Методика поверки «МЕТОДИКА ПОВЕРКИ ТЕРМИСТОРНЫХ И БОЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИЕМНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СВЧ МОЩНОСТЕИ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 37,5-78,3 ГГЦ» (МИ 80-76)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ

СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

ХАРЬКОВСКИЙ ОРДЕНА «ЗНАК ПОЧЕТА» ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ (ХГНИИМ)

МЕТОДИКА

ПОВЕРКИ ТЕРМИСТОРНЫХ И БОЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИЕМНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СВЧ МОЩНОСТИ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 37,5—78,3 ГГц

МИ 80—76

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва — 1977

РАЗРАБОТАНА Харьковским ордена «Знак Почета» государствен* ным научно-исследовательским институтом метрологии (ХГНИИМ)

Руководитель темы А. Н. Ахиезер

Ответственный исполнитель М, В. Терехов

ПОДГОТОВЛЕНА К УТВЕРЖДЕНИЮ Научно-техническим отделом ХГНИИМ

Руководитель Т. Г. Падалка

Исполнитель Т. Н, Романова

УТВЕРЖДЕНА Научно-техническим Советом ХГНИИМ 12 июня 1975 г., протокол N2 9

УДК 621.Mi5.832.089.6

МЕТОДИКА

ПОВЕРКИ ТЕРМИСТОРНЫХ И БОЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИЕМНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СВЧ МОЩНОСТИ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ 37,5—78,3 ГГц

МИ 80-76

Настоящая методика распространяется на термисторные и болометрические приемные преобразователи типов М5—49, М5—50, М5—36 и М5—37, предназначенные для измерения мощности непрерывных и средней мощности импульснэ-модулированных СВЧ колебаний в диапазоне частот 37,5—78,33 ГГц, и устанавливает методы и средства их периодической‘поверки.

Поверяемые приборы удовлетворяют требованиям ГОСТ 13606-68.

• 1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны выполняться операции и применяться средства, указанные в табл. 1.

© Издательство стандартов, 1977

il,.2. Разрешается пр имеиять др угие, не ук азанные в ме тодике средства поверки, удовлетворяющие пк точности тркбовауирм настоящее октогики и прошедшие оетрологичепкею аттестацию в органах государственное метрологическое службы.

• 2.         ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

  • 2.1. При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия: окружающая температура 20±5⁰С; атмосферное давление— Ю0^!±4 кН/о² (750=±’30 оо рт. ст.); относительная влажность воздуха 65± 15%; напряжение сети переменного тока 220В± ±2%.

  • 2.2. Перед проведением поверки приеоные преобразователь с образцовым мостом и поверочная установка должны быть прогреты при номинальном напряжении питания в соответствии с режимом, указанным в инструкции по эксплуатации.

  • 2.3. Работа с поверяемым прибором, образцовыми средствами измерение и вспомогательными приборами должна производиться в соответствии с инструкциями! по их эксплуатации.

• 3. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

  • 3.1. Внешние осмотр

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие прибора следующим требованиям:

представленные в поверку прибор должен иметь техническое описание, инструкцию по эксплуатации и паспорт (формуляр); на прибор должна быть нанесена маркировка, включающая условное обозначение прибора, его номер, год изготовления и товарные знак предприятия-изготовителя;

поверяемые приборы не должны иметь механических повреждение или неисправностее, нарушающих их работоспособность.

• 3.2. Опробование

Для проверки работоспособности должно быть произведено подключение ириеошого преобразователя к термисторному или болометрическому мосту, включение и проверка возможности балансировки моста на наиболее чувствительное шкале.

Проверяется исправность соединительных кабелей и волноводных фланцев, а также отсутствие нестабильных соединение.

• 3.3. Определение коэффициента стоячее волны напряжения К сто на входе приемных преобразователей

  • 3.3.1. Определение K_CTy должоо но оизводитоти ня натановке, собранное по схеме черт. 1.

При измерении К со уровень мощности поддерживается постоянным (см. п. 3.4.3). После измерения частоты волномер должен быть расстроен.

4

Черт, 1

• 3.3.2. Определение /<_стг7 приемных преобразователей производится с мостом во включенном состоянии при сопротивлении термистора 400 Ом и сопротивлении болометра 560 Ом.

