專利名稱：一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制及采集裝置，特別是一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置。
背景技術(shù)：
微波功率是微波領(lǐng)域最基本的參數(shù)之一，在建立微波小功率標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，常常采用量熱計(jì)法。微波功率量熱計(jì)是一種測(cè)量負(fù)載吸收功率后溫度變化的儀器，根據(jù)直流功率和微波功率所引起溫度變化的不同得出被測(cè)微波功率的量值。微波功率量熱計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確度高、可過載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、阻抗匹配好；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，時(shí)間常數(shù)大即測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境溫度及配套計(jì)量設(shè)備穩(wěn)定性要求高等。由于量熱計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱沉較大，一定輸入功率引起的溫度變化往往很小，環(huán)境溫度的變化對(duì)其影響很大。因此需要對(duì)量熱計(jì)進(jìn)行溫度控制，使其內(nèi)部溫度非常穩(wěn)定且分布均勻，將外界環(huán)境溫度的變化對(duì)量熱計(jì)的影響盡可能減小。同時(shí)，微波功率量熱計(jì)的測(cè)試過程比較繁瑣、測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)試步驟較多，測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)量極大，數(shù)據(jù)的分析和處理也比較復(fù)雜，需要計(jì)算機(jī)自動(dòng)化來減少工作量。并且，其中有些工作必須自動(dòng)化解決，如在加減微波功率或直流功率時(shí)需要對(duì)量熱計(jì)內(nèi)負(fù)載上的溫度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)及采集等工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置，解決量熱計(jì)測(cè)試及量值傳遞過程中的測(cè)量控制及數(shù)據(jù)采集的問題。一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置，包括信號(hào)源、直流源、功分器、量熱計(jì)、 控溫儀、測(cè)溫儀、數(shù)字電壓表、小功率計(jì)，還包括功率控制模塊、功率/電壓采集模塊、溫度采集模塊。功率控制模塊的功能是當(dāng)量熱計(jì)內(nèi)部的溫度達(dá)到穩(wěn)定后，控制信號(hào)源或直流源對(duì)量熱計(jì)循環(huán)定時(shí)加減微波功率或直流功率。根據(jù)需要改變微波或直流功率加入的時(shí)間、 微波功率和直流功率的循環(huán)方式以及微波信號(hào)的頻率、功率電平值等。功率/電壓采集模塊的功能是在量熱計(jì)上加入微波功率或直流功率后，分別采用小功率計(jì)或數(shù)字電壓表對(duì)微波/直流功率的量值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過功率/電壓采集模塊對(duì)微波/直流功率的量值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理的工作。溫度采集模塊的功能是在量熱計(jì)測(cè)試過程中，其內(nèi)的工作負(fù)載和參考負(fù)載上會(huì)貼敷有測(cè)熱電阻，測(cè)熱電阻連接在測(cè)溫儀上。通過溫度采集模塊，可以對(duì)多組測(cè)溫電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示并進(jìn)行存儲(chǔ)。同時(shí)，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)溫度變化的均勻性實(shí)時(shí)監(jiān)控量熱計(jì)內(nèi)部的工作狀態(tài)。信號(hào)源的輸出端和功分器的輸入端微波電纜連接，功分器的一個(gè)輸出端與量熱計(jì)工作負(fù)載的輸入端連接，功分器的另一個(gè)輸出端與小功率計(jì)的輸入端連接，直流源的輸出端與量熱計(jì)工作負(fù)載的直流加熱電阻兩端導(dǎo)線連接，直流源的輸出端與數(shù)字電壓表的輸入
3端導(dǎo)線連接，控溫儀的輸出端與量熱計(jì)控溫筒的加熱薄膜輸入端導(dǎo)線連接，測(cè)溫儀的輸入端與量熱計(jì)工作負(fù)載、參考負(fù)載的測(cè)熱電阻兩端導(dǎo)線連接。信號(hào)源的GPIB端口與功率控制模塊GPIB總線連接，直流源的GPIB端口與功率控制模塊GPIB總線連接，數(shù)字電壓表的 GPIB端口與功率/電壓采集模塊GPIB總線連接，小功率計(jì)的GPIB端口與功率/電壓采集模塊GPIB總線連接，測(cè)溫儀的GPIB端口與溫度采集模塊GPIB總線連接。工作時(shí)，控溫儀對(duì)量熱計(jì)的中筒進(jìn)行控溫，將量熱計(jì)內(nèi)的溫度穩(wěn)定在預(yù)定范圍內(nèi)。 