UA76349C2 - Universal throughput power transducer proposed by volkov v.m. - Google Patents
Universal throughput power transducer proposed by volkov v.m. Download PDFInfo
- Publication number
- UA76349C2 UA76349C2 UA20041109311A UA20041109311A UA76349C2 UA 76349 C2 UA76349 C2 UA 76349C2 UA 20041109311 A UA20041109311 A UA 20041109311A UA 20041109311 A UA20041109311 A UA 20041109311A UA 76349 C2 UA76349 C2 UA 76349C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- sensor
- diameter
- foil
- absorbing wall
- universal
- Prior art date
Links
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000000772 tip-enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до вимірювальної техніки надвисоких частот (НВЧ) і може бути використаний для 2 контролю режиму роботи порожньої хвилево-дної лінії передачі великої й надвеликої потужності в метровому, дециметро вому й сантиметровому діапазонах довжин хвиль як точковий датчик для комплексних вимірювань прохідної потужності, модуля і фази коефіцієнта відбиття і як протяжний датчик прохідної потужності в сантиметровому діа пазоні в різних радіоелектронних установках великої потужності: у приско рювачах заряджених частинок, радіолокаційних, навігаційних і зв'язкових станціях, установках НВЧ нагрівання і 70 сушіння, випробувальних стендах електронних НВЧ приладів.The invention relates to ultra-high frequency (UHF) measurement technology and can be used to monitor the operating mode of an empty waveguide transmission line of high and ultra-high power in the meter, decimeter and centimeter wavelength ranges as a point sensor for complex measurements of the passing power, module and phases of the reflection coefficient and as a long-range sensor of transmission power in the centimeter range in various high-power radio electronic installations: in accelerators of charged particles, radar, navigation and communication stations, microwave heating and drying installations, test benches of electronic microwave devices.
Відомий термопарний напівпровідниковий датчик див. (Измерения в злектронике: Справочник/ В.А.Кузнецов,A well-known thermocouple semiconductor sensor, see (Measurements in electronics: Handbook/ V.A. Kuznetsov,
В.А.Долгов, В.М.Коневських и др.; Под ред.В.А.Кузнецова.-М.:Знергоатомиздат, 1987.-512с: ил.с.с.142-147, 167-168,178).V.A. Dolgov, V.M. Konevskikh and others; Under the editorship of V.A. Kuznetsova.-M.: Znergoatomizdat, 1987.-512p: ill.s.p.142-147, 167-168,178).
Датчик являє собою об'ємну циліндричну термопару, що вмонтована че рез подовжувач в циліндричний 12 корпус із зовнішньою різьбою, з елементом, який нанесений на її кінець у вигляді шару, що поглинає електромагнітну енергію. При вгвинчуванні датчика в отвір стінки хвилево да елемент, що по глинає, занурюється в нього й нагрівається. Різниця температур між елемен том, що поглинає, і корпусом датчика обумовлює виникнення термоелектро рушійної сили, що є пропорційною потужності НВЧ у перерізі хвилеводу, де встановлено датчик.The sensor is a three-dimensional cylindrical thermocouple mounted through an extension in a cylindrical 12 body with an external thread, with an element applied to its end in the form of a layer that absorbs electromagnetic energy. When the sensor is screwed into the hole in the wall, the clay-like element sinks into it and heats up. The temperature difference between the absorbing element and the sensor body causes the emergence of a thermoelectromotive force, which is proportional to the microwave power in the cross-section of the waveguide where the sensor is installed.
До суттєвих недоліків відноситься те, що термопарні датчики мають ни зьку чутливість, невеликі динамічні і частотні діапазони, недостатню швид кодію, низьку електричну міцність, тому що являють собою неоднорідність у хвилеводі.The significant disadvantages include the fact that thermocouple sensors have low sensitivity, small dynamic and frequency ranges, insufficient speed, low electrical strength, because they represent inhomogeneity in the waveguide.
