專利名稱：一種熱損自動補償終端式水負載微波大功率計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電子測試4義器，尤其和纟效波大功率的測試有關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，幾瓦 幾十千瓦的^b皮大功率的測量，最有效的常用辦法 是水負載，作為終端式測量，把具有一定流速的水注入波導(dǎo)式測量頭， 只要設(shè)計具有80~90dB的衰減段，當微波功率進入測量頭后在其駐 波比p〈1.2的情況下，可以認為，孩b皮功率通過測量頭全部纟皮吸收 了，被吸收的微波功率又熱功轉(zhuǎn)換變成水溫，再通過熱電偶傳感把水 溫變成電量指示，通過交流標準，就得到終端水負載測得的微波功率。
圖l是現(xiàn)有水負載微波大功率計的設(shè)計方案原理圖。 1一一波導(dǎo)式測量頭 2_—帶有指數(shù)變化段的石英玻璃體
3——可調(diào)式交流電加熱器，即校準用交流加熱絲與0. 2級交流功率 測量
4——熱電4禺
5— 一水量調(diào)節(jié)器
6——離心水泵
7— 一下出水箱8——冷風機散熱系統(tǒng) 9一一上回水箱
參見圖1.其工作原理，微波功率RF加到波導(dǎo)式測量頭1上，(也 可以從定向耦合器耦合而來)，波導(dǎo)式測量頭1里裝著流動水的石英 玻璃吸收體2，就開始吸收微波功率，由于石英玻璃吸收體2的前端 做成指數(shù)函數(shù)段，使得輸入射頻RF的駐波比p <1. 2,保證微波功率 幾乎不反射能順利前行與全部被水吸收，石英玻璃吸收體2里的流動 水是由離心水泵6流經(jīng)水量調(diào)節(jié)器5熱電偶、交流加熱器而進入測量 頭的。流經(jīng)測量頭^皮;敞波功率加熱的水進入測熱電偶的出水端，熱電 偶4因此而檢測到水在吸收微波功率后產(chǎn)生的溫差，熱電偶4把溫差 經(jīng)放大到微波功率指示器。熱功當量轉(zhuǎn)換關(guān)系式如下
P=4. 186AVAT
P—一微波功率(焦爾/秒)
△ V——水流量(cm3)
△ V——水溫升(°C ) 導(dǎo)熱系數(shù)1卡/ cm2、 S、 °C
通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器T來調(diào)整件3,施加的交流電壓，從而改變進入 測量頭的水所加的交流加熱功率，使微波功率指示器滿檔的微波功率 通過O. 2級交流功率表校準，此時，微波功率表指示的功率就是終端
式水負載的微波功率。
被二微波加熱的水經(jīng)上回水箱9、冷風機散熱系統(tǒng)8、下出水箱7 后由離心水泵6水泵注入測量頭，完成循環(huán)過^i。后由離心水泵6水泵注入測量頭，完成循環(huán)過程。
圖1所示現(xiàn)有技術(shù)方案對大功率微波測試存在一個熱損誤差問
題，用10千瓦^f茲控管加5KVA五公分波，所產(chǎn)生的熱損誤差，足以造 成15%~ 30%的終端式微波功率計的誤差。
若采用通過式加定向耦合器(以10千瓦微波功率為例)，終端 式損熱引入的誤差，按圖1測量微波功率指示器甚至可以出現(xiàn)負值， 這證明出現(xiàn)超過微波功率100°/ 以上的熱損誤差。 定向耦合器工作原理如圖2。
15— 定向耦合器主線，根據(jù)測量頭量稱確定定向耦合器dB數(shù)。
16— 定向耦合器輔臂輸出端。
12—波導(dǎo)負載體，即主線射頻功率終端主吸收體。 2—石英玻璃體，即測量頭
參見圖2，工作原理射頻功率RF先加到dB數(shù)設(shè)定的定向 耦合器上，定向耦合器按其設(shè)定的耦合dB數(shù)輸出取樣功率供測量 用，射頻功率通過定向耦合器主線15傳輸給終端吸收負載波導(dǎo)負 載體12，設(shè)計使射頻進入波導(dǎo)負載體12終端負載的駐波p〈1.2 則可以i^為功率全吸收。 PR產(chǎn)KPo
K—一定向耦合器 精密衰減頻率特性修正系數(shù)。 P。一 一測量頭直接測得功率
如圖2對10瓧微波功率測量頭石英玻璃體2通過定向耦合器輔 臂輸出端16只用測500W, 95%的微波功率被波導(dǎo)負載體12終端負載由上述可知，熱損的來源很清楚，是被測微波功率被吸收后形成 的水溫，雖通過冷風才幾，^f旦也遠高于室溫，隨孩i波功率加大，其水溫
越高，可以高達70~85°C，這樣的水溫經(jīng)測量頭入水口至出水口產(chǎn) 生的負AT在熱電耦上產(chǎn)生負電信號，應(yīng)該著重指出，這種熱損是個 動態(tài)變量，隨室溫，水量、微波功率的大小不同熱平衡過程，而變化的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有能自動、動態(tài)的、實時的補償熱損 弓1起誤差的終端式水負載微波大功率計。
本發(fā)明的目的是這樣達到的它包括供水系統(tǒng)，測試系統(tǒng)和熱損 補償系統(tǒng)，其中熱損補償系統(tǒng)由測試頭、石英玻璃體、溫差傳感器組 成；測試系統(tǒng)的出水口經(jīng)溫差傳感器與熱損補償系統(tǒng)進水口連接；熱 損補償系統(tǒng)出水口經(jīng)溫差傳感器與供水系統(tǒng)相連接；溫差傳感器與測 試系統(tǒng)的溫差傳感器極性反接后接入測試系統(tǒng)的信號檢測電路。
