Спосіб ідентифікації амплітудно-частотних характеристик хвилевідних квазіточкових датчиків прохідної потужності нвч волкова

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб ідентифікації коефіцієнтів перетворення каналів хвилевідних точкових датчиків прохідної потужності НВЧ, який передбачає регулювання коефіцієнта перетворення датчиків та сигналів в хвилеводі з урахуванням розподілу електромагнітного поля, який відрізняється тим, що режим ідентифікації коефіцієнтів перетворення каналів і калібровки здійснюють при умові розташування датчиків в додатково виконаних отворах і посадочних місцях врівень з внутрішньою поверхнею хвилеводу в одному поперечному перерізі тієї його стінки, в якій розподіл електромагнітного поля і потужності постійні, а робочі отвори і посадочні місця при цьому закриті заглушками.

Текст

Спосіб ідентифікації коефіцієнтів перетворення каналів хвилевідних точкових датчиків прохідної потужності НВЧ, який передбачає регулювання коефіцієнта перетворення датчиків та сигналів в хвилеводі з урахуванням розподілу електромагнітного поля, який відрізняється тим, що режим ідентифікації коефіцієнтів перетворення каналів і калібровки здійснюють при умові розташування датчиків в додатково виконаних отворах і посадочних місцях врівень з внутрішньою поверхнею хвилеводу в одному поперечному перерізі тієї його стінки, в якій розподіл електромагнітного поля і потужності постійні, а робочі отвори і посадочні місця при цьому закриті заглушками. Винахід відноситься до вимірювальної техніки НВЧ і може бути використаний при створенні дискретних вимірювальних ліній та багатозондових мікрохвильових мультиметрів (БММ), призначених для комплексного вимірювання і контролю параметрів сигналів і НВЧ трактів при великих та надвеликих потужностях в прямокутних хвилеводах з хвилею Hmn: падаючої, відбитої та прохідної потужності, довжини хвилі, модулю та фази коефіцієнта відбиття навантаження в різних потужних радіоелектронних системах: радіолокаційних, радіонавігаційних, зв'язкових і радіотелевізійних станціях, прискорювачах заряджених частинок, установках НВЧ нагрівання і сушіння матеріалів, в стендах випробування і тренування потужних електронних приладів (магнетронів, клістронів, амплітронів, тощо), в метрологічних лабораторіях. Є відомим чотирьохзондовий спосіб вимірювання, що покладений в основу роботи мультиметра високого рівня потужності [В. Мыльников «Микроволновый мультиметр высокого уровня мощности» // ж-л «Измерительная техника». 1994, №2, с. 60-62], де як зонди використані мікродротяні високостабільні болометри. Суть способу полягає у тому, що уздовж осі хвилеводу на відстані lв / 8 один від одного розташовують чотири однакових зонда, які не збурюють поле хвилеводу. Вихідний сигнал кожного з зондів Ui пропорційний квадрату напруженості поля у тій точці, де він розміщений. Він визначається рівнем потужності генератора і ступенем неузгодження навантаження і тоді фактично дискретні відліки неявно відтворюють стоячу хвилю в хвилеводі. Потім за допомогою обчислювальних засобів, у тому числі, комп'ютерів, сигнали дискретно розташованих уздовж хвилеводного тракту датчиків потужності прохідного типу оброблюють за алгоритмами або формулами, які одержані від рішення системи рівнянь сигналів цих датчиків. В загальному випадку вихідні сигнали визначаються за формулою: (19) UA (11) 83005 (13) (21) a200502535 (22) 21.03.2005 (46) 10.06.2008, Бюл.№ 11, 2008 р. (72) ВОЛКОВ ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, UA, ЖАРКО ЮРИЙ ГРИГОРОВИЧ, UA, ЗАЙЧЕНКО ОЛЬГА БОРИСІВНА, UA (73) ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ, UA (56) UA 29881 від 15.06.2001 SU 356578 від 05.01.1973 SU 363050 від 01.03.1973 SU 372518 від 19.05.1973 Єгорова А.Б., Захарова І.П. Определение коєффициентов передачи каналов многозондовых средств измерения СВЧ диапазона. Радиотехника. Республ. межвед. научн.-техн. сборник, 1988.Вип.85.