[发明专利]一种用于量热式功率计的线性反馈自调节系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自调节系统，特别是涉及一种用于量热式功率计的具有线性反馈特性的自调节系统。

背景技术

量热式功率计简称量热计，它是利用能量转换的原理制造的功率计，这种方法在理论上比较成熟。迄今为止，这种量热替代技术被公认为测量微波功率的最准确的方法。因此，各国实验室均采用量热计或微量热计作为微波功率标准。

作为功率标准的量热计通常采用双负载结构。在经典的量热计设计中，将两个热学条件完全相同的量热计A和B置于隔热容器中。当量热体A上加入恒定的功率时，量热体A和B之间将产生一个恒定的温差，用热电堆来检测温差电动势，微波和直流产生相同的热效应，从而可以用微波-直流替代的方法测量射频功率。上述量热计的设计存在这明显的缺点，首先是读数时间过长，一般量热计在20min后读数才基本达到稳定值，在采用冷热循环法后，读数还要增到4倍，大约1h才能得到一个读数。在如此长的周期中，保持量热体周围环境恒定是个难题，需要设计热屏蔽结构和控温系统，对实验室的恒温条件也提出了苛刻的要求。同时还对微波信号源的长时间稳定度要求很高，这又成为功率量值传递的一大难题。对一些外围设备也提出了长时间稳定性要求。

缩短读数时间是改进量热计的首要问题。美国NBS研制成功一台带有自动调节参考功率的量热式功率标准，其原理是在工作负载A加入微波功率时，热电堆产生温差电动势运算放大后加反馈给负载B，使负载B升温促使热电堆温差电动势为零，此时参考负载B所加直流功率可确定负载A上的微波功率。这种设计最突出的是读数时间为3min，这是常规功率标准所达不到的。但是，这种反馈电路也有缺点，它的输出电压和输入电压的平方为线性关系，电压增益不是常数，输入电平越小，环路增益也越小，输入电压趋于零时，环路增益也趋于零。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于量热式功率计的具有线性反馈特性的自调节系统，以解决现有技术中量热计读数时间长，要求硬件配置程度高不利于实现，以及由于反馈电路设计不足导致测量不准确的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种用于量热式功率计的线性反馈自调节系统，该系统包括工作负载座和参考负载座；

所述工作负载座和参考负载座上分别对应设置有工作负载辅助加热器和参考负载辅助加热器，所述工作负载辅助加热器和参考负载辅助加热器串联连接在一恒压电源上；

所述工作负载座和参考负载座之间设有用于将工作负载与参考负载之间的温差转换为电压输出的热电堆；

所述热电堆的输出端与运算放大器的输入端连接，运算放大器的输出端连接在串联连接的工作负载辅助加热器和参考负载辅助加热器之间。

优选的，所述工作负载辅助加热器和参考负载辅助加热器采用1kΩ的0201封装电阻。

优选的，所述热电堆采用40mm×40mm的30组铜镍电偶。

优选的，所述运算放大器采用仪表放大芯片LT1007。

优选的，所述恒压源采用5V恒压电源

优选的，该系统进一步包括设置在参考负载辅助加热器处电压采集模块，用于实时获取当前参考负载辅助加热器的电压值。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案可用于量热式功率计中，实现的反馈电路输出电压与输入电压是线性关系，改善了传统量热系统中读数时间过长的缺点，缩短了读数时间，从而降低了对微波信号源以及周围环境温度长时间内高稳定度的要求。可广泛用于各级量热式功率计中，为微波功率校准提供方便。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本发明所述的线性反馈自调节系统的平面展开示意图。

附图标号

1、工作负载座，2、热电堆，3、参考负载座，4、高精密运算放大器，5、参考负载辅助加热器，6、工作负载辅助加热器，7、电压表

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。