待量熱計(jì)內(nèi)溫度穩(wěn)定后，由功率控制模塊對(duì)其加入直流功率，每隔預(yù)定時(shí)間由溫度采集模塊對(duì)測(cè)熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)量熱計(jì)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。同時(shí)，通過功率 /電壓采集模塊采集與直流源相連接的數(shù)字多用表的電壓值來監(jiān)測(cè)直流功率的大小。設(shè)定數(shù)據(jù)采集的間隔時(shí)間，采集到的溫度、電壓值在裝置上實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)量熱計(jì)內(nèi)即工作負(fù)載上的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定并持續(xù)預(yù)定時(shí)間后，功率控制模塊關(guān)閉直流源。同樣，由溫度采集模塊每隔預(yù)定時(shí)間對(duì)測(cè)熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)量熱計(jì)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。這時(shí)，量熱計(jì)的溫度穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)與加入功率時(shí)相同。功率控制模塊在量熱計(jì)內(nèi)的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定后，自動(dòng)加入微波功率。同樣由功率/電壓采集模塊及溫度采集模塊每隔預(yù)定時(shí)間監(jiān)測(cè)微波功率的大小及測(cè)熱電阻的溫度值，直至溫度重新達(dá)到穩(wěn)定。此時(shí)，關(guān)閉微波信號(hào)，同樣每隔預(yù)定時(shí)間監(jiān)測(cè)測(cè)熱電阻的溫度值，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定。在功率控制模塊的面板上進(jìn)行頻點(diǎn)、直流/微波功率循環(huán)方式設(shè)置，對(duì)不同頻率點(diǎn)的微波功率進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試過程中，重復(fù)加減直流功率和微波功率的過程，直至測(cè)試結(jié)束。一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置是以儀器儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ)，采用模塊式結(jié)構(gòu)和GPIB總線等通信協(xié)議，根據(jù)微波功率量熱計(jì)的原理及微波功率的測(cè)試方法，研制出的具有實(shí)用性的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置，具有功能劃分明確、模塊化、集成化的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、參數(shù)變化趨勢(shì)處理及顯示、測(cè)試過程和步驟自動(dòng)化控制、測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理、實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)回放、分析和自動(dòng)判斷等功能。本發(fā)明針對(duì)微波功率量熱計(jì)的測(cè)試，可以解決其測(cè)試過程繁瑣、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)試步驟多的問題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、存儲(chǔ)、處理等工作，操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，有很好的應(yīng)用效果。


圖1 一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置的示意圖。1.信號(hào)源 2.直流源 3.功分器 4.量熱計(jì) 5.控溫儀6.數(shù)字電壓表 7.小功率計(jì) 8.測(cè)溫儀 9.功率控制模塊 10.功率/電壓采集模塊
11.溫度采集模塊。
具體實(shí)施例方式一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置，包括信號(hào)源1、直流源2、功分器3、量熱計(jì)4、控溫儀5、測(cè)溫儀8、數(shù)字電壓表6、小功率計(jì)7，還包括功率控制模塊9、功率/電壓采集模塊10、溫度采集模塊11。功率控制模塊9的功能是當(dāng)量熱計(jì)4內(nèi)部的溫度達(dá)到穩(wěn)定后，控制信號(hào)源1或直