Найбільш близьким за сукупністю конструктивних і функціональних ознак, у тому числі за способом здійснення, є датчик прохідної потужності НВЧ Волкова (патент України Мо 29881 МКІ (21/06, опубл. у Б. с 29 Мо516.06.2001р.ї. Датчик Волкова являє собою металічний циліндричний корпус з зовнішньою різьбою і з Ге) поглинаючою стінкою у вигляді плоскої металевої пластини, що прикріплена до робочого торця корпусу і плоскої плівкової ба тареї диференціальних градієнтних термопар, гарячі спаї яких розташовані в зоні центру кільця, а холодні - в зоні його периферії, до центру елемента приєднаний провідник для калібрування. Датчик вгвинчують в стінку хвиле-вода таким чином, що його поглинаюча стінка збігається із внутрішньою площиною стінки о хвилеводу. Так звана установка "врівень" фіксується конт ргайкою і забезпечує високу електричну міцність «Її датчика, тобто мінімум не однорідності, що внесена у хвилевідний тракт.The closest in terms of the set of structural and functional features, including the method of implementation, is the Volkov microwave pass power sensor (patent of Ukraine Mo 29881 MKI (21/06, published in B. p. 29 Mo516.06.2001). The Volkov sensor is is a metal cylindrical body with an external thread and with a He) absorbing wall in the form of a flat metal plate attached to the working end of the body and a flat film battery of differential gradient thermocouples, the hot junctions of which are located in the center of the ring, and the cold junctions are located in the area of its periphery , a calibration conductor is connected to the center of the element. The sensor is screwed into the wave-water wall in such a way that its absorbing wall coincides with the inner plane of the wall about the waveguide. The so-called "level" setting is fixed with a lock nut and ensures high electrical strength of "Her sensor, i.e. minimum inhomogeneity introduced into the waveguide path.
Завдяки тому, що батарея термопар мікроплівкова, а поглинаюча стінка являє собою тонку металічну о пластину з фольги, датчик має значно меншу масу ніж в об'ємної термопари і відповідно меншу теплоємкість, що «о забезпе чує високу швидкодію. Прикріплення поглинаючої стінки до корпуса датчи ка й закріплення його наDue to the fact that the thermocouple battery is microfilm, and the absorbing wall is a thin metal foil plate, the sensor has a much smaller mass than that of a bulk thermocouple and, accordingly, a lower heat capacity, which ensures high speed. Attaching the absorbing wall to the sensor body and fixing it on
Зо хвилеводі за допомогою різьбового приєднання і контргайки забезпечують добрий теплообмін з хвилеводом і - відповідно висо ку теплову міцність.From the waveguide, with the help of a threaded connection and a lock nut, they ensure good heat exchange with the waveguide and, accordingly, high thermal strength.
Висока чутливість забезпечується великою кількістю термопар у батареї, тому нема необхідності досягати високої температури поглинаючої стінки, яка може призвести до її руйнування. Швидкодія датчика у кілька разів « вище, ніж в об'ємних термопар і складає декілька секунд при використанні як по глинаючої стінки З константанової або ніхромової фольги. с Датчики Волкова є універсальними і однаковими за конструкцією для всіх прямокутних регулярнихHigh sensitivity is provided by a large number of thermocouples in the battery, so there is no need to reach a high temperature of the absorbing wall, which can lead to its destruction. The speed of the sensor is several times higher than that of volumetric thermocouples and is several seconds when used as a clay wall with constantan or nichrome foil. Volkov's sensors are universal and have the same design for all rectangular regular sensors
Із» хвилеводів, взаємозамінні і мають різні, так би мовити "свої" паспортизуємі значення коефіцієнта перетворення для кожно го зі стандартних перерізів хвилеводів. Однак в багатьох випадках згадана швидкодія датчика недостатня при використанні його в системах автоматики, наприклад, для захисту генераторних приладив- магнетронів, клістронів і ін. від перевантажень, зокрема від перенапруги в навантаженні й пробоїв у тракті, 7 які найчастіше призводять до виходу з ладу дорогих приладів.Of" waveguides are interchangeable and have different, so to speak, "own" certified values of the conversion coefficient for each of the standard cross-sections of waveguides. However, in many cases, the mentioned speed of the sensor is insufficient when using it in automation systems, for example, to protect generator devices - magnetrons, klystrons, etc. from overloads, in particular from overvoltage in the load and breakdowns in the path, 7 which most often lead to the failure of expensive devices.