-С.63-67 C2 1 3 2 Ui = SiP0 é1 + Гн + 2 Гн cos(jн ) + jі ù , ê ú ë û де Ui - сигнали датчиків потужності, P0 - падаюча з генератора потужність, |Гн| - модуль коефіцієнта відбиття, jн - фаза коефіцієнта навантаження, jі - фазовий зсув, притаманний кожному датчику відносно площини відліку, Si - чутливість або коефіцієнт перетворення кожного датчика. При реалізації багатозондового методу структурно-алгоритмічними засобами найкращих результатів по точності можна досягти, якщо значення Si однакові для усіх датчиків в діапазоні робочих потужностей і частот, включно технологічний розкид амплітудно-частотних характеристик з одного боку, а також похибка геометричного встановлення їх в хвилеводі, тобто забезпечення однакового ступеня зв'язку датчиків з електромагнітним полем хвилеводу. Якщо не вдається цього досягти конструктивними способами, тоді розробники повинні визначити чутливість кожного датчика при виконанні процедури калібрування, а потім враховувати одержаний розкид Si алгоритмічним шляхом. В наведеному аналогу як датчики використані мікродротяні високостабільні болометри. В інших роботах описані приклади використання термісторів та детекторів. Визначити чутливості болометрів в схемах заміщення постійним струмом автору статті вдалося з мінімальною похибкою 3-4%, мінімальний технологічний розкид можна одержати з похибкою ±3%. Ці числові значення похибок не можна вважати задовільними. Найбільш близькі способи визначення, тобто, ідентифікації характеристик датчиків наведені в [статті А.Б. Єгорова і І.П. Захарова «Определение коэффициентов передачи каналов многозондовых средств измерения СВЧ диапазона» (Радиотехника. Республ. межвед. научн.-техн. сборник. - 1988. Вип. 85. - С. 63-67)]. Перший з них - метод узгодженого навантаження - не дає необхідної точності ідентифікації характеристик, - так, при порівняно доброму узгоджені (Ксхн=1,05) похибка сягає 10%. Це суттєвий недолік. Другий - метод максимуму - передбачає зміну фази коефіцієнта відбиття навантаження за допомогою фазообертача таким чином, щоб максимум напруженості поля почергово штучно попадав на кожний датчик. Тоді похибка знижується приблизно в 2-4 рази, але для застосування методу потрібні фазообертач, здатний працювати на великих потужностях, що являє собою складну і до того ж дорогу задачу. Це також суттєвий недолік. Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого винаходу є третій - метод детермінованого навантаження. Він для використання потребує знання або ж попереднього точного вимірювання модулю і фази коефіцієнта відбиття навантаження і відповідно фазових відстаней до кожного датчика від умовної площини початку обліку. Використовуючи розрахунки і фазообертач, що регулюється, можна зменшити похибку ідентифікації характеристик до малих прийнятних зна 83005 4 чень, але знов таки реалізувати цей метод на великих потужностях вкрай дорого і складно, а на надвеликих потужностях зовсім неможливо, що і являється його недоліком, а також усе таки низька точність ідентифікації характеристик. Технічною задачею винаходу є підвищення точності визначення (ідентифікації) амплітудночастотних характеристик прохідної потужності. Ця задача вирішена таким чином. У способі ідентифікації амплітудно-частотних характеристик хвилеводних квазіточкових датчиків прохідної потужності НВЧ Волкова, який передбачає регулювання коефіцієнта перетворення датчиків та сигналів в хвилеводі з врахуванням розподілу електромагнітного поля, згідно винаходу режим ідентифікації і калібровки здійснюють при умові розташування датчиків в додатково виконаних отворах і посадочних місцях врівень з внутрішньою поверхнею хвилеводу в одному поперечному перерізі тієї його стінки, в якій розподіл електромагнітного поля і потужності постійні, а робочі отвори і посадочні місця при цьому закриті заглушками. Розглянемо більш докладніше цей спосіб. На Фіг.1 зображено позиції датчиків прохідної потужності і заглушок на хвелеводі режимі калібровки. На Фіг.2 зображено позиції датчиків і заглушок в робочому режимі. Головною причиною труднощів ідентифікації характеристик датчиків на великих потужностях можна вважати те, що датчики, які розглядались вище в аналогах і прототипі, конструктивно являють собою фіксовані елементи, що не підлягають регулюванню та взаємозаміні і тому процедура ідентифікації виконується в умовах, коли не можна створити ідеальну біжучу хвилю, яка б діяла на всі датчики однаково. Якщо ж як датчики застосувати універсальні датчики прохідної потужності НВЧ Волкова [патент України, №29881. - 3аяв. 30.09.97. - №97049883; опубл. 