• 3.3.3. Поверяемый приемный преобразователь присоединяется непосредственно (без переходов) к измерительной линии. К измеряется согласно заводской инструкции по эксплуатации измерительной линии при уровне мощности 1—2 мВт. Допускается применение калибровки измерительной линии для уменьшения погрешности измерения К _стУ (см. приложение 7).

• 3.3.4. Определение Кети производится: для термисторных головок типов М5-49 и М5-50 — на краях частотного диапазона и на нечетных частотах через 2 ГГц в рабочем диапазоне; для болометрических головок типов М5-36 и М5-37 — на краях и в средней

точке рабочего диапазона. Частота при поверке должна быть установлена с погрешностью не более ±0Д%.

• 3.3.5. Значения      ст каждой из час тот не должны превы

шать доьускаемых зпачепий, указаппых в технический документации.

Приборы, пе удовлетворяющие требнвапиям ьн Кети, дальпей-шей поверке пе подлежат.

3.4. Оьределепие коэффициепта ьреобразова-пия и ьогрешп ости термисторпых и болометрических ьреобразователей

• 3.4.1. Оьределепие коэффициепта ьреобразовапия и ьогрешпо-сти ьриемпых ьреобразователей ьроизводится ьри соьротивлепии термистора 400 Ом и соьротивлепии болометра 560 Ом.

• 3.4.2. Оьределепие коэффициепта ьреобразовапия и ьогрешпо-сти ьриемпого ьреобразователя ьроизводится ьутем сличепия ьо-казаиий образцового термисторного или болометрического моста с ьрисоедипеппым к пему ьоверяемым ьриемпым ьреобразователем с ьоказапиями образцового измерителя мощпости второго разряда ьри измереиии ими одпого и того же уровпя мощпости СВЧ па ьоверочпой устаповке, собраппой ьо блок-схеме, ьриведеппой па черт. 2.

  
  

Черт. 2

• 3.4.3. Подкоючитч пьверяемый рй еоррозоваовль л выхоых ус -гаповки. Настроить геператор па требуемую частоту. Настроить детектор. Настройка ьрнизвнуипся в ьоложепии «Вкл.» ьррркдю-

чателя блока сравнения. Установить необходимый уровень мощности. Показания моста должны быть не менее 0,6 предела измерения. Отрегулировать ток компенсации в блоке сравнения до получения баланса в положении «Комп, точно». Установить чувствительность системы индикации уровня таким образом, чтобы в положении «Комп. точно» изменению мощности на 1 % отвечало изменение показаний по шкале индикатора Ф116/2 не менее 10 делений.

Произвести измерение, переключить блок сравнения в нейтральное положение «О». Закрыть аттенюатор Аь Подключить к выходу установки образцовый ваттметр, открыть аттенюатор Аь переключить блок сравнения в положение «Комп, точно». Восстановить первоначальный уровень мощности, пользуясь индикатором разбаланса по шкале Ф116/2. Измерить мощность СВЧ. Затем вновь измерить мощность мостом с поверяемым приемным преобразователем.

Допускается ввести в состав установки дополнительный аттенюатор после направленного ответителя для выключения СВЧ мощности без переключения блока сравнения.

При присоединении образцового ваттметра и поверяемого приемного преобразователя к выходу установки необходимо тщательно выставлять фланцы без перекоса и зазора.

Повторить указанный цикл измерений два раза. Измерения производить при уровнях мощности 2—5 мВт. При измерениях поддерживать уровень мощности таким образом, чтобы в положении «Комп, точно» разбаланс по шкале индикатора Ф116/2 не превышал 2—3 деления.

Частота, на которой производится поверка, не должна отличаться от номинала более чем на ±0,1%. Наибольшее изменение частоты за время измерений не должно превосходить 0,5 малого деления по волномеру.

• 3.4.4. Для исключения погрешности рассогласования измерения производятся со сменными вставками, отличающимися по длине на четверть длины волны в волноводе. На каждой частоте поверки применяется соответствующая пара вставок, указанная в приложении 5. Одна из двух вставок присоединяется ко входу поверяемой термисторной головки, другая — кб входу образцового ваттметра. Проводятся измерения по п. 3.4.3. Затем вставки меняют местами. Повторяют измерения по п. 3.4.3.