4流源2對(duì)量熱計(jì)4循環(huán)定時(shí)加減微波功率或直流功率。根據(jù)需要改變微波或直流功率加入的時(shí)間、微波功率和直流功率的循環(huán)方式以及微波信號(hào)的頻率、功率電平值等。功率/電壓采集模塊10的功能是在量熱計(jì)4上加入微波功率或直流功率后，分別采用小功率計(jì)7或數(shù)字電壓表6對(duì)微波/直流功率的量值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過功率/電壓采集模塊10對(duì)微波/直流功率的量值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理的工作。溫度采集模塊11的功能是在量熱計(jì)4測(cè)試過程中，其內(nèi)的工作負(fù)載和參考負(fù)載上會(huì)貼敷有測(cè)熱電阻，測(cè)熱電阻連接在測(cè)溫儀8上。通過溫度采集模塊11，可以對(duì)多組測(cè)溫電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示并進(jìn)行存儲(chǔ)。同時(shí)，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)溫度變化的均勻性實(shí)時(shí)監(jiān)控量熱計(jì)4內(nèi)部的工作狀態(tài)。信號(hào)源1的輸出端和功分器3的輸入端微波電纜連接，功分器3的一個(gè)輸出端與量熱計(jì)4工作負(fù)載的輸入端連接，功分器3的另一個(gè)輸出端與小功率計(jì)7的輸入端連接，直流源2的輸出端與量熱計(jì)4工作負(fù)載的直流加熱電阻兩端導(dǎo)線連接，直流源2的輸出端與數(shù)字電壓表6的輸入端導(dǎo)線連接，控溫儀5的輸出端與量熱計(jì)4控溫筒的加熱薄膜輸入端導(dǎo)線連接，測(cè)溫儀8的輸入端與量熱計(jì)4工作負(fù)載、參考負(fù)載的測(cè)熱電阻兩端導(dǎo)線連接。信號(hào)源1的GPIB端口與功率控制模塊9GPIB總線連接，直流源2的GPIB端口與功率控制模塊9GPIB總線連接，數(shù)字電壓表6的GPIB端口與功率/電壓采集模塊10GPIB總線連接，小功率計(jì)7的GPIB端口與功率/電壓采集模塊10GPIB總線連接，測(cè)溫儀8的GPIB端口與溫度采集模塊IlGPIB總線連接。工作時(shí)，控溫儀5對(duì)量熱計(jì)4的中筒進(jìn)行控溫，將量熱計(jì)4內(nèi)的溫度穩(wěn)定在30°C 內(nèi)。待量熱計(jì)4內(nèi)溫度穩(wěn)定后，由功率控制模塊9對(duì)其加入直流功率，每隔5秒由溫度采集模塊11對(duì)測(cè)熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)量熱計(jì)4內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。同時(shí)， 通過功率/電壓采集模塊10采集與直流源2相連接的數(shù)字多用表的電壓值來監(jiān)測(cè)直流功率的大小。設(shè)定數(shù)據(jù)采集的間隔時(shí)間，采集到的溫度、電壓值在裝置上實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)量熱計(jì) 4內(nèi)即工作負(fù)載上的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定并持續(xù)20min后，功率控制模塊9關(guān)閉直流源2。同樣，由溫度采集模塊U每隔5秒對(duì)測(cè)熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)量熱計(jì)4內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化。這時(shí)，量熱計(jì)4的溫度穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)與加入功率時(shí)相同。功率控制模塊9在量熱計(jì)4內(nèi)的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定后，自動(dòng)加入微波功率。同樣由功率/電壓采集模塊10及溫度采集模塊11每隔5秒監(jiān)測(cè)微波功率的大小及測(cè)熱電阻的溫度值，直至溫度重新達(dá)到穩(wěn)定。此時(shí)，關(guān)閉微波信號(hào)，同樣每隔5秒監(jiān)測(cè)測(cè)熱電阻的溫度值，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定。在功率控制模塊9的面板上進(jìn)行頻點(diǎn)、直流/微波功率循環(huán)方式設(shè)置，對(duì)不同頻率點(diǎn)的微波功率進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試過程中，重復(fù)加減直流功率和微波功率的過程，直至測(cè)試結(jié)束。
權(quán)利要求
1. 一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置，包括信號(hào)源(1)、直流源(2)、功分器(3)、 量熱計(jì)(4)、控溫儀(5)、測(cè)溫儀(8)、數(shù)字電壓表(6)、小功率計(jì)(7)，其特征在于還包括功率控制模塊(9)、功率/電壓采集模塊(10)、溫度采集模塊(11)；功率控制模塊(9)的功能是當(dāng)量熱計(jì)(4)內(nèi)部的溫度達(dá)到穩(wěn)定后，控制信號(hào)源(1)或直流源(2)對(duì)量熱計(jì)(4)循環(huán)定時(shí)加減微波功率或直流功率；根據(jù)需要改變微波或直流功率加入的時(shí)間、微波功率和直流功率的循環(huán)方式以及微波信號(hào)的頻率、功率電平值等；功率/電壓采集模塊(10)的功能是在量熱計(jì)(4)上加入微波功率或直流功率后，分別采用小功率計(jì)(7)或數(shù)字電壓表(6)對(duì)微波/直流功率的量值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過功率/電壓采集模塊(10)對(duì)微波/直流功率的量值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理的工作； 