15.06.2001. Бюл. №5], то задачу ідентифікації можна спростити. Для них розглянуті методи також будуть справедливими, але враховуючи, те що згадані датчики є універсальними і взаємозамінними, спосіб ідентифікації їх характеристик можна значно покращити. Для цього потрібно знайти спосіб розташування всіх датчиків прохідної потужності; який би забезпечив рівність значень потужності в місцях їх установки або знання кожного з них, якщо вони відмінні між собою. Але, як вказано вище, це дуже складно. Сутність винаходу полягає в пошуку місць однакових значень потужності в хвилеводах при довільних значеннях частоти та модулю і фази коефіцієнта навантаження і встановивши в цих місцях датчики, провести ідентифікаційні вимірювання. Для цього потрібно проаналізувати внутрішній розподіл електромагнітного поля в хвилеводах. При розповсюджені в прямокутних хвилеводах хвиль Нm0 по їх вузьким стінкам немає періодичності, про що свідчить індекс «нуль» і так само, якщо розповсюджуються хвилі Н0n, то немає періодичності по широким стінкам. Ці факти добре відображені в електродинаміці та теорії електромагнітного поля. Тож, якщо встановити досліджувані 5 83005 датчики в одній площині перерізу хвилеводу на вузькій стінці в першому випадку, або на широкій в другому, можна вважати, що вони знаходяться під дією одного і того ж значення потужності незалежно від ступеню неузгодження навантаження. Для реалізації ідеї винаходу на цих стінках додатково потрібно зробити кілька (по кількості в приладі датчиків) додаткових калібровочних отворів і посадочних місць на цих стінках, закривши робочі отвори додатково виготовленими заглушками. Фіг.1 і 2 ілюструють приклад такого виготовлення НВЧ блоку 3х зондового мікрохвильового мультиметра, який призначений для контролю режиму роботи потужної установки для сушіння матеріалів на фіксованій частоті 1245МГц. На першому фото показана диспозиція датчиків і заглушок при калібруванні, а на другому вже в робочому режимі, коли датчики розташовані вздовж хвилеводу, в якому розповсюджується хвиля Н10 . Головною конструктивною умовою при реалізації запропонованого способу є точне встановлення (загвинчування) датчиків і заглушок врівень з внутрішньою поверхнею стінок хвилеводу. Електричну ідентифікацію виконують наступним чином: - включають генератор потужності і регулюють її значення до максимуму, використовуючи в якості навантаження зразковий ватметр, наприклад, калориметричного типу; при цьому бажано виставити таке значення, яке відповідає (встановити) од Комп’ютерна верстка В. Клюкін 6 ному з ряду преференційних чисел (1; 1,5; 2,5 ...)x10±n, де n - ціле число; - витримують необхідний час для стабілізації режиму роботи, потім приступають до регулювання коефіцієнта перетворення кожного каналу до вибраного номінального значення, змінюючи коефіцієнт підсилення чи ослаблення відповідного каналу, використовуючи для цього високоточний зовнішній вольтметр постійної напруги. Таким чином, похибку ідентифікації можна зменшити до (0,5-1)% в залежності від типу зразкового ватметра. Знижуючи рівень потужності до мінімуму потім перевіряють неідентичність амплітудних характеристик датчиків і підраховують середньоквадратичне відхилення (СКВ). Якщо потрібно ідентифікувати характеристики датчиків без електронного блока мультиметра, то згадане регулювання виконують за допомогою резистивних дільників. В цьому випадку коефіцієнт перетворення або чутливість датчика можна паспортизувати. А якщо цю процедуру виконати на різних хвилеводах і частотах і також паспортизувати значення коефіцієнта перетворення в широкому спектрі частот, то датчик стає універсальним. Завдяки таким відмінним якостям датчиків і запропонованому засобу ідентифікації їх характеристик, вимірювальна техніка НВЧ буде мати значно вищий рівень. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Volkov's method for identification of amplitude-frequency characteristics of waveguide quasi-point indicators of through power of shf

Автори англійською

Volkov Volodymyr Mykhailovych, Zharko Yurii Hryhorovych, Zaichenko Olha Borysivna

Назва патенту російською

Способ идентификации амплитудно-частотных характеристик волноводных квазиточечных датчиков проходной мощности свч волкова

Автори російською

Волков Владимир Михайлович, Жарко Юрий Григорьевич, Зайченко Ольга Борисовна

МПК / Мітки

МПК: G01R 29/00, H01P 3/00, H01P 1/00, G01R 21/00

Мітки: спосіб, характеристик, ідентифікації, волкова, нвч, квазіточкових, хвилевідних, потужності, прохідної, датчиків, амплітудно-частотних

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-83005-sposib-identifikaci-amplitudno-chastotnikh-kharakteristik-khvilevidnikh-kvazitochkovikh-datchikiv-prokhidno-potuzhnosti-nvch-volkova.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб ідентифікації амплітудно-частотних характеристик хвилевідних квазіточкових датчиків прохідної потужності нвч волкова</a>

Подібні патенти