Эталоны в области измерения параметров интенсивности электромагнитных колебаний, страница 24

В качестве эталонных ваттметров в составе эталонов применяют ваттметры поглощаемой или проходящей мощности, а принцип измерения состоит в сравнении всей поглощаемой ваттметром мощности (или ее части) с мощностью постоянного тока, измеренной при помощи прецизионных СИ напряжения и сопротивления. Итак, как и в эталоне мощности промышленной частоты, ватт на ВЧ или СВЧ “рождается” на базе эталонов ЭДС и электрического сопротивления. На практике сравнение мощности СВЧ с мощностью постоянного тока осуществляется путем преобразования той и другой в тепловую энергию и сравнении этих энергий, проявляющихся в изменении температур поглотителя энергии (термопреобразователя). В качестве термопреобразователя (ТП) применяют термисторы, болометры, терморезисторы.

Измерения мощности постоянного тока (мощности замещения) осуществляется при помощи измерительных блоков, представляющих собой самобалансирующиеся мосты со средствами измерения напряжения и сопротивления.

В основу компараторов всех эталонов положен принцип деления мощности с помощью направленного ответвителя со вспомогательным ваттметром в боковом плече. Такой компаратор вместе с источником сигнала позволяет создать калибровочный генератор сигнала для передачи размера единицы от эталонного ваттметра к поверяемым средствам измерений.

Эталонные ваттметры однотипны по составу и принципу действия для всех трактов. Они состоят из рабочего термопреобразователя, моста постоянного тока и устройства аттестации. При подаче на ТП СВЧ мощности ТП нагревается, что вызывает изменение его сопротивления постоянному току . Поскольку ТП включен в одно из плеч моста, который автоматически поддерживает равновесие путем регулировки мощности постоянного тока (замещения) , можно по изменению этой мощности однозначно судить о значении поглощенной термопреобразователем мощности СВЧ .

Из физических соображений ясно, что не вся мощность, падающая на вход ТП, поглощается. Часть мощности может рассеяться в других элементах, часть – отразиться. Кроме того, известно, что для изменения сопротивления ТП на одно и то же значение при длинах волн , соизмеримых с длиной болометра, требуется разные мощности  и . Поэтому эталонный ваттметр характеризуют калибровочным коэффициентом , называемым чаще коэффициентом эффективности, а мощность , падающую на вход ТП, рассчитывают по формуле .