CN102435352A - 一种微波功率量热计的控制及采集装置 - Google Patents

一种微波功率量热计的控制及采集装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微波功率量热计的控制及采集装置，包括：信号源（1）、直流源（2）、功分器（3）、量热计（4）、控温仪（5）、测温仪（8）、数字电压表（6）、小功率计（7），还包括：功率控制模块（9）、功率/电压采集模块（10）、温度采集模块（11）。本装置是以仪器仪表技术、计算机技术、自动化技术和测试技术为基础，采用模块式结构和GPIB总线等通信协议，研制出的具有实用性的自动化测试系统。本装置具有功能划分明确、模块化、集成化的特点，可以实现参数设置、参数变化趋势处理及显示、测试过程和步骤自动化控制、测试数据实时采集处理、实时显示、存储回放、分析和自动判断等功能。

Description

一种微波功率量热计的控制及采集装置
技术领域
本发明涉及一种控制及采集装置，特别是一种微波功率量热计的控制及采集装置。
背景技术
微波功率是微波领域最基本的参数之一，在建立微波小功率标准时，常常采用量热计法。微波功率量热计是一种测量负载吸收功率后温度变化的仪器，根据直流功率和微波功率所引起温度变化的不同得出被测微波功率的量值。微波功率量热计的优点是测量准确度高、可过载能力强、动态范围大、阻抗匹配好；缺点是结构复杂，时间常数大即测量时间长、对环境温度及配套计量设备稳定性要求高等。
由于量热计结构复杂，热沉较大，一定输入功率引起的温度变化往往很小，环境温度的变化对其影响很大。因此需要对量热计进行温度控制，使其内部温度非常稳定且分布均匀，将外界环境温度的变化对量热计的影响尽可能减小。同时，微波功率量热计的测试过程比较繁琐、测试时间较长，测试步骤较多，测试结果数据量极大，数据的分析和处理也比较复杂，需要计算机自动化来减少工作量。并且，其中有些工作必须自动化解决，如在加减微波功率或直流功率时需要对量热计内负载上的温度变化进行监测及采集等工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波功率量热计的控制及采集装置，解决量热计测试及量值传递过程中的测量控制及数据采集的问题。
一种微波功率量热计的控制及采集装置，包括：信号源、直流源、功分器、量热计、控温仪、测温仪、数字电压表、小功率计，还包括：功率控制模块、功率/电压采集模块、温度采集模块。
功率控制模块的功能是：当量热计内部的温度达到稳定后，控制信号源或直流源对量热计循环定时加减微波功率或直流功率。根据需要改变微波或直流功率加入的时间、微波功率和直流功率的循环方式以及微波信号的频率、功率电平值等。
功率/电压采集模块的功能是：在量热计上加入微波功率或直流功率后，分别采用小功率计或数字电压表对微波/直流功率的量值进行监测，通过功率/电压采集模块对微波/直流功率的量值进行数据采集、实时显示及数据存储、处理的工作。
温度采集模块的功能是：在量热计测试过程中，其内的工作负载和参考负载上会贴敷有测热电阻，测热电阻连接在测温仪上。通过温度采集模块，可以对多组测温电阻依次串行采集温度数据，实时显示并进行存储。同时，对一段时间内的温度数据进行处理，根据温度变化的均匀性实时监控量热计内部的工作状态。
信号源的输出端和功分器的输入端微波电缆连接，功分器的一个输出端与量热计工作负载的输入端连接，功分器的另一个输出端与小功率计的输入端连接，直流源的输出端与量热计工作负载的直流加热电阻两端导线连接，直流源的输出端与数字电压表的输入端导线连接，控温仪的输出端与量热计控温筒的加热薄膜输入端导线连接，测温仪的输入端与量热计工作负载、参考负载的测热电阻两端导线连接。信号源的GPIB端口与功率控制模块GPIB总线连接，直流源的GPIB端口与功率控制模块GPIB总线连接，数字电压表的GPIB端口与功率/电压采集模块GPIB总线连接，小功率计的GPIB端口与功率/电压采集模块GPIB总线连接，测温仪的GPIB端口与温度采集模块GPIB总线连接。
工作时，控温仪对量热计的中筒进行控温，将量热计内的温度稳定在预定范围内。待量热计内温度稳定后，由功率控制模块对其加入直流功率，每隔预定时间由温度采集模块对测热电阻依次串行采集温度数据，监测量热计内工作负载的温度变化。同时，通过功率/电压采集模块采集与直流源相连接的数字多用表的电压值来监测直流功率的大小。设定数据采集的间隔时间，采集到的温度、电压值在装置上实时显示。当量热计内即工作负载上的温度重新达到稳定并持续预定时间后，功率控制模块关闭直流源。同样，由温度采集模块每隔预定时间对测热电阻依次串行采集温度数据，监测量热计内工作负载的温度变化。这时，量热计的温度稳定时间应与加入功率时相同。
