Лічильник витрат енергії нвч

Лічильник витрат енергії НВЧ, що містить НВЧ-перемикач, керований вхід якого через виконуючий пристрій підключено загальною шиною (ЗШ) до електронно-обчислювальної машини (ЕОМ), а вихід - до першого мосту, плечі якого утворені трьома опорами та термістором, до вимірювальної діагоналі якого послідовно підключені імпульсний підсилювач, детектор та генератор керованої частоти, лічильник імпульсів, який своїми 36607 послідовно підключені імпульсний підсилювач, детектор та генератор керованої частоти, лічильник імпульсів, який своїми виходами через перший та другий регістри ЗШ-ою підключено до ЕОМ. Однак у відомому пристрої не вирішені задачі точного вимірювання витраченої енергії та потужності НВЧ із-за адитивної похибки вимірювання, пов'язаної з дією температури навколишнього середовища на термістор та повної корекції мультиплікативної похибки, обумовленої нестабільністю вимірювального каналу. В результаті невисокої точності вимірювання потужності достовірність визначення витраченої енергії НВЧ генератором залишається низькою. В основу винаходу покладено задачу розробки такого пристрою для вимірювання витрат енергії НВЧ, який з введенням нових елементів та зв'язків дозволить незалежно від ступеня нестабільності параметрів вимірювальної схеми підвищити точність її вимірювання. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій вимірювання потужності НВЧ, що містить НВЧ-перемикач, керований вхід якого через виконуючий пристрій підключено загальною шиною (ЗШ) до електронно-обчислювальної машини (ЕОМ), а вихід - до першого мосту, плечі якого утворені трьома опорами та термістором, до вимірювальної діагоналі якого послідовно підключені імпульсний підсилювач, детектор та генератор керованої частоти, лічильник імпульсів, який своїми виходами через перший та другий регістри ЗШою підключено до ЕОМ, новим є те, що введені нові елементи та зв'язки - другий міст, три плеча якого утворені опорами, четверте - першим мостом, причому в вимірювальну діагональ другого мосту послідовно включені введені джерело взірцевої напруги та керований вимикач, перший та другий входи якого, відповідно, через введені другий виконуючий пристрій та аналого-цифровий перетворювач підключено ЗШ-ою до ЕОМ, а друга його діагональ з'єднана з лічильником імпульсів та виходом введеного нормалізатора рівня імпульсів, вхід якого з'єднано з виходом генератора керованої частоти та з синхронізуючим входом детектора, та введений напрямлений відгалужувач витраченої енергії НВЧ, вихід вторинного плеча якого підключено до входу НВЧ-перемикача. Введення в схему пристрою вказаних додаткових елементів та зв'язків забезпечує високу точність та достовірність показу лічильника витрат енергії НВЧ. Сутність запропонованого винаходу пояснює графічний матеріал (див.фіг), на якому зображена функціональна схема лічильника витрат енергії НВЧ. Лічильник витрат енергії НВЧ містить НВЧперемикач 1, керуючий вхід якого через пешрий виконуючий пристрій 2 підключено ЗШ-ою 3 до ЕОМ 4, а ви хід - до першого мосту 5, плечі якого утворені трьома опорами та термістором 6, до вимірювальної діагоналі якого послідовно підключені імпульсний підсилювач 7, детектор 8 та генератор керованої частоти 9, лічильник імпульсів 10, який своїми виходами через перший 11 та другий 12 регістри ЗШ-ою З підключено до ЕОМ 4, другий міст 13, три плеча якого утворені опорами, четверте - першим мостом 5, причому в вимірювальну діагональ другого мосту 13 послідовно включені введені джерело взірцевої напруги 14 та керований вимикач 15, перший та другий входи якого, відповідно, через другий виконуючий пристрій 16 та аналого-цифровий перетворювач 17 підключено ЗШ-ою 3 до ЕОМ 4, друга його діагональ з'єднана з лічильником імпульсів 10 та виходом нормалізатора 18 рівня імпульсів, вхід якого з'єднано з виходом генератора керованої частоти 9 та з синхронізуючим входом детектора 8, напрямлений