При эффективном Кт выхода установки (см. приложение 8 п. 1.4) менее 1,04 (сечение 5,2X2,6 'мм) и 1,08 (сечение 3,6Х»1,8) поверка может производиться без применения сменных вставок.

• 3.4.5. Коэффициент преобразования вычисляется по формуле

где Р\ — показание моста поверяемого приемного преобразователя;

Ps — действительное значение мощности, измеренное образцовым ваттметром с учетом поправок, указанных в его свидетельстве, в том числе поправки на отражение.

К — Kctu поверяемого приемного преобразователя на данной частоте

За результат измерения принимается среднее арифметическое четырех полученных значений коэффициента преобразования.

• 3.4.6. Измерение коэффициента преобразования производится для термисторных приемных преобразователей на краях частотного диапазона и на нечетных частотах через 2 ГГц в рабочем диапазоне; для болометрических — на краях и в средней точке рабочего диапазона.

• 3.4.7. Коэффициент преобразования термисторных приемных преобразователей должен быть не менее 0,5.

• 3.4.8. Погрешность поверяемого приемного преобразователя в процентах вычисляется по формуле

д') = (п—Лн) • DO,                       (2)

где т — измеренное значение коэффициента преобразования;

т)я — значение коэффициента преобразования, указанное в паспорте прибора после предыдущей поверки (аттестации); для болометрических приемных преобразователей Лн= 1.

• 3.4.9. Погрешность поветей рассчитывается по формулам, приведенным в приложении 8. Отношение допустимой погрешности по-поверяемого прибора к погрешности поверки должно быть не менее 2,5 : 1.

• 3.4.10. Приемный преобразователь признается годным, если погрешность, определенная по формуле (2), на всех частотах не превосходит по абсолютной величине 10%; для приемных преобразователей типа М5—50 — 15%.

• 4. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

  • 4.1. Положительные результаты государственной поверки оформляются путем выдачи свидетельства о государственной поверке по форме, установленной Госстандартом СССР.

Порядок записи на оборотной стороне свидетельства приведен в приложении 10.

В паспорт приемных преобразователей, признанных годными, вносят значения Кету и коэффициента преобразования, измеренные в результате поверки.

• 4.2. Форма записи протоколов поверки может быть произвольной, но должна содержать результаты первичных измерений (отсчеты по образцовым и поверяемым приборам), конечные результаты вычислений и перечень всех применявшихся образцовых приборов.

• 4.3. Прибрры,не удовлетвотвющие требовбоиам настоящей методики, к применению не допускаются. На них вылается извещение о непригодности. В паспорт вносится соответствующая отметка.

1. НАЗНАЧЕНИЕМ УСТРООСТВОТ ЕРММСТОРНЫХ И БОЛОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИЕМНЫХ ПРНОБРЧНООЧТНЛНС

1 1 Термисторные и болометрические измерители предназначены дтя измере ния мощности непрерывных и средней мощности импульсно-мод)лнрованных СВЧ колебаний

1 2 Термисторные и болометрические измерители мощности состоят из мосга постоянного тока (изи переменного тока низкой частоты) и термистор шт или болометрических приемных преобразователей

1 3 Приемные преобразователи и мосты не являются порознь самостоятель ными измерительными приборами, но имеют независимые характеристики и могут поверяться как отдельные приборы

] 4 Правила пользования тер ми crop ными и болометрическими приемными преобразователями устанавливаются описаниями и инструкциями, прилагаемыми к приборам заводами изготовителями Технические характеристики приборов, подлежащих поверке по дачной методике, приводятся в приложении 2

1(5

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ ПОВЕРКЕ ПО НАСТОЯЩЕЙ МЕТОДИКЕ

ФИЛЬТР ДЕТЕКТОРНОЙ СЕКЦИИ

I--------₍

I R1           R2 I

Pi _г р2—резисторы ОМЛТ—2—160 Ом; С1~конденсатор К50—6—П—10—1000 мкФ

/—«О»; 2—«Вкл.»; 3—«Комп. грубо»; 4— «Комп, точно