功率控制模块在量热计内的温度重新达到稳定后，自动加入微波功率。同样由功率/电压采集模块及温度采集模块每隔预定时间监测微波功率的大小及测热电阻的温度值，直至温度重新达到稳定。此时，关闭微波信号，同样每隔预定时间监测测热电阻的温度值，直至温度达到稳定。在功率控制模块的面板上进行频点、直流/微波功率循环方式设置，对不同频率点的微波功率进行测试。在测试过程中，重复加减直流功率和微波功率的过程，直至测试结束。
一种微波功率量热计的控制及采集装置是以仪器仪表技术、计算机技术、自动化技术和测试技术为基础，采用模块式结构和GPIB总线等通信协议，根据微波功率量热计的原理及微波功率的测试方法，研制出的具有实用性的自动化测试系统。一种微波功率量热计的控制及采集装置，具有功能划分明确、模块化、集成化的特点，可以实现参数设置、参数变化趋势处理及显示、测试过程和步骤自动化控制、测试数据实时采集处理、实时显示、存储回放、分析和自动判断等功能。本发明针对微波功率量热计的测试，可以解决其测试过程繁琐、测试时间长、测试步骤多的问题，实现自动化测试，并对测试数据进行采集、分析、存储、处理等工作，操作简单、实用性强，有很好的应用效果。
附图说明
图1  一种微波功率量热计的控制及采集装置的示意图。
1.信号源    2.直流源   3.功分器   4.量热计   5.控温仪  6.数字电压表
7.小功率计     8.测温仪     9.功率控制模块     10.功率/电压采集模块
11.温度采集模块。
具体实施方式
一种微波功率量热计的控制及采集装置，包括：信号源1、直流源2、功分器3、量热计4、控温仪5、测温仪8、数字电压表6、小功率计7，还包括：功率控制模块9、功率/电压采集模块10、温度采集模块11。
功率控制模块9的功能是：当量热计4内部的温度达到稳定后，控制信号源1或直流源2对量热计4循环定时加减微波功率或直流功率。根据需要改变微波或直流功率加入的时间、微波功率和直流功率的循环方式以及微波信号的频率、功率电平值等。
功率/电压采集模块10的功能是：在量热计4上加入微波功率或直流功率后，分别采用小功率计7或数字电压表6对微波/直流功率的量值进行监测，通过功率/电压采集模块10对微波/直流功率的量值进行数据采集、实时显示及数据存储、处理的工作。
温度采集模块11的功能是：在量热计4测试过程中，其内的工作负载和参考负载上会贴敷有测热电阻，测热电阻连接在测温仪8上。通过温度采集模块11，可以对多组测温电阻依次串行采集温度数据，实时显示并进行存储。同时，对一段时间内的温度数据进行处理，根据温度变化的均匀性实时监控量热计4内部的工作状态。
信号源1的输出端和功分器3的输入端微波电缆连接，功分器3的一个输出端与量热计4工作负载的输入端连接，功分器3的另一个输出端与小功率计7的输入端连接，直流源2的输出端与量热计4工作负载的直流加热电阻两端导线连接，直流源2的输出端与数字电压表6的输入端导线连接，控温仪5的输出端与量热计4控温筒的加热薄膜输入端导线连接，测温仪8的输入端与量热计4工作负载、参考负载的测热电阻两端导线连接。信号源1的GPIB端口与功率控制模块9GPIB总线连接，直流源2的GPIB端口与功率控制模块9GPIB总线连接，数字电压表6的GPIB端口与功率/电压采集模块10GPIB总线连接，小功率计7的GPIB端口与功率/电压采集模块10GPIB总线连接，测温仪8的GPIB端口与温度采集模块11GPIB总线连接。
工作时，控温仪5对量热计4的中筒进行控温，将量热计4内的温度稳定在30℃内。待量热计4内温度稳定后，由功率控制模块9对其加入直流功率，每隔5秒由温度采集模块11对测热电阻依次串行采集温度数据，监测量热计4内工作负载的温度变化。同时，通过功率/电压采集模块10采集与直流源2相连接的数字多用表的电压值来监测直流功率的大小。设定数据采集的间隔时间，采集到的温度、电压值在装置上实时显示。当量热计4内即工作负载上的温度重新达到稳定并持续20min后，功率控制模块9关闭直流源2。同样，由温度采集模块11每隔5秒对测热电阻依次串行采集温度数据，监测量热计4内工作负载的温度变化。这时，量热计4的温度稳定时间应与加入功率时相同。
功率控制模块9在量热计4内的温度重新达到稳定后，自动加入微波功率。同样由功率/电压采集模块10及温度采集模块11每隔5秒监测微波功率的大小及测热电阻的温度值，直至温度重新达到稳定。此时，关闭微波信号，同样每隔5秒监测测热电阻的温度值，直至温度达到稳定。在功率控制模块9的面板上进行频点、直流/微波功率循环方式设置，对不同频率点的微波功率进行测试。在测试过程中，重复加减直流功率和微波功率的过程，直至测试结束。

