:k為真有效值/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓靈敏度,AD8361的k=7.5 mV/dBm。

這種檢測(cè)方法有以下優(yōu)點(diǎn):第一,由于兩個(gè)平方器完全相同,因此在改變量程時(shí)不影響轉(zhuǎn)換精度;第二,當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),兩個(gè)平方器能互相補(bǔ)償,使輸出電壓保持穩(wěn)定;第三,所用平方器的頻帶非常寬,可從直流一直到微波頻段。

1.4 對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法

對(duì)數(shù)放大檢測(cè)器是由多級(jí)對(duì)數(shù)放大器構(gòu)成的,其電路框圖如圖4所示。圖4中共有5個(gè)對(duì)數(shù)放大器(A~E),每個(gè)對(duì)數(shù)放大器的增益為20dB(即電壓放大系數(shù)為lO倍),最大輸出電壓被限制在為lV。因此,對(duì)數(shù)放大器的斜率ks=lV/20dB,即50mV/dB。5個(gè)對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓分別經(jīng)過檢波器送至求和器(∑),再經(jīng)過低通濾波器獲得輸出電壓U0。對(duì)數(shù)放大器能對(duì)輸入交流信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算,其輸出電壓與kS、PIN的關(guān)系式為:

式中:b為截距,即對(duì)應(yīng)于輸出電壓為零時(shí)的輸入功率電平值。

普通對(duì)數(shù)放大器的特性曲線僅適用于正弦波輸入信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)不是正弦波時(shí),特性曲線上的截距會(huì)發(fā)生變化,從而影響到輸出電壓值。此時(shí)應(yīng)對(duì)輸出讀數(shù)進(jìn)行修正。需要指出,盡管ADI公司生產(chǎn)的AD8362型單片射頻真有效值功率檢測(cè)器也屬于對(duì)數(shù)檢測(cè)功率法,但它通過采用獨(dú)特的專利技術(shù)能適用于任何輸入信號(hào)波形,并且特性曲線上的截距不隨輸入信號(hào)而變化。

2 單片直流功率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

MAX42ll 屬于低成本、低功耗、高端直流功率/電流測(cè)量系統(tǒng),它是利用精密電流檢測(cè)放大器來測(cè)量負(fù)載電流,再利用模擬乘法器來計(jì)算功率的,因此并不影響負(fù)載的接地通路,特別適合測(cè)量電池供電系統(tǒng)的功率及電流值。檢測(cè)功率和電流的最大誤差均低于±1.5%,頻率帶寬為220kHz。被測(cè)源電壓的范嗣是4-28v。檢測(cè)電流時(shí)的滿量程電壓為100mV或150mV。電源電壓范嗣是2.7~5.5V,工作電流為670μA(典型值)。

MAX42ll A/B/C的簡(jiǎn)化電路如圖5所示, 主要包括精密電流檢測(cè)放大器,25:1的電阻分壓器,模擬乘法器。外圍電路包括被測(cè)的4~28V源電壓,2.7~5.5V的芯片工作電壓,電流檢測(cè)電阻RSENSE和負(fù)載。其測(cè)量原理是利用精密電流檢測(cè)放大器來檢測(cè)負(fù)載電流,獲得與該電流成正比的模擬電壓,再將該電壓加至模擬乘法器,將負(fù)載電流與源電壓相乘后,從POUT端輸出與負(fù)載功率成正比的電壓。令功率檢測(cè)放大器的增益為G,RSENSE上的電壓為 USENSE,RS+引腳的源電壓為URS+,則有MAX42l1A/B/C內(nèi)部的分壓器電阻,接到RS+端和模擬乘法器的輸入端。這種設(shè)計(jì)可精確測(cè)量電源負(fù)載的功率并為電源(例如電池)提供保護(hù)。從POUT端、IOUT端輸出的功率信號(hào)和電流信號(hào),可分別經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器送至單片機(jī)。理想情況下,最大負(fù)載電流在RSENSE兩端產(chǎn)生滿量程檢測(cè)電壓。選擇合適的增益,使電流檢測(cè)放大器既能獲得最大輸出電壓,又不會(huì)出現(xiàn)飽和。在計(jì)算 RSENSE的最大值時(shí),應(yīng)使RS+端與RS一端之間的差分電壓不超過滿量程檢測(cè)電壓。適當(dāng)增加RSENSE的電阻值,可提高USENSE,有助于減小輸出誤差。

