Эталоны в области измерения параметров интенсивности электромагнитных колебаний, страница 2

4.1.2 Основные методы точного измерения (воспроизведения) напряжения переменного тока

Существует несколько методов точного измерения СКЗ переменного напряжения. Первый основывается на дискретизации сигнала, измерении мгновенных значений с последующей цифровой обработкой и вычислении по формуле (4.4). В этом направлении в последние годы достигнуты высокие результаты даже в серийных приборах, например в HP3458A (фирма Hewlett-Packard, США), где наименьшая погрешность не превышает 0,01%.

Второй, пригодный для чисто гармонического сигнала или другого с точно известной формой, заключается в измерении амплитуды переменного напряжения и последующем пересчете в СКЗ. Этот способ применяется в компенсационных вольтметрах, где в предположении синусоидальности напряжения вычисляется СКЗ по формуле (4.5)

.

Третий базируется на компарировании тепловых энергий (мощностей) при воздействии на термопреобразователь измеряемого переменного и известного постоянного напряжения.

Первые два способа имеют ряд известных недостатков и характерных источников погрешностей, ограничивающих их точность и возможности использования в эталонных средствах, поэтому, не останавливаясь на них более подробно, отметим, что наибольшее распространение для точных измерений параметров интенсивности излучения любого типа получил метод теплового компарирования. Согласно закону сохранения энергии при полном преобразовании равные количества тепла соответствуют одинаковым энергиям независимо от вида излучения. Благодаря этому сравнивается энергия переменного тока с энергией постоянного тока. Метод обеспечивает единство единиц напряжения, тока, мощности при различных длинах волн, обеспечивая их привязку к тем же единицам на постоянном токе. Параметры постоянного тока, в частности, напряжение, определяются с необходимой точностью на базе эффекта Джозефсона, рассмотренном выше.

Диапазон частот, в котором обычно создают эталоны единицы переменного напряжения, составляет от 20 Гц до 2-3 ГГц. Этот диапазон обычно перекрывается двумя-тремя эталонами. В России, в частности, созданы два государственных эталона: ГЭТ 89–75 на диапазон 20 Гц–30 МГц и ГЭТ 27–82 на диапазон 30–3000 МГц. Хотя в основе обоих эталонов лежит метод теплового компарирования, аппаратурная реализация их различна и будет рассмотрена раздельно.