Толочко т К, ворошіння А В, Галига А В, Гусинський А В, Кострикін А М, Ромбак С М Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки вул П Бровки, 6, м Мінськ, 220013, Білорусь тел: +375-17-239-8496, e-mail: gusin@citorgby

Анотація – Розглянуто метод оцінки невизначеності вимірювання коефіцієнта ефективності ватметрів поглинається потужності на прикладі розробленого в Білоруському державному університеті інформатики і радіоелектроніки вимірювача потужності РМ 0,01-20, що складається з первинного вимірювального термоелектричного перетворювача та вимірювального блоку, що представляє собою вольтметр, шкала якого проградуйована в значеннях потужності

I                                        Введення

Конструктивно більшість ватметрів виконано у вигляді двох окремих вузлів, одним з яких є вимірювальний пристрій, а іншим – первинний вимірювальний перетворювач (ПІП)

Основними джерелами невизначеності вимірювання при використанні ватметрів поглинається потужності є:

– вимірювальний пристрій

– невизначеність коефіцієнта ефективності, яка багато в чому залежить від точності методів калібрування

– вплив неузгодженості

Для підвищення точності вимірювання використовують частотні коефіцієнти (коефіцієнт перетворення, коефіцієнт ефективності, коефіцієнт калібрування), які визначаються в процесі калібрування

Частотний коефіцієнт ваттметра СВЧ – число, залежне від частоти, на яке слід помножити або розділити показання вимірювального блоку ваттметра СВЧ, або ПІП для визначення результату вимірювання потужності СВЧ на цій частоті [4]

У реальних умовах при вимірах виникає похибка неузгодженості При відсутності повного узгодження вихідного опору джерела потужності і перетворювача ваттметра відбувається відображення енергії від перетворювача, внаслідок чого в лінії, що зєднує джерело потужності з ваттметром, виникає стояча хвиля У результаті величина потужності, яка поглинається перетворювачем

Рпоел, відрізняється від падаючої потужності Рпад На величину Рпогл = Рпад (1 ~ ГПР ^) Коефіцієнт відображення перетворювача Up повязаний з

Ксті співвідношенням

II                               Основна частина

Визначення коефіцієнта ефективності вимірювача потужності проводиться непрямим методом у кілька етапів: оцінка

невизначеності вимірювання КСХН вимірювального перетворювача, оцінка невизначеності

вимірювання потужності ваттметра, оцінка невизначеності вимірювання коефіцієнта

ефективності ваттметра Математична модель вимірювання має наступний вигляд:

де Кстіізм – оцінка коефіцієнта стоячої хвилі по напрузі в Калібруемие точці діапазону вимірювань

Аесі – поправка, обумовлена ​​похибкою застосовуваного еталонного засоби вимірювання

Ксті – коефіцієнт стоячої хвилі по напрузі вимірювального перетворювача

Ризм – оцінка рівня потужності вимірювача в Калібруемие точці діапазону вимірювань, мВт

Ар – поправка через кінцевої роздільної здатності вимірювача, мВт

Ао – поправка через неточності установки нульового значення вимірювача, мВт

Арас-поправка через неузгодженості, мВт

Р – дійсний рівень потужності вимірювача в Калібруемие точці діапазону вимірювань, мВт

Рет – показання еталонного вимірювача потужності, мВт

а – коефіцієнт передачі калібратора потужності Калібрування вимірювача потужності проводилася в нормальних умовах, частота калібрування 1 ГГц, рівень потужності 1 мВт

Результати спостережень наведені в таблиці 1

Табл 1 Результати спостережень Table 1 Experimental results

Кстіізш

Р ^, мВт

1

1,029

0,987

2

1,028

0,985

3

1,029

0,986

4

1,029

0,985

5

1,029

0,987

6

1,029

0,986

7

1,028

0,986

8

1,029

0,987

9

1,028

0,986

10

1,028

0,985

Кореляції між величинами відсутні Коефіцієнти чутливості рівні:

Результати експериментальних досліджень наведені в таблиці 2

Табл 2 Бюджет невизначеності Table 2 Uncertainty budget

Вхідна

величина

Значен

ня

+/-

Тип неопредел ен-ності

Розподіл ймовірностей

Стандартна неопред е-лен-ність

Коеф

фіці

ент

чувст

витель

ності

Вклад неопред е-повільно-сти

Кстіізм

1,0286

А

норм

0,0002

1

0,0002

Деси

0

0,053

У

рівному

0,0305

1

0,0305

Сумарна невизначеність вимірювання КСХН:

0,0305

Ризм, мВт

0,986

А

норм

0,00045

1

0,00045

До, мВт

0

0,0005

У

рівному

0,00029

1

0,00029

До, мВт

0

0,0010

У

рівному

0,00058

1

0,00058

Драс, мВт

0

0,0008

У

рівному

0,00059

1

0,00059

Сумарна невизначеність вимірювання потужності, мВт:

0,00098

Р, мВт

0,986

А

норм

0,0010

0,9903

0,0010

Рет, мВт

1,0

А

норм

0,0

-0,9764

0,0

а

1,01

У

рівному

0,0160

-0,9668

-0,0155

Ксті

1,029

У

рівному

0,0305

0,0134

0,0004

Сумарна невизначеність виміру:

0,0155

Розширена невизначеність виміру:

0,0310

Оцінний значення коефіцієнта ефективності: Ке = 0,976 ± 0,031, Р = 95% к = 2

III                                     Висновок

З розрахунків видно, що основний вкпад в невизначеність вимірювання коефіцієнта ефективності вносить невизначеність еталонного ваттметра прохідної потужності

IV                             Список літератури

[1] Єлізаров А С Електрорадіоізмеренія-Мн Виш шк, 1986-320 с

[2] Іваш, енко П А Вимірювання на надвисоких частотах: Навчальний посібник – М: ВІСМа, 1983-114 с

[3] Захаров І П, Кукуш В Д Теорія невизначеності у вимірюваннях Навчальний посібник: – Харків, Консум, 2002 – 256 с

[4] ГОСТ 8392-80 Державна система забезпечення єдності вимірювань Ваттметри СВЧ малої потужності та їх первинні вимірювальні перетворювачі діапазону частот 0,03-78,33 ГГц Методи і засоби повірки

[5] ГОСТ 8569-2000 Державна система забезпечення єдності вимірювань Ваттметри СВЧ малої потужності діапазону частот 0,02-178,6 ГГц

III                                       Conclusion

It has been shown, that etalon power meter of feedthrough power uncertainty impact main influence on efficiency coefficient uncertainty estimate

[6] МІ 1580-86 Державна система забезпечення єдності вимірювань Частотні коефіцієнти ватметрів (перетворювачів) СВЧ поглинається потужності Методика виконання вимірювань за допомогою хвилеводно-коаксіальних переходів

THE EFFICIENCY FACTOR UNCERTAINTY ESTIMATE OF POWER METERS

Tolochko T Κ, Voroshen AV, Galiglo AV, Gusinski AV, Kostrikin A М, Rombak SM

Belarusian State University of Informatics and Radioeiectronics

P Brovky str, 6, Minsk, 220027, Republic Belarus Ph: 017-2398496, e-mail: gusinski@gwbsuirunibeiby

Abstract – There is a method of power meters of accepted power uncertainty estimate observed

I                                         Introduction

Power meters, as a rule, consist of two parts: measuring device and primary measuring converter (PMC)

Main sources of uncertainty are:

Measuring device:

Uncertainty of efficiency coefficient It mostly depend on calibration methods precision:

termination mismatch influent

Frequency coefficients using improve measuring precision Conversion coefficients, efficiency, calibration coefficients are determinated in the calibration process

Frequency coefficient of microwave frequency power meter is number which depends on frequency It’s necessary to multiply frequency coefficient by observed value of power to determine the current power level

A termination mismatches error present in the real conditions There is reflection of power presented without full matching And therefore measured power value different from incident power

II                                        Main Part

The power meter efficiency coefficient are determinated using indirect method in three stage:

VSWR measuring uncertainty estimate of measuring converter:

Power measuring estimated uncertainty:

Efficiency coefficient uncertainty estimate

Power meter calibration produced at 1 GHz frequency at 1 mW power level

Observation results are presented in the table 1 There is no correlation between the data

Mathematical model of measurement:

KvswR_MEAs – standing wave ratio estimation in the calibration point:

zlsfm – standard measure error correction:

KvswR – measuring converter standing wave ratio

РмЕдз-power level at the calibration point, mW:

Δρ – power meter finite resolution correction, mW:

Δο – zero offset correction, mW:

Amism – termination mismatch correction, mW:

P – current power level at the calibrating point of range, mW: Petaion – results of etaloH power meter, mW: a – transfer coefficient of power meter calibrator Experimental investigation results shown in the table 2

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р