відгалужувач 19 витраченої енергії НВЧ, вихід вторинного плеча якого підключено до входу НВЧперемикача 1. Лічильник витрат енергії НВЧ працює таким чином. Падаюча на об'єкт технологічної обробки потужність НВЧ, Рнвч відгалужується від основного тракту вторинним плечем напрямленого відгалужувача 19 і через керований першим виконуючим пристроєм 2 НВЧ-перемикач 1 подається на термістор 6. Сигнал розбалансу першого мосту 5 знімається з вимірювальної діагоналі, підсилюється імпульсним підсилювачем 7, детектується детектором 8 (синхронним), претворюється генератором керованої частоти 9 в сигнал частоти F чергування прямокутних однополярних імпульсів, із яких в нормалізаторі 18 формуються стабільні по амплітуді U m та тривалості t n імпульси. Підключенням кола 33 до вимірювальної діагоналі другого мосту 13 досягається взаємна розв'язка кіл нормалізатора 19 та джерела 14 взірцевої Uвзір напруги, що дозволяє незалежно впливати на термістор потужністю джерела 14 взірцевої напруги та потужністю, що поступає на термістор через коло 33. Кількість імпульсів, що реєструються лічильником імпульсів 10 в першому регістрі 11 за час Тт тривалості вимірювального такту при виключеному НВЧ перемикачі 1 визначається виразом, який є типовим для автобалансної структури, що стабілізує параметр - опір термістора Rт = R0 в його робочій точці 16R 0 ( P ± DP) , F ×TT = n(t1) = 1 (P ±DP) = b H U 2t H mn (1) де Рн - номінальна потужність розсіювання термістора, що відповідає робочій точці на характеристиці термістора Rт = f (Рнв ч), де ΔР - приведена до входу адитивна похибка нуля автобалансного ко2 ла; b = U m tn коефіцієнт ЗЗ, який має значення 16R0 енергії одиночного прямокутного імпульса, що розсіюється термістором. Далі в пам'ять мікропроцесора ЕОМ 4 запишемо всі стани функції вимірювального перетворення автобалансного мосту, що стабілізує параметр Rт = R 0 моменти часу t1, t2 , t 3 ì16 R0TT 2 ï U m tn ( PH ± DP ), t1 (2) ï ï16 R T n( t1 , t 2 , t 3 ) = í 20 T ( PH - PНВЧ ± D P ), t 2 U t ï mn ï16 R0TT 2 ï U m tn ( PH - P0 ± DP ), t 3 î 2 36607 НВЧ визначаються мікропроцесором ЕОМ 4 за співвідношенням 2 де P = U взір - потужність джерела взірцевої напру0 16R0 ги 14, що розсіюється термістором 6. ЕОМ 4 визначає із (2) величину N, як відношення величин n( t ) - n(t 2 ) PНВЧ N= 1 = n (t 2 ) - n (t 3 ) P0 U2 взір 2 = S × D×Uвзір× N× nT [Вт сек] , 16R0 WНВЧ = N× TT × T (5) 2 де S = TT - стала розрахунку; U взір , N , nT - вели16 R0 чини, що визначаються даним мікропроцесорним (ЕОМ) лічильником витраченої енергії НВЧ; D безрозмірна величина перехідного послаблення напрямленого відгалужувача 19. Величина перехідного послаблення D напрямленого відгалужувача 19 на фіксованій частоті або у вузькому діапазоні частот, які дозволені Міжнародною Електротехнічною Комісією до промислового застосування, наприклад, 2450±50 МГц, може бути атестована з похибкою ±0,15 дБ при типовому послабленні, яке, практично, не менше величини 30дБ, що і визначає преважаючу величину похибки, тобто менше ±1%, лічильника витрат енергії НВЧ. Така точність вимірювання у сім разів вища, ніж її має прототип, що забезпечує високу достовірність вимірювання витрат енергії НВЧ запропонованим лічильником. (3) Таким чином, у виразі (3) різницею як в чисельнику, так і в знаменнику виключаються адитивні похибки (±ΔР) вимірювання потужності на протязі кожного часового такту вимірювання Tт, які обумовлюють похибку встановлення та стабілізацію робочої точки термістора, а при діленні виключаються нестабільності параметрів вимірювального каналу. Мікропроцесор ЕОМ 4 визначає витрачену від генератора енергію НВЧ за проміжок часу тривалості вимірювального такту T т U2 (4) WTНВЧ = N × TT × взір 16R0 Кількість вимірювальних тактів nт за весь час виконання технологічного процесу фіксується в другому регістрі 12. Значення витраченої енергії 3 Фіг. 36607 4 36607 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5