10

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тамбовский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ

Зав. Кафедрой Э и А

В. Ф. Калинин

« » 20 г.

«Информационно – измерительная техника и электроника»

Тема № 2 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Лекция № 6

Тема лекции:

Принципы измерений мощности

ТАМБОВ

2009

Цель лекции: изучить и знать особенности и методы измерения мощности на различных частотах, принципы их реализации в ваттметрах различных типов.

Содержание

(Программные вопросы лекции)

1 Общие сведения.

2. Особенности измерения мощности в цепях постоянного тока.

3. Особенности измерения мощности на высоких и сверхвысоких частотах.

4. Калориметрический метод измерения мощности сигналов.

5. Термоэлектрический метод измерения мощности сигналов.

6. Терморезисторный метод измерения мощности сигналов.

Учебно-материальное обеспечение

Литература для самостоятельной работы:

Гаврилов А.В. и др. Метрология и радиоизмерения. Учебное пособие. Тамбов, 2005,

(с. 111...122).

Достигаемые уровни обученности

На лекции достигаются следующие уровни обученности: "иметь представление" о тенденциях развития информационно-измерительных систем; "знать" принципы построения и основные характеристики средств измерений; "уметь" оформлять документально результаты измерений.

Введение

В процессе эксплуатации электротехнических устройств важную роль играет контроль мощности производимой и передаваемой электроэнергии. Все эксплуатационные и экономические показатели функционирования электротехнических устройств связаны с контролем электрической мощности.

1. Общие сведения

При контроле мощности радиосигналов следует учитывать такие особенности, как:

• вид мощности (поглощаемая, проходящая);

• значение мощности (среднее, импульсное);

• частотный диапазон измеряемой мощности;

• уровень мощности.

Так как единицей измерения активной мощности в системе СИ принят «ватт», то приборы, измеряющие мощность в цепях постоянного и переменного тока, а также энергию – в ВЧ и СВЧ диапазонах, называют ваттметрами.

Они классифицируются следующим образом:

М1 – установка или приборы для поверки ваттметров;

М2 – ваттметры проходящей мощности;

М3 – ваттметры поглощаемой мощности;

М5 – преобразователи приемные (головки ваттметров).

В электротехнике для измерения мощности используют, как правило, косвенный метод. При этом мощность рассчитывается по измеренным значениям напряжения и тока.

В радиотехнике, в том числе в связных устройствах, где возникает необходимость измерения мощности элетромагнитных волн (ЭМВ) используются методы измерения поглощаемой или проходящей мощности.

Измерение поглощаемой мощности подразумевает подключение ваттметра к источнику (непосредственно или через регулярную линию передачи) вместо нагрузки (рис. 1,а).

а) б)

Рис. 1

При этом измеряется вся генерируемая мощность (энергия). Но это можно технически исполнить только при её ограниченных уровнях. Кроме этого, такое измерение требует исключения радиосистемы из режима обычного функционирования. Поэтому в диапазоне СВЧ часто используют измерители проходящей мощности, в которых из основного тракта прохождения ЭМВ, часть ее энергии через направленный ответвитель (НО), с определенным коэффициентом связи, передается на вход измерителя (рис. 1,б). По значению показаний ваттметра и известному коэффициенту связи ответвителя легко рассчитать проходящую (генерируемую) мощность. Такие ваттметры чаще используют для оперативного контроля работоспособности передающих устройств (например, в системах встроенного контроля).

Для импульсных сигналов импульсная и средняя мощности связаны между собой так:

(1)

где Q- cкважность импульсов.

Кроме ватта используют логарифмические единицы измерения- децибелы:

дБ (2)

где : Р_О- опорный уровень мощности, чаще всего один ватт.

Основную погрешность ваттметров выражают относительной погрешностью:

(3)

где: - погрешность в % от показаний ваттметра;

- погрешность в % от конечного значения предела измерения.

В различных диапазонах методы измерения мощности могут значительно отличаться.