Измерение мощности.

Цель работы: Измерение мощности в цепях постоянного тока и приобретение навыков работы с приборами.

1. Оборудование:

1.1 Источник питания постоянного тока Б5-29

1.2 Источник питания переменного тока

1.3 Стенд лабораторный.

1.4 Вольтметр цифровой В7-38 (M890G)

1.5 Ваттметр электродинамической системы

1.6 Соединительные провода и кабели

2. Краткие теоретические сведения:

Электрическая мощность Р - это энергия выделяемая в цепи за единицу времени. Она может быть измерена ваттметром или определена через ток и напряжение на нагрузке.

В цепи постоянного тока P=I·U, где I - ток нагрузки U - напряжение на нагрузке.

В диапазоне звуковых и высоких частот, когда измерение тока и напряжения не представляет затруднения, мощность переменного тока можно определить косвенно. В случае гармонических колебаний средняя, т.е. активная, мощность определяете по формуле

P = I²·R_H или P = I²·R_H · cos φ, или

где I и U - действующие значения тока и напряжения на нагрузке; Rh - активное сопротивление нагрузки; φ - сдвиг фаз между током и напряжением.

Мощность может измеряться как в абсолютных, так и в относительных единицах. В первом случае мощность измеряется в ваттах, микроваттах, милливаттах, гектоваттах, киловаттах, мегаваттах. Относительные единицы измерения используются при наличии в исследуемом тракте СВЧ градуированных аттенюаторов. Например, если между исследуемым генератором и милливаттметром имеется определенное затухание, то точность генератора удобно измерять в децибелах, относительно какого-либо условного уровня мощности, например, одного ватта или милливатта, определяемой по формуле

дБ

где, Ро - мощность генератора, Рх – мощность в точке принятой за исходную в какой-либо точке.

На практике часто используется уровень, Ро = 1мВт - это значение называется абсолютный уровень. Пример, определить абсолютный уровень по мощности, если мощность равна 10 Вт. Тогда

.

Измерение мощности на СВЧ имеет важное значение, т.к. контроль за режимом работы радиоустройств на этих частотах по току и напряжению или затруднен из-за большой погрешности амперметров и вольтметров, им совсем не возможен. Так, например, в сантиметровом диапазоне волн, где используются волноводы и резонаторы, и энергия передается в форме электромагнитного поля, измерение тока и напряжения теряет смысл. Следовательно, важной величиной, характеризующей режим и эффективность работы таких систем, является мощность.

Измерения мощности в СВЧ диапазоне производится преимущественно косвенными методами, основанными на превращении измеряемой мощности или части ее в тепло (канометрический и термисторный методы).

Чаще всего применяются ваттметры поглощающего типа, которые служат для генератора или усилителя искусственной нагрузкой.

При измерении мощности генераторов СВЧ, работающих в импульсном режиме, различают так называемую импульсную и среднюю мощность,

,

где Т - период следования импульсов, a t - длительность импульса.

В зависимости от пределов измерения ваттметры делятся на три группы:

- измерители большой мощности (10-10⁷) Вт;

- средней (0, 1-10)Вт;

- малой (10^-1-10^-16) Вт мощности.

Погрешность измерения ваттметров промышленного типа бывает от 5до 25%.