УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
DEVICE FOR MEASUREMENT OF FREQUENCY ERROR OF THERMOELECTRIC CONVERTERS

Изобретение относится к области определения частотной погрешности бесконтактных термоэлектрических преобразователей, применяемых для измерения высокочастотного тока, наведенного в цепях электрического задействования пиротехнических и взрывных устройств объекта при испытаниях его на воздействие высокочастотного электромагнитного поля.
Известен термоэлектрический компаратор [Т.Б. Рождественская «Электрические компараторы для точных измерений тока, напряжения и мощности», 1964 г., стр. 110], содержащий источники постоянного и переменного тока, подключаемые к входу нагревателя термоэлектрического преобразователя, термопара которого соединена с устройством измерения термо-ЭДС, и измеритель постоянного и переменного напряжения, подключенный к выходу нагревателя. Нагреватель термоэлектрического преобразователя шунтирован для расширения пределов измерения безреактивным шунтом.
Измеряемый переменный ток пропускается по шунту и нагревателю. Возникшую термо-ЭДС компенсируют падением напряжения на сопротивлении, регулируя ток в цепи вспомогательной батареи. При достижении компенсации постоянный ток измеряют с помощью потенциометра и образцового сопротивления.
Достоинством приведенного технического решения является определение частотной погрешности термоэлектрического преобразователя при токах, превышающих номинальное значение тока нагревателя термоэлектрического преобразователя.
Однако известное устройство обладает недостатком, заключающимся в ограниченном диапазоне определения частотной погрешности термоэлектрического преобразователя (менее 100 кГц), за счет несогласованности тракта передачи высокочастотного тока к нагревателю термоэлектрического преобразователя и дополнительной частотной погрешности пассивных вспомогательных элементов схемы, таких как шунт и образцовое сопротивление. А также за счет отсутствия учета влияния емкостных связей термоэлектрического преобразователя с конструкцией устройства, в котором нагреватель термоэлектрического преобразователя замещает нагреватель (мостик) цепи электрического задействования устройства для измерения наведенного высокочастотного тока при испытаниях электромагнитной стойкости объекта, что также снижает достоверность определения частотной погрешности.
Данное устройство принимается за прототип, как наиболее близкое по технической сущности к заявляемому.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении частотного диапазона и повышении достоверности определения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей, за счет применения согласованного высокочастотного тракта для подачи постоянного и переменного высокочастотного тока в нагреватель термоэлектрического преобразователя.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей содержит источники постоянного и переменного тока, имеющие возможность подключения к входу нагревателя термоэлектрического преобразователя, термопара которого соединена с устройством измерения термо-ЭДС, и измеритель постоянного и переменного напряжения, подключенный к выходу нагревателя, согласно изобретению устройство представляет собой согласованный высокочастотный тракт, включающий волновод, в корпус которого устанавливается термоэлектрический преобразователь, при этом нагреватель термоэлектрического преобразователя включен между входом и выходом волновода, причем вход волновода соединен высокочастотным согласованным кабелем с источником постоянного или переменного тока, а его выход присоединен к согласованному входу измерителя постоянного и переменного напряжения, при этом выводы термопары через отверстия в корпусе волновода подключены к входам фильтров, входящих в конструкцию волновода, выходы которых подключены к устройству измерения термо-ЭДС термопары термоэлектрического преобразователя, при этом размеры внутренней полости волновода идентичны размерам полости, в которой размещаются цепи электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства.
Выполнение устройства измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей в виде согласованного высокочастотного тракта, включающего волновод, в корпус которого устанавливается термоэлектрический преобразователь, при этом нагреватель термоэлектрического преобразователя включен между входом и выходом волновода, причем вход волновода соединен высокочастотным согласованным кабелем с источником постоянного или переменного тока, а его выход присоединен к согласованному входу измерителя постоянного и переменного напряжения, при этом выводы термопары через отверстия в корпусе волновода подключены к входам фильтров, входящих в конструкцию волновода, выходы которых подключены к устройству измерения термо-ЭДС термопары термоэлектрического преобразователя, при этом размеры внутренней полости волновода идентичны размерам полости, в которой размещаются цепи электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства, позволяет расширить частотный диапазон и повысить достоверность определения частотной погрешности термоэлектрического преобразователей.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 представлена схема устройства измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей;
на фиг. 2 -продольный разрез волновода.