Claims (1)

1.一种微波功率量热计的控制及采集装置，包括：信号源（1）、直流源（2）、功分器（3）、量热计（4）、控温仪（5）、测温仪（8）、数字电压表（6）、小功率计（7），其特征在于还包括：功率控制模块（9）、功率/电压采集模块（10）、温度采集模块（11）；
功率控制模块（9）的功能是：当量热计（4）内部的温度达到稳定后，控制信号源（1）或直流源（2）对量热计（4）循环定时加减微波功率或直流功率；根据需要改变微波或直流功率加入的时间、微波功率和直流功率的循环方式以及微波信号的频率、功率电平值等；
功率/电压采集模块（10）的功能是：在量热计（4）上加入微波功率或直流功率后，分别采用小功率计（7）或数字电压表（6）对微波/直流功率的量值进行监测，通过功率/电压采集模块（10）对微波/直流功率的量值进行数据采集、实时显示及数据存储、处理的工作；
温度采集模块（11）的功能是：在量热计（4）测试过程中，其内的工作负载和参考负载上会贴敷有测热电阻，测热电阻连接在测温仪（8）上；通过温度采集模块（11），可以对多组测温电阻依次串行采集温度数据，实时显示并进行存储；同时，对一段时间内的温度数据进行处理，根据温度变化的均匀性实时监控量热计（4）内部的工作状态；
信号源（1）的输出端和功分器（3）的输入端微波电缆连接，功分器（3）的一个输出端与量热计（4）工作负载的输入端连接，功分器（3）的另一个输出端与小功率计（7）的输入端连接，直流源（2）的输出端与量热计（4）工作负载的直流加热电阻两端导线连接，直流源（2）的输出端与数字电压表（6）的输入端导线连接，控温仪（5）的输出端与量热计（4）控温筒的加热薄膜输入端导线连接，测温仪（8）的输入端与量热计（4）工作负载、参考负载的测热电阻两端导线连接；信号源（1）的GPIB端口与功率控制模块（9）GPIB总线连接，直流源（2）的GPIB端口与功率控制模块（9）GPIB总线连接，数字电压表（6）的GPIB端口与功率/电压采集模块（10）GPIB总线连接，小功率计（7）的GPIB端口与功率/电压采集模块（10）GPIB总线连接，测温仪（8）的GPIB端口与温度采集模块（11）GPIB总线连接；
工作时，控温仪（5）对量热计（4）的中筒进行控温，将量热计（4）内的温度稳定在预定范围内；待量热计（4）内温度稳定后，由功率控制模块（9）对其加入直流功率，每隔预定时间由温度采集模块（11）对测热电阻依次串行采集温度数据，监测量热计（4）内工作负载的温度变化；同时，通过功率/电压采集模块（10）采集与直流源（2）相连接的数字多用表的电压值来监测直流功率的大小；设定数据采集的间隔时间，采集到的温度、电压值在装置上实时显示；当量热计（4）内即工作负载上的温度重新达到稳定并持续预定时间后，功率控制模块（9）关闭直流源（2）；同样，由温度采集模块（11）每隔预定时间对测热电阻依次串行采集温度数据，监测量热计（4）内工作负载的温度变化；这时，量热计（4）的温度稳定时间应与加入功率时相同；
功率控制模块（9）在量热计（4）内的温度重新达到稳定后，自动加入微波功率；同样由功率/电压采集模块（10）及温度采集模块（11）每隔预定时间监测微波功率的大小及测热电阻的温度值，直至温度重新达到稳定；此时，关闭微波信号，同样每隔预定时间监测测热电阻的温度值，直至温度达到稳定；在功率控制模块（9）的面板上进行频点、直流/微波功率循环方式设置，对不同频率点的微波功率进行测试；在测试过程中，重复加减直流功率和微波功率的过程，直至测试结束。
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