Блок измерительный термисторного ваттметра М3-10А

Термисторные ваттметры получили наиболее широкое применение в силу ряда их преимуществ: хорошей электрической прочности, устойчивости к внешним воздействиям, высокой чувствительности и возможности согласования в полосе частот. Измерительные блоки термисторных ваттметров строятся на основе мостовых схем. Основное назначение мостовой схемы – измерение мощности замещения постоянного или переменного тока. Простейшей измерительной схемой является резистивный мост, в одно из плеч которого включен терморезистор (рис.5). Терморезистор R_t расположен в преобразователе и поглощает СВЧ излучение как поглотитель. Значения резисторов R1, R2, R3 подбирают такими, чтобы при данном напряжении источника питания терморезистор имел бы заданное значение сопротивления постоянному току R_t. Мост балансируется изменением тока питания.

Рассмотрим сначала режим неуравновешенного моста. При выделении в терморезисторе мощности СВЧ сопротивление его изменяется, мост разбалансируется, гальванометр Р зафиксирует величину тока разбаланса I_P. Из теории мостовых схем известно, что при малом разбалансе имеет место линейная зависимость между током в диагонали и изменением сопротивления терморезистора, а, следовательно, и мощностью СВЧ. Можно записать , где K_К – калибровочный коэффициент. Рассмотренная схема пригодна для индикации мощности, но не для точных измерений. Недостатки: малый диапазон линейного преобразования мостовой схемы, изменение коэффициента отражения терморезистора при изменении его сопротивления, изменение калибровочного коэффициента при изменении температуры. Недостатки в значительной мере устраняются уравновешенным мостом. Уравновешивание моста при воздействии мощности на терморезистор осуществляется уменьшением постоянного тока в терморезисторе, и, следовательно, мощности постоянного тока, рассеиваемой в нем. Сопротивление R_t восстанавливается до прежнего значения. Мощность , где I₁, I₂ токи через терморезистор при начальной и повторной балансировках. Если токи I₁, I₂ близки, то результаты измерения по приведенной формуле имеют большую относительную погрешность, так как определяют разность близких величин. Более точная процедура, когда измеряют непосредственно изменение тока через терморезистор. Можно выразить P_СВЧ = (2I₁ - DI)DIR_т. Прибор, измеряющий DI, можно проградуировать прямо в значениях P_СВЧ. Чтобы измерения по этому методу были более точными, применяют комбинированный подогрев постоянным и переменным током, а разбаланс моста регистрируют на постоянном токе.

Практически в приборах применяются схемы с автоматической балансировкой моста (автобалансные схемы). Так в измерителе М3-10А, который применен в данной работе, автоматический баланс моста достигается применением шунта, сопротивление которого изменяется электрическим сигналом разбаланса моста.