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一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置的制作方法

文檔序號:6017651閱讀:242來源:國知局
專利名稱:一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種控制及采集裝置,特別是一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置。
背景技術(shù)
微波功率是微波領(lǐng)域最基本的參數(shù)之一,在建立微波小功率標(biāo)準(zhǔn)時,常常采用量熱計(jì)法。微波功率量熱計(jì)是一種測量負(fù)載吸收功率后溫度變化的儀器,根據(jù)直流功率和微波功率所引起溫度變化的不同得出被測微波功率的量值。微波功率量熱計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是測量準(zhǔn)確度高、可過載能力強(qiáng)、動態(tài)范圍大、阻抗匹配好;缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,時間常數(shù)大即測量時間長、對環(huán)境溫度及配套計(jì)量設(shè)備穩(wěn)定性要求高等。由于量熱計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,熱沉較大,一定輸入功率引起的溫度變化往往很小,環(huán)境溫度的變化對其影響很大。因此需要對量熱計(jì)進(jìn)行溫度控制,使其內(nèi)部溫度非常穩(wěn)定且分布均勻,將外界環(huán)境溫度的變化對量熱計(jì)的影響盡可能減小。同時,微波功率量熱計(jì)的測試過程比較繁瑣、測試時間較長,測試步驟較多,測試結(jié)果數(shù)據(jù)量極大,數(shù)據(jù)的分析和處理也比較復(fù)雜,需要計(jì)算機(jī)自動化來減少工作量。并且,其中有些工作必須自動化解決,如在加減微波功率或直流功率時需要對量熱計(jì)內(nèi)負(fù)載上的溫度變化進(jìn)行監(jiān)測及采集等工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置,解決量熱計(jì)測試及量值傳遞過程中的測量控制及數(shù)據(jù)采集的問題。一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置,包括信號源、直流源、功分器、量熱計(jì)、 控溫儀、測溫儀、數(shù)字電壓表、小功率計(jì),還包括功率控制模塊、功率/電壓采集模塊、溫度采集模塊。功率控制模塊的功能是當(dāng)量熱計(jì)內(nèi)部的溫度達(dá)到穩(wěn)定后,控制信號源或直流源對量熱計(jì)循環(huán)定時加減微波功率或直流功率。根據(jù)需要改變微波或直流功率加入的時間、 微波功率和直流功率的循環(huán)方式以及微波信號的頻率、功率電平值等。功率/電壓采集模塊的功能是在量熱計(jì)上加入微波功率或直流功率后,分別采用小功率計(jì)或數(shù)字電壓表對微波/直流功率的量值進(jìn)行監(jiān)測,通過功率/電壓采集模塊對微波/直流功率的量值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時顯示及數(shù)據(jù)存儲、處理的工作。溫度采集模塊的功能是在量熱計(jì)測試過程中,其內(nèi)的工作負(fù)載和參考負(fù)載上會貼敷有測熱電阻,測熱電阻連接在測溫儀上。通過溫度采集模塊,可以對多組測溫電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),實(shí)時顯示并進(jìn)行存儲。同時,對一段時間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,根據(jù)溫度變化的均勻性實(shí)時監(jiān)控量熱計(jì)內(nèi)部的工作狀態(tài)。信號源的輸出端和功分器的輸入端微波電纜連接,功分器的一個輸出端與量熱計(jì)工作負(fù)載的輸入端連接,功分器的另一個輸出端與小功率計(jì)的輸入端連接,直流源的輸出端與量熱計(jì)工作負(fù)載的直流加熱電阻兩端導(dǎo)線連接,直流源的輸出端與數(shù)字電壓表的輸入
