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：
本實用新型屬于一種電子測試儀器，尤其和^f效波大功率的測試有關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，幾瓦-幾十千瓦的微波大功率的測量，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式測量頭，
只要設計具有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，微波功率通過測量頭全部被吸收 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^b皮大功率計的設計方案原理圖。 1一一波導式測量頭
2— 一帶有指數(shù)變化段的石英玻璃體
3— 一可調(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——冷風坤幾散熱系統(tǒng)
9——上回水箱
參見圖l.其工作原理，微波功率RF加到波導式測量頭1上，(也 可以從定向耦合器耦合而來)，波導式測量頭1里裝著流動水的石英 玻璃吸收體2，就開始吸收^b皮功率，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)測量頭輛:孩《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—一水流量(cm3)
△ V— —水溫升(。C ) 導熱系數(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IO千瓦磁控管加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):&定的定向 耦合器上，定向耦合器按其設定的耦合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負 載體12，設計使射頻進入波導負載體12終端負載的駐波p〈1.2 則可以認為功率全吸收。 PRF=KP0
K一一定向耦合器 精密衰減頻率特性修正系數(shù)。 P?！獪y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%的微波功率被波導負載體12終端負載吸收。
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，雖通過冷風機，但也遠高于室溫，隨^f敖波功率加大，其水溫
越高，可以高達70~85匸，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。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種具有能自動、動態(tài)的、實時的補償 熱損引起誤差的終端式水負載微波大功率計。
本實用新型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，本實用新型比現(xiàn)有技術(shù)方案增設了熱損補償系統(tǒng)， 測試系統(tǒng)的主波導和熱損補償系統(tǒng)的副波導因為結(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 是反相抵消，以至于不管水流量多大，不管微波功率多大，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%,達到本實用新型的目的。


圖l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是本實用新型一種實施例原理示意圖。
具體實施方式
參見圖3，本實用新型的供水系統(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,波導負栽體12,波 導負載體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。
本實用新型在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增設熱損補償系統(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，本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)測試設備在三種環(huán)境溫度下
測試對比數(shù)據(jù)如下
水流量G24L/秒 標準纟效波功率5KVA 環(huán)境溫度28°C ;
(終端流量) 5公分波
本實用新型測試結(jié)果 誤差0. 7%帶熱損補償 現(xiàn)有測試設備測試結(jié)果誤差帶定向耦合器36% 由上述可知，本實用新型通過增設熱損補償系統(tǒng)，使測試的熱損
得到了動態(tài)補償，提高了測量精度，且增設的熱損補償系統(tǒng)所需部件
可以通用，具有結(jié)構(gòu)筒單，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)。
專利摘要本實用新型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G01R31/00GK201196665SQ20082004664
公開日2009年2月18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