由上述可知，本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)方案增設(shè)了熱損補償系統(tǒng)，測試 系統(tǒng)的主波導(dǎo)和熱損補償系統(tǒng)的副波導(dǎo)因為結(jié)構(gòu)相同，其基礎(chǔ)水溫產(chǎn) 生的熱損幾乎一樣，由于熱損補償系統(tǒng)的溫差熱偶傳感器極性與測試 系統(tǒng)測量頭的熱偶溫差傳感器極性反接，所以產(chǎn)生負熱損電信號AA 相抵消，以至于不管水流量多大，不管^t波功率多大，不管熱平衡過 程，該系統(tǒng)都能把熱損動態(tài)的實時的抵消掉，而把微波功率檢測出來， 其熱損誤差<0. 7%,達到本發(fā)明的目的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)原理圖2是現(xiàn)有技術(shù)定向耦合器工作原理圖3是本發(fā)明一種實施例原理示意圖。
具體實施例方式
參見圖3,本發(fā)明的供水系統(tǒng)包括回水箱9，降溫管8，出水 箱7，水泵6，水量調(diào)節(jié)閥5，終端負載ll,波導(dǎo)負載體12，波導(dǎo)負 載體12和供水系統(tǒng)的回水箱9相連；測試系統(tǒng)包括測試頭1，石 英玻璃體2,可調(diào)式交流電加熱器3，溫差傳感器4，信號檢測電路 14。溫差傳感器4為熱電偶。
本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增設(shè)熱損補償系統(tǒng)，它由測試頭 10、石英玻璃體13、溫差傳感器41組成；測試系統(tǒng)的出水口經(jīng)溫差 傳感器41與熱損補償系統(tǒng)進水口連接，流經(jīng)石英玻璃體13之后，再 經(jīng)溫差傳感器41流回供水系統(tǒng)；溫差傳感器41與測試系統(tǒng)的溫差傳 感器4電偶極性反接后接入測試系統(tǒng)的信號檢測電路14。
使用時，熱損補償系統(tǒng)內(nèi)的測試頭10不輸入微波加熱能量，由 于熱損補償系統(tǒng)和原測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，其的溫度損耗也和原測試 系統(tǒng)的相近，熱損造成的溫差相近，則在溫差傳感器41上輸出熱損 補償信號，該信號和原溫差傳感器4信號疊加，使熱損獲得了動態(tài)補 償，提高了測試精度。
經(jīng)測試實驗，本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)測試設(shè)備在三種環(huán)境溫度下測試對比數(shù)據(jù)如下
水流量024L/秒 (終端流量) 標準微波功率5KVA 5公分波 環(huán)境溫度28°C ;
本發(fā)明測試結(jié)果 誤差0. 7%帶熱損補償 現(xiàn)有測試設(shè)備測試結(jié)果誤差帶定向耦合器36% 由上述可知，本發(fā)明通過增設(shè)熱損補償系統(tǒng)，使測試的熱損得到
了動態(tài)補償，提高了測量精度，且增設(shè)的熱損補償系統(tǒng)所需部件可以
通用，具有結(jié)構(gòu)簡單，便于實施的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1、一種熱損自動補償終端式水負載微波大功率計，包括供水系統(tǒng)，測試系統(tǒng)和熱損補償系統(tǒng)，其特征是熱損補償系統(tǒng)由測試頭(10)、石英玻璃體(13)、溫差傳感器(41)組成；測試系統(tǒng)的出水口經(jīng)溫差傳感器(4)、(41)與熱損補償系統(tǒng)進水口連接；熱損補償系統(tǒng)出水口，經(jīng)溫差傳感器(41)回接于供水系統(tǒng)；溫差傳感器(41)與測試系統(tǒng)的溫差傳感器(4)熱偶極性反接后接入測試系統(tǒng)的信號檢測電路(14)。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種熱損自動補償終端式水負載微波大功率計，包括供水系統(tǒng)，測試系統(tǒng)和增設(shè)的熱損補償系統(tǒng)，熱損補償系統(tǒng)由測試頭10、石英玻璃體13、溫差傳感器41組成，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和由測試頭1、石英玻璃體2等組成的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，使熱損溫差信號通過溫差傳感器41與測試系統(tǒng)溫差傳感器4反向串聯(lián)，實現(xiàn)了熱損信號的動態(tài)補償，提高了測量精度，具有結(jié)構(gòu)簡單，便于實施的優(yōu)點。
文檔編號G01K7/02GK101566650SQ200810027539
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者方木松, 陳錦棠 申請人:東莞市光華實業(yè)有限公司