3端導(dǎo)線連接,控溫儀的輸出端與量熱計(jì)控溫筒的加熱薄膜輸入端導(dǎo)線連接,測溫儀的輸入端與量熱計(jì)工作負(fù)載、參考負(fù)載的測熱電阻兩端導(dǎo)線連接。信號源的GPIB端口與功率控制模塊GPIB總線連接,直流源的GPIB端口與功率控制模塊GPIB總線連接,數(shù)字電壓表的 GPIB端口與功率/電壓采集模塊GPIB總線連接,小功率計(jì)的GPIB端口與功率/電壓采集模塊GPIB總線連接,測溫儀的GPIB端口與溫度采集模塊GPIB總線連接。工作時,控溫儀對量熱計(jì)的中筒進(jìn)行控溫,將量熱計(jì)內(nèi)的溫度穩(wěn)定在預(yù)定范圍內(nèi)。 待量熱計(jì)內(nèi)溫度穩(wěn)定后,由功率控制模塊對其加入直流功率,每隔預(yù)定時間由溫度采集模塊對測熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),監(jiān)測量熱計(jì)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。同時,通過功率 /電壓采集模塊采集與直流源相連接的數(shù)字多用表的電壓值來監(jiān)測直流功率的大小。設(shè)定數(shù)據(jù)采集的間隔時間,采集到的溫度、電壓值在裝置上實(shí)時顯示。當(dāng)量熱計(jì)內(nèi)即工作負(fù)載上的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定并持續(xù)預(yù)定時間后,功率控制模塊關(guān)閉直流源。同樣,由溫度采集模塊每隔預(yù)定時間對測熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),監(jiān)測量熱計(jì)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。這時,量熱計(jì)的溫度穩(wěn)定時間應(yīng)與加入功率時相同。功率控制模塊在量熱計(jì)內(nèi)的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定后,自動加入微波功率。同樣由功率/電壓采集模塊及溫度采集模塊每隔預(yù)定時間監(jiān)測微波功率的大小及測熱電阻的溫度值,直至溫度重新達(dá)到穩(wěn)定。此時,關(guān)閉微波信號,同樣每隔預(yù)定時間監(jiān)測測熱電阻的溫度值,直至溫度達(dá)到穩(wěn)定。在功率控制模塊的面板上進(jìn)行頻點(diǎn)、直流/微波功率循環(huán)方式設(shè)置,對不同頻率點(diǎn)的微波功率進(jìn)行測試。在測試過程中,重復(fù)加減直流功率和微波功率的過程,直至測試結(jié)束。一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置是以儀器儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和測試技術(shù)為基礎(chǔ),采用模塊式結(jié)構(gòu)和GPIB總線等通信協(xié)議,根據(jù)微波功率量熱計(jì)的原理及微波功率的測試方法,研制出的具有實(shí)用性的自動化測試系統(tǒng)。一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置,具有功能劃分明確、模塊化、集成化的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、參數(shù)變化趨勢處理及顯示、測試過程和步驟自動化控制、測試數(shù)據(jù)實(shí)時采集處理、實(shí)時顯示、存儲回放、分析和自動判斷等功能。本發(fā)明針對微波功率量熱計(jì)的測試,可以解決其測試過程繁瑣、測試時間長、測試步驟多的問題,實(shí)現(xiàn)自動化測試,并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、存儲、處理等工作,操作簡單、實(shí)用性強(qiáng),有很好的應(yīng)用效果。


圖1 一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置的示意圖。1.信號源 2.直流源 3.功分器 4.量熱計(jì) 5.控溫儀6.數(shù)字電壓表 7.小功率計(jì) 8.測溫儀 9.功率控制模塊 10.功率/電壓采集模塊
11.溫度采集模塊。
具體實(shí)施例方式一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置,包括信號源1、直流源2、功分器3、量熱計(jì)4、控溫儀5、測溫儀8、數(shù)字電壓表6、小功率計(jì)7,還包括功率控制模塊9、功率/電壓采集模塊10、溫度采集模塊11。功率控制模塊9的功能是當(dāng)量熱計(jì)4內(nèi)部的溫度達(dá)到穩(wěn)定后,控制信號源1或直
4流源2對量熱計(jì)4循環(huán)定時加減微波功率或直流功率。根據(jù)需要改變微波或直流功率加入的時間、微波功率和直流功率的循環(huán)方式以及微波信號的頻率、功率電平值等。功率/電壓采集模塊10的功能是在量熱計(jì)4上加入微波功率或直流功率后,分別采用小功率計(jì)7或數(shù)字電壓表6對微波/直流功率的量值進(jìn)行監(jiān)測,通過功率/電壓采集模塊10對微波/直流功率的量值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時顯示及數(shù)據(jù)存儲、處理的工作。溫度采集模塊11的功能是在量熱計(jì)4測試過程中,其內(nèi)的工作負(fù)載和參考負(fù)載上會貼敷有測熱電阻,測熱電阻連接在測溫儀8上。