Ге»! Підвищити швидкодію, тобто зменшити постійну часу датчика можна шляхом зменшення теплового й відповідно електичного опору матеріалу по глинаючої стінки, але при цьому настільки ж буде погіршуватися о коефіцієнт перетворення тобто чутливість датчика. «їз» 20 Технічною задачею винаходу є підвищення швидкодії датчика без погіршення його коефіцієнта перетворення.Gee! It is possible to increase the speed of operation, that is, to reduce the time constant of the sensor, by reducing the thermal and, accordingly, the electrical resistance of the material along the clay wall, but at the same time, the conversion factor, that is, the sensitivity of the sensor, will also deteriorate. "iz" 20 The technical task of the invention is to increase the speed of the sensor without deteriorating its conversion factor.
Ця задача вирішена таким чином. В універсальному датчику прохідної потужності НВЧ, що містить металевий с циліндричний корпус із зовнішньою різьбою і з поглинаючою стінкою у вигляді тонкостінної фольги, яка прикрі плена до корпуса датчика і має його діаметр, і плівкові батареї диференці альних градієнтних термопар, гарячі спаї яких розташовані в зоні центра кільця, а холодні - в зоні його периферії, згідно винаходу, поглинаюча 29 стінка виконана у вигляді двохшарової структури, один з шарів зроблено з матеріа лу з високою провідністю, аThis problem is solved as follows. In a universal microwave pass-through power sensor, which contains a metal cylindrical body with an external thread and an absorbing wall in the form of a thin-walled foil, which is attached to the sensor body and has its diameter, and film batteries of differential gradient thermocouples, the hot junctions of which are located in the zone the center of the ring, and the cold ones - in the zone of its periphery, according to the invention, the absorbing wall 29 is made in the form of a two-layer structure, one of the layers is made of a material with high conductivity, and
ГФ) другий з матеріалу з низькою провідністю, при цьому діаметр останього дорівнює діаметру кільця гарячих спаїв батареї тер мопар. о На фіг. 1 зображений універсальний датчик прохідної потужності НВЧ Волкова-2.HF) the second is made of material with low conductivity, while the diameter of the latter is equal to the diameter of the ring of hot junctions of the thermocouple battery. o In fig. 1 shows the Volkov-2 universal microwave pass-through power sensor.
В універсальному датчику прохідної потужності НВЧ Волкова-2 місти ться металевий циліндричний корпус 1 60 (фіг. 1) із зовнішньою різьбою 2(фіг.1) і з поглинаючою стінкою З (фіг. 1) у вигляді тонкостінної фольги, що прикрі плена до торця корпуса датчика, який має діаметр корпуса датчика й плікової батареї диференціальних градієнтних термопар 7 (фіг. 1), гарячі спаї яких розташовані в зоні центру кільця Тг(фіг.1), а холодні - в зоні його периферії Тх(фіг.ї) відповідно до винаходу фольга виконана у вигляді двохшарової структури: одного шару З (фіг. 1), що слабо поглинає електромагнітну енергію з матеріалу з високою провідністю, наприклад, бо мідь, латунь і ін. і другого шару 4 (фіг. 1), що сильно поглинає електромагнітну енергію, з матеріалу з низькою провідністю, наприклад, константан, ніхром, вуглець і ін. і діаметром, рівним діаметру кільця гарячих спаїв батареї термопар. Поглинаюча стінка датчика виконується у вигляді композитної структури круглої форми, що складається із шару з високою провідністю і шару з низькою провідністю: двох тонких металевих елементів і технологічного матеріалу, який щільно їх з'єднує, або без нього. На практиці це тонка пластина або фольга з металу міді або латуні, яка має діаметр датчика й частково виконує роль тієї конструктивної частини стінки, визначає швидкодію датчика і що поглинає, в прототипі, але в винаході практично не поглинає електромагнітної енергії. Роль же саме "поглинаючої" стінки, що забезпечує заданий коефіцієнт пере творення, виконує другий шар - тонка фольга або плівка з константана або ніхрома, яка розташована на високопровідному шару і звернена 7/0 В порожнину хвилевода, забезпечуючи, таким чином, необхідну чутливість датчика. Діаметр поглинаючої стінки, яка перетворює незначну частину прохідної по хвилеводу потужності в тепло, дорівнює діаметру кільця гарячих спаїв батареї термопар. Це дає підвищення чутливості, тому що в області датчика, де розташовані холодні спаї практично не відбувається дисипативних втрат електромагнітної енергій, і вони відповідно нагріваються менше: за рахунок не значних втрат електромагнітної енергії в стінці з високою провідністю й за рахунок перетікання /5 тепла від центральної частини поглинаючої стінки зі слабкою провідністю, яка нагрівається більше.The Volkov-2 microwave universal pass power sensor contains a metal cylindrical body 1 60 (Fig. 1) with an external thread 2 (Fig. 