Устройство измерения частотной погрешности термоэлектрических преобразователей содержит калибратор постоянного тока 1, высокочастотный генератор 2, волновод 3, измеритель 4 постоянного и переменного высокочастотного напряжения и вольтметр 5 (фиг. 1).
Волновод 3 выполнен в виде цилиндрического корпуса 6  с продольным отверстием, на внешней поверхности корпуса 6 установлены проходные фильтры 7, выходы которых подключены к входу вольтметра 5, а на торцах корпуса 6 расположены входной 8 и выходной 9 высокочастотные соединители (фиг. 1, 2).
С помощью выходного 9 высокочастотного соединителя волновод 3 непосредственно подключен к согласованному входу измерителя4 постоянного и переменного напряжения, в конкретном примере выполненный в качестве широкополосного осциллографа (фиг. 1).
Размеры внутренней полости волновода 3 идентичны размерам полости, в которой размещается цепь электрического задействования пиротехнического (взрывного) устройства, что позволяет в максимальной степени учесть влияние на частотную погрешность термоэлектрического преобразователя 11 емкостной связи, существующей между цепями электрического задействования и конструкцией пиротехнического (взрывного) устройства в рассматриваемом частотном диапазоне.
Устройство работает следующим образом
В цилиндрический корпус 6 волновода 3 устанавливают термоэлектрический преобразователь 11, выводы термопары 12 которого выводят через отверстия в корпусе 6 и присоединяют к проходным фильтрам 7. Выводы нагревателя 13 термоэлектрического преобразователя 11 подключают к контактам входного 8 и выходного 9 высокочастотных соединителей волновода 3 (фиг. 2).
На калибраторе постоянного тока 1 устанавливают номинальное значение постоянного тока нагревателя 13 термоэлектрического преобразователя 11.
ТПном
ТПток
При помощи высокочастотного кабеля 10 входной 8 высокочастотный соединитель волновода 3подключаютк выходу калибратора постоянного тока 1. Во время подачи номинального тока на нагреватель 13 вольтметром 5 измеряют термо-ЭДС (U) термопары 12 термоэлектрического преобразователя 11, одновременно широкополосным осциллографом измеряют напряжение (U) на согласованном входном сопротивлении (50Ом).
На высокочастотном генераторе 2 устанавливают первое значение частоты ƒ из ряда значений, входящих в частотный диапазон, в котором осуществляется проверка частотной погрешности термоэлектрического преобразователя 11.
ТПƒ
ТПном
осцƒ
Затем высокочастотный кабель 10 отключают от выхода калибратора постоянного тока 1 и подключают к выходу высокочастотного генератора 2. Регулировкой уровня выходного сигнала высокочастотного генератора 2 в цепи нагревателя 13 термоэлектрического преобразователя 11 устанавливают действующее значение тока, которое обеспечивает максимальное приближение значения термо-ЭДС термопары 12 (U), измеряемой вольтметром 5, к значению термо-ЭДС(U), измеренной вольтметром 5 при номинальном постоянном токе нагревателя 13. Одновременно осциллографом измеряют действующее значение напряжения (U) на согласованном входном сопротивлении. Данную операцию повторяют для всех значений частоты ƒ из ряда значений, выбранных в заданном частотном диапазоне проверки частотной погрешности.
ТПток
ТПƒ
осцтк
Высокочастотный кабель 10 отключают от выхода высокочастотного генератора 2 и подключают к выходу калибратора постоянного тока 1, выходной ток которого регулируют до установления уровня, при котором измеряемая вольтметром 5 термо-ЭДС (U) термопары 12 равна термо-ЭДС (U) при пропускании через нагреватель 13 переменного тока с первым значением частоты ƒ, при этом осциллографом измеряют постоянное напряжение на входном согласованном резисторе (U). Описанную операцию повторяют для всех значений частоты ƒ из ряда значений, выбранных в заданном частотном диапазоне проверки частотной погрешности.
ƒ
После всех измерений рассчитывают значение частотной погрешности δ термоэлектрического преобразователя 11 при каждом значении частоты:
осцƒ
где U -действующее значение переменного напряжения на согласованном входе осциллографа при переменном токе частотой ƒ;
осцтк
U - постоянное напряжение на согласованном входе осциллографа при постоянном токе.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для определения частотной погрешности бесконтактных термоэлектрических преобразователей, применяемых для измерения высокочастотного тока, наведенного в цепях электрического задействования пиротехнических и взрывных устройств объекта при испытаниях его на воздействие высокочастотного электромагнитного поля;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить повышение точности измерения частотной погрешности термоэлектрического преобразователя.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».