通過溫度采集模塊11,可以對多組測溫電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),實(shí)時顯示并進(jìn)行存儲。同時,對一段時間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,根據(jù)溫度變化的均勻性實(shí)時監(jiān)控量熱計(jì)4內(nèi)部的工作狀態(tài)。信號源1的輸出端和功分器3的輸入端微波電纜連接,功分器3的一個輸出端與量熱計(jì)4工作負(fù)載的輸入端連接,功分器3的另一個輸出端與小功率計(jì)7的輸入端連接,直流源2的輸出端與量熱計(jì)4工作負(fù)載的直流加熱電阻兩端導(dǎo)線連接,直流源2的輸出端與數(shù)字電壓表6的輸入端導(dǎo)線連接,控溫儀5的輸出端與量熱計(jì)4控溫筒的加熱薄膜輸入端導(dǎo)線連接,測溫儀8的輸入端與量熱計(jì)4工作負(fù)載、參考負(fù)載的測熱電阻兩端導(dǎo)線連接。信號源1的GPIB端口與功率控制模塊9GPIB總線連接,直流源2的GPIB端口與功率控制模塊9GPIB總線連接,數(shù)字電壓表6的GPIB端口與功率/電壓采集模塊10GPIB總線連接,小功率計(jì)7的GPIB端口與功率/電壓采集模塊10GPIB總線連接,測溫儀8的GPIB端口與溫度采集模塊IlGPIB總線連接。工作時,控溫儀5對量熱計(jì)4的中筒進(jìn)行控溫,將量熱計(jì)4內(nèi)的溫度穩(wěn)定在30°C 內(nèi)。待量熱計(jì)4內(nèi)溫度穩(wěn)定后,由功率控制模塊9對其加入直流功率,每隔5秒由溫度采集模塊11對測熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),監(jiān)測量熱計(jì)4內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。同時, 通過功率/電壓采集模塊10采集與直流源2相連接的數(shù)字多用表的電壓值來監(jiān)測直流功率的大小。設(shè)定數(shù)據(jù)采集的間隔時間,采集到的溫度、電壓值在裝置上實(shí)時顯示。當(dāng)量熱計(jì) 4內(nèi)即工作負(fù)載上的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定并持續(xù)20min后,功率控制模塊9關(guān)閉直流源2。同樣,由溫度采集模塊U每隔5秒對測熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),監(jiān)測量熱計(jì)4內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。這時,量熱計(jì)4的溫度穩(wěn)定時間應(yīng)與加入功率時相同。功率控制模塊9在量熱計(jì)4內(nèi)的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定后,自動加入微波功率。同樣由功率/電壓采集模塊10及溫度采集模塊11每隔5秒監(jiān)測微波功率的大小及測熱電阻的溫度值,直至溫度重新達(dá)到穩(wěn)定。此時,關(guān)閉微波信號,同樣每隔5秒監(jiān)測測熱電阻的溫度值,直至溫度達(dá)到穩(wěn)定。在功率控制模塊9的面板上進(jìn)行頻點(diǎn)、直流/微波功率循環(huán)方式設(shè)置,對不同頻率點(diǎn)的微波功率進(jìn)行測試。在測試過程中,重復(fù)加減直流功率和微波功率的過程,直至測試結(jié)束。
權(quán)利要求
1. 一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置,包括信號源(1)、直流源(2)、功分器(3)、 量熱計(jì)(4)、控溫儀(5)、測溫儀(8)、數(shù)字電壓表(6)、小功率計(jì)(7),其特征在于還包括功率控制模塊(9)、功率/電壓采集模塊(10)、溫度采集模塊(11);功率控制模塊(9)的功能是當(dāng)量熱計(jì)(4)內(nèi)部的溫度達(dá)到穩(wěn)定后,控制信號源(1)或直流源(2)對量熱計(jì)(4)循環(huán)定時加減微波功率或直流功率;根據(jù)需要改變微波或直流功率加入的時間、微波功率和直流功率的循環(huán)方式以及微波信號的頻率、功率電平值等;功率/電壓采集模塊(10)的功能是在量熱計(jì)(4)上加入微波功率或直流功率后,分別采用小功率計(jì)(7)或數(shù)字電壓表(6)對微波/直流功率的量值進(jìn)行監(jiān)測,通過功率/電壓采集模塊(10)對微波/直流功率的量值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時顯示及數(shù)據(jù)存儲、處理的工作; 