1) and with an absorbing wall З (Fig. 1) in the form of a thin-walled foil attached to the end of the sensor body, which has the diameter of the sensor body and the plate battery of differential gradient thermocouples 7 (Fig. 1), the hot junctions of which are located in the center of the ring Tg (Fig. 1), and the cold junctions are located in the area of its periphery Tx (Fig. 1), respectively before the invention, the foil was made in the form of a two-layer structure: one layer Z (Fig. 1), which weakly absorbs electromagnetic energy from a material with high conductivity, for example, copper, brass, etc. and the second layer 4 (Fig. 1), which strongly absorbs electromagnetic energy, from a material with low conductivity, for example, constantan, nichrome, carbon, etc. and with a diameter equal to the diameter of the ring of hot junctions of the thermocouple battery. The absorbing wall of the sensor is made in the form of a composite structure of a round shape, consisting of a layer with high conductivity and a layer with low conductivity: two thin metal elements and a technological material that tightly connects them, or without it. In practice, this is a thin plate or foil made of copper or brass metal, which has the diameter of the sensor and partially performs the role of the constructive part of the wall, determines the speed of the sensor and what it absorbs, in the prototype, but in the invention practically does not absorb electromagnetic energy. The role of the "absorbing" wall, which provides the specified conversion factor, is performed by the second layer - a thin foil or film made of constantan or nichrome, which is located on the highly conductive layer and faces 7/0 V into the waveguide cavity, thus providing the necessary sensitivity of the sensor . The diameter of the absorbing wall, which converts a small part of the power passing through the waveguide into heat, is equal to the diameter of the ring of hot junctions of the thermocouple battery. This gives an increase in sensitivity, because in the area of the sensor, where the cold junctions are located, there is practically no dissipative loss of electromagnetic energy, and accordingly they heat up less: due to insignificant losses of electromagnetic energy in the wall with high conductivity and due to the flow /5 of heat from the central parts of the absorbing wall with weak conductivity, which heats up more.
Датчик працює таким чином.The sensor works like this.
Установлений в широку або вузьку стінку хвилевода 11 (фіг. 1) залежно від вимог по діапазону частот і похибки неузго дженості, датчик прохідної потужності видає на НЧ роз'ємі 9 (фіг. 1) електро рушійну силу, пропорційну квадрату поля в місці його встановлення. НВЧ струми, що протікають поверхнею поглинаючої 2о стінки, нагрівають її. У зв'язку з тим, що шар датчика із високою провідністю по периферії прикріп лений до масивного корпусу, то тепло від цієї частини елемента швидше уходить на корпус хвилеводу й тепловий баланс встановлюється швидше.Installed in a wide or narrow wall of the waveguide 11 (Fig. 1), depending on the requirements for the frequency range and the mismatch error, the pass power sensor emits an electromotive force proportional to the square of the field at the place of its installation on the LF connector 9 (Fig. 1) . Microwave currents flowing over the surface of the absorbing 2o wall heat it up. Due to the fact that the layer of the sensor with high conductivity around the periphery is attached to the massive body, the heat from this part of the element goes to the body of the waveguide faster and the thermal balance is established faster.
Втрати електромагнітної енергії шару з низькою провідністю, більше, ніж на периферії. Таким чином температура в центрі буде вище, ніж по його пери ферії. Різниця температур ІМ--ЇТХ перетворюється в сч термоелектрорушійну силу за допомогою кільцеподібної батареї плівкових термопар, гарячі спаї (Тг на фіг. 1) яких розташовані в області центральної частини елемента, що є не сучим, а холодні (Тх на фіг. 1)-- в області і) його периферії. Ця ТЕРС з контакт них площинок 4 і 5 (фіг. 1) за допомогою провідників 5 і б (фіг. 1) подається нароз'єм 9 (фіг. 1).Losses of electromagnetic energy of the layer with low conductivity, more than at the periphery. Thus, the temperature in the center will be higher than on its periphery. The temperature difference IM--YTH is converted into thermoelectromotive force by means of a ring-shaped battery of film thermocouples, the hot junctions (Tg in Fig. 1) of which are located in the region of the central part of the element, which is not cold, but cold (Tx in Fig. 1)- - in the region i) its periphery. This TERS from the contact planes 4 and 5 (Fig. 1) with the help of conductors 5 and b (Fig. 1) is supplied separately 9 (Fig. 1).