溫度采集模塊(11)的功能是在量熱計(jì)(4)測(cè)試過程中，其內(nèi)的工作負(fù)載和參考負(fù)載上會(huì)貼敷有測(cè)熱電阻，測(cè)熱電阻連接在測(cè)溫儀(8)上；通過溫度采集模塊(11)，可以對(duì)多組測(cè)溫電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示并進(jìn)行存儲(chǔ)；同時(shí)，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)溫度變化的均勻性實(shí)時(shí)監(jiān)控量熱計(jì)(4)內(nèi)部的工作狀態(tài)；信號(hào)源(1)的輸出端和功分器(3)的輸入端微波電纜連接，功分器(3)的一個(gè)輸出端與量熱計(jì)(4)工作負(fù)載的輸入端連接，功分器(3)的另一個(gè)輸出端與小功率計(jì)(7)的輸入端連接，直流源(2)的輸出端與量熱計(jì)(4)工作負(fù)載的直流加熱電阻兩端導(dǎo)線連接，直流源 (2)的輸出端與數(shù)字電壓表(6)的輸入端導(dǎo)線連接，控溫儀(5)的輸出端與量熱計(jì)(4)控溫筒的加熱薄膜輸入端導(dǎo)線連接，測(cè)溫儀(8)的輸入端與量熱計(jì)(4)工作負(fù)載、參考負(fù)載的測(cè)熱電阻兩端導(dǎo)線連接；信號(hào)源(1)的GPIB端口與功率控制模塊(9) GPIB總線連接，直流源 (2)的GPIB端口與功率控制模塊(9)GPIB總線連接，數(shù)字電壓表(6)的GPIB端口與功率/ 電壓采集模塊(10) GPIB總線連接，小功率計(jì)(7)的GPIB端口與功率/電壓采集模塊(10) GPIB總線連接，測(cè)溫儀(8)的GPIB端口與溫度采集模塊(11) GPIB總線連接；工作時(shí)，控溫儀(5)對(duì)量熱計(jì)(4)的中筒進(jìn)行控溫，將量熱計(jì)(4)內(nèi)的溫度穩(wěn)定在預(yù)定范圍內(nèi)；待量熱計(jì)(4)內(nèi)溫度穩(wěn)定后，由功率控制模塊(9)對(duì)其加入直流功率，每隔預(yù)定時(shí)間由溫度采集模塊(11)對(duì)測(cè)熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)量熱計(jì)(4)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化；同時(shí)，通過功率/電壓采集模塊(10)采集與直流源(2)相連接的數(shù)字多用表的電壓值來監(jiān)測(cè)直流功率的大小；設(shè)定數(shù)據(jù)采集的間隔時(shí)間，采集到的溫度、電壓值在裝置上實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)量熱計(jì)(4)內(nèi)即工作負(fù)載上的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定并持續(xù)預(yù)定時(shí)間后，功率控制模塊(9)關(guān)閉直流源(2);同樣，由溫度采集模塊(11)每隔預(yù)定時(shí)間對(duì)測(cè)熱電阻依次串行采集溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)量熱計(jì)(4)內(nèi)工作負(fù)載的溫度變化；這時(shí)，量熱計(jì)(4)的溫度穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)與加入功率時(shí)相同；功率控制模塊(9)在量熱計(jì)(4)內(nèi)的溫度重新達(dá)到穩(wěn)定后，自動(dòng)加入微波功率；同樣由功率/電壓采集模塊(10)及溫度采集模塊(11)每隔預(yù)定時(shí)間監(jiān)測(cè)微波功率的大小及測(cè)熱電阻的溫度值，直至溫度重新達(dá)到穩(wěn)定；此時(shí)，關(guān)閉微波信號(hào)，同樣每隔預(yù)定時(shí)間監(jiān)測(cè)測(cè)熱電阻的溫度值，直至溫度達(dá)到穩(wěn)定；在功率控制模塊(9)的面板上進(jìn)行頻點(diǎn)、直流/微波功率循環(huán)方式設(shè)置，對(duì)不同頻率點(diǎn)的微波功率進(jìn)行測(cè)試；在測(cè)試過程中，重復(fù)加減直流功率和微波功率的過程，直至測(cè)試結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波功率量熱計(jì)的控制及采集裝置，包括信號(hào)源(1)、直流源(2)、功分器(3)、量熱計(jì)(4)、控溫儀(5)、測(cè)溫儀(8)、數(shù)字電壓表(6)、小功率計(jì)(7)，還包括功率控制模塊(9)、功率/電壓采集模塊(10)、溫度采集模塊(11)。本裝置是以儀器儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ)，采用模塊式結(jié)構(gòu)和GPIB總線等通信協(xié)議，研制出的具有實(shí)用性的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。本裝置具有功能劃分明確、模塊化、集成化的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、參數(shù)變化趨勢(shì)處理及顯示、測(cè)試過程和步驟自動(dòng)化控制、測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理、實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)回放、分析和自動(dòng)判斷等功能。
文檔編號(hào)G01K17/00GK102435352SQ20111026887
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者何巍, 張偉偉, 楊緒軍 申請(qǐng)人:中國航天科工集團(tuán)第二研究院二〇三所