溫度采集模塊(11)的功能是在量熱計(jì)(4)測試過程中,其內(nèi)的工作負(fù)載和參考負(fù)載上會貼敷有測熱電阻,測熱電阻連接在測溫儀(8)上;通過溫度采集模塊(11),可以對多組測溫電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),實(shí)時顯示并進(jìn)行存儲;同時,對一段時間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,根據(jù)溫度變化的均勻性實(shí)時監(jiān)控量熱計(jì)(4)內(nèi)部的工作狀態(tài);信號源(1)的輸出端和功分器(3)的輸入端微波電纜連接,功分器(3)的一個輸出端與量熱計(jì)(4)工作負(fù)載的輸入端連接,功分器(3)的另一個輸出端與小功率計(jì)(7)的輸入端連接,直流源(2)的輸出端與量熱計(jì)(4)工作負(fù)載的直流加熱電阻兩端導(dǎo)線連接,直流源 (2)的輸出端與數(shù)字電壓表(6)的輸入端導(dǎo)線連接,控溫儀(5)的輸出端與量熱計(jì)(4)控溫筒的加熱薄膜輸入端導(dǎo)線連接,測溫儀(8)的輸入端與量熱計(jì)(4)工作負(fù)載、參考負(fù)載的測熱電阻兩端導(dǎo)線連接;信號源(1)的GPIB端口與功率控制模塊(9) GPIB總線連接,直流源 (2)的GPIB端口與功率控制模塊(9)GPIB總線連接,數(shù)字電壓表(6)的GPIB端口與功率/ 電壓采集模塊(10) GPIB總線連接,小功率計(jì)(7)的GPIB端口與功率/電壓采集模塊(10) GPIB總線連接,測溫儀(8)的GPIB端口與溫度采集模塊(11) GPIB總線連接;工作時,控溫儀(5)對量熱計(jì)(4)的中筒進(jìn)行控溫,將量熱計(jì)(4)內(nèi)的溫度穩(wěn)定在預(yù)定范圍內(nèi);待量熱計(jì)(4)內(nèi)溫度穩(wěn)定后,由功率控制模塊(9)對其加入直流功率,每隔預(yù)定時間由溫度采集模塊(11)對測熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),監(jiān)測量熱計(jì)(4)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化;同時,通過功率/電壓采集模塊(10)采集與直流源(2)相連接的數(shù)字多用表的電壓值來監(jiān)測直流功率的大??;設(shè)定數(shù)據(jù)采集的間隔時間,采集到的溫度、電壓值在裝置上實(shí)時顯示;當(dāng)量熱計(jì)(4)內(nèi)即工作負(fù)載上的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定并持續(xù)預(yù)定時間后,功率控制模塊(9)關(guān)閉直流源(2);同樣,由溫度采集模塊(11)每隔預(yù)定時間對測熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù),監(jiān)測量熱計(jì)(4)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化;這時,量熱計(jì)(4)的溫度穩(wěn)定時間應(yīng)與加入功率時相同;功率控制模塊(9)在量熱計(jì)(4)內(nèi)的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定后,自動加入微波功率;同樣由功率/電壓采集模塊(10)及溫度采集模塊(11)每隔預(yù)定時間監(jiān)測微波功率的大小及測熱電阻的溫度值,直至溫度重新達(dá)到穩(wěn)定;此時,關(guān)閉微波信號,同樣每隔預(yù)定時間監(jiān)測測熱電阻的溫度值,直至溫度達(dá)到穩(wěn)定;在功率控制模塊(9)的面板上進(jìn)行頻點(diǎn)、直流/微波功率循環(huán)方式設(shè)置,對不同頻率點(diǎn)的微波功率進(jìn)行測試;在測試過程中,重復(fù)加減直流功率和微波功率的過程,直至測試結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置,包括信號源(1)、直流源(2)、功分器(3)、量熱計(jì)(4)、控溫儀(5)、測溫儀(8)、數(shù)字電壓表(6)、小功率計(jì)(7),還包括功率控制模塊(9)、功率/電壓采集模塊(10)、溫度采集模塊(11)。本裝置是以儀器儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)和測試技術(shù)為基礎(chǔ),采用模塊式結(jié)構(gòu)和GPIB總線等通信協(xié)議,研制出的具有實(shí)用性的自動化測試系統(tǒng)。本裝置具有功能劃分明確、模塊化、集成化的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、參數(shù)變化趨勢處理及顯示、測試過程和步驟自動化控制、測試數(shù)據(jù)實(shí)時采集處理、實(shí)時顯示、存儲回放、分析和自動判斷等功能。
文檔編號G01K17/00GK102435352SQ20111026887
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者何巍, 張偉偉, 楊緒軍 申請人:中國航天科工集團(tuán)第二研究院二〇三所
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