3 單片真有效值射頻功率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

對(duì)通信系統(tǒng)的要求是在發(fā)送端必須確保功率放大器能滿足發(fā)射的需要,并且輸出功率不超過規(guī)定指標(biāo),否則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。因此,在發(fā)射機(jī)電路中必須增加射頻功率測(cè)量和功率控制電路。同樣,射頻功率測(cè)量對(duì)接收機(jī)也是必不可少的。根據(jù)有效值定義所計(jì)算出的功率就稱為"真有效值功率"(True Root Mean Square Power),簡(jiǎn)稱"真功率"(True Power)。由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)具有恒定的負(fù)載和阻抗源(通常為50Ω),因此只需知道有效值電壓就能計(jì)算出功率,即可將功率測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)有效值電壓的測(cè)量。

傳統(tǒng)的射頻功率計(jì)或射頻檢測(cè)系統(tǒng)的電路復(fù)雜,集成度很低。最近,美國(guó)ADI公司相繼推出AD8361、AD8362和AD8318型全集成化的單片射頻真有效值功率測(cè)量系統(tǒng),不僅能精確測(cè)量射頻(RF)功率,還可測(cè)量中頻(IF)、低頻(LF)功率。

AD8318是采用將晶片絕緣硅與超高速互補(bǔ)雙極型相結(jié)合的高速硅鍺制造工藝而制成的單片射頻功率測(cè)量系統(tǒng)。其內(nèi)部解調(diào)式對(duì)數(shù)放大器的輸出電壓與被測(cè)功率成正比,能精確測(cè)量1MHz~8GHz的射頻功率。適合測(cè)量于機(jī)和無線LAN基站的無線輸出功率。AD8318不僅遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品,而且比模塊式測(cè)量系統(tǒng)具有更高的性價(jià)比,比采用二極管檢測(cè)功率法的精度更高。AD8318集高精度、低噪聲、寬動(dòng)態(tài)范圍等優(yōu)點(diǎn)于一身。AD8318在高達(dá)5.8GHz的輸入頻率下,測(cè)量精度優(yōu)于±ldB,動(dòng)態(tài)范圍是55dB;在8GHz時(shí)精度優(yōu)于±3dB,動(dòng)態(tài)范圍超過58dB。而輸出噪聲僅為

它采用對(duì)數(shù)放大檢測(cè)功率法,對(duì)數(shù)斜率的額定值為一25mV/dB,并可通過改變UOUT、USET引腳之間反饋電壓的比例系數(shù)來進(jìn)行凋整。在從IN+端輸入信號(hào)時(shí),截距功率電平為一25dB。AD8318的典型應(yīng)用電路如圖6所示。

AD8318是專為測(cè)量高達(dá)8 GHz的射頻功率而設(shè)計(jì)的,因此保持IN+、IN一引腳之間及各功能單元電路的絕緣性至關(guān)重要。AD8318的正電源端UPSI、UPS0必須接相同的電壓,由UPSI端為輸入電路提供偏置電壓,由UPSO端為UOUT端的低噪聲輸出驅(qū)動(dòng)器提供偏置電壓。AD8318內(nèi)部還有一些獨(dú)立的公共地。CMOP被用作輸出驅(qū)動(dòng)器的公共地。所有公共地應(yīng)接到低阻抗的印制扳地線區(qū)。允許電源電壓范圍是4.5~5.5V。C3~C6為電源退耦電容,應(yīng)盡量靠近電源引腳和地。

AD8318采用交流耦合、單端輸入方式。當(dāng)輸入信號(hào)頻率為lMHz~8GHz時(shí),接在IN+、IN一端的耦合電容(C1、C2)可采用0402規(guī)格的 lnF表面封裝式瓷片電容,耦合電容應(yīng)靠近IN+、IN-引腳。外部分流電阻R1(52.3Ω)與IN+端相配合,可提供一個(gè)具有足夠帶寬的50Ω匹配阻抗。AD8318的輸出電壓可直接送給數(shù)字電壓表(DVM),亦可送至帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)(μC)。

4結(jié)語

本文詳細(xì)介紹了常用的4種功率測(cè)量方法,并提供了直流功率測(cè)量系統(tǒng)和射頻功率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

5常見家用電器電功率

空調(diào) 1500W

微波爐1000W 左右

電爐一般大于1000W

電熱水器一般大于1000W

吸塵器800W

電吹風(fēng)500W

電熨斗500W

洗衣機(jī)小于500W

電視機(jī)200W

電腦200W

抽油煙機(jī)140W

電冰箱100W

電扇100W

手電筒0.5W

計(jì)算器0.5mW

電子表0.01mW

概念

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