У зв'язку з тим, що коефіцієнт перетворення в 40-процентній смузі робочих частот хвилеводу практично не Ге! зо Змінюється, його градуювати можна тільки на одній частоті. За допомогою зразкового приладу, наприклад, калориметрич ного або пондеромоторного типу. Той самий датчик градуюється в різних ді апазонах частот на - відповідних перерізах хвилеводів і в кожному діапазоні йому приписують "паспортне" значення коефіцієнта с перетворення. Таким чином, він стає універсальним, взаємозамінним і знайде масове застосування. (Се)Due to the fact that the conversion factor in the 40 percent band of operating frequencies of the waveguide is practically not Ge! z It changes, it can be graduated only at one frequency. With the help of a sample device, for example, calorimetric or ponderomotive type. The same sensor is calibrated in different frequency bands on the corresponding cross-sections of the waveguides, and in each range it is assigned a "passport" value of the conversion coefficient c. Thus, it becomes universal, interchangeable and will find mass application. (Se)
ЗоZo
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20041109311A UA76349C2 (en) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Universal throughput power transducer proposed by volkov v.m. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20041109311A UA76349C2 (en) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Universal throughput power transducer proposed by volkov v.m. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA76349C2 true UA76349C2 (en) | 2006-07-17 |
Family
ID=37502940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA20041109311A UA76349C2 (en) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | Universal throughput power transducer proposed by volkov v.m. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA76349C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202324U9 (en) * | 2020-10-07 | 2021-07-01 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Wireless Power Transfer Device |
-
2004
- 2004-11-15 UA UA20041109311A patent/UA76349C2/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202324U9 (en) * | 2020-10-07 | 2021-07-01 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Wireless Power Transfer Device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7752909B2 (en) | Flow sensor with non-contact temperature detecting means | |
| US2427094A (en) | Super-high-frequency wattmeter | |
| US20110240610A1 (en) | Methods of and apparatuses for maintenance, diagnosis, and optimization of processes | |
| US2464277A (en) | Thermometric wattmeter | |
| US7080941B1 (en) | Temperature sensing system for temperature measurement in a high radio frequency environment | |
| US6518743B1 (en) | Wide-band RF signal power detecting element and power detecting device using the same | |
| Judaschke et al. | Millimeter-wave thermoelectric power transfer standard | |
| CN102507036A (en) | MMW (millimeter wave) power sensor and calorimeter provided with same | |
| CN112729537A (en) | Sensor for measuring laser power of laser and laser power meter | |
| US3826980A (en) | Enameled electrical sensing probe | |
| UA76349C2 (en) | Universal throughput power transducer proposed by volkov v.m. | |
| US6759839B2 (en) | Wide-band RF signal power detecting element and power detecting device using the same | |
| US8681493B2 (en) | Heat shield module for substrate-like metrology device | |
| Kubiczek et al. | A novel temperature sensor for a calorimetric thermal converter | |
| EP3430358B1 (en) | Arrangement and method for determining a measurement value for a power cable | |
| Vowinkel | Broad-band calorimeter for precision measurement of millimeter-and submillimeter-wave power | |
| US11742612B2 (en) | Adiabatic coaxial cable coupling | |
| CN109541322B (en) | High-temperature broadband microwave material complex dielectric constant measuring clamp device | |
| CN111239479A (en) | Integrated self-calibration radiation power sensing chip and radiation power measuring method | |
| RU224103U1 (en) | Thermal resistive microwave power converter | |
| US3419438A (en) | Heat flux measuring device | |
| Vowinkel et al. | Precision measurement of power at millimeter-and sub-millimeter wavelengths using a waveguide calorimeter | |
| Botello-Perez et al. | CENAM's Primary Standard for High Frequency Power Up to 50 GHz | |
| CN113155281B (en) | Metal resistance detector and nuclear fusion plasma physical research device | |
| RU220371U1 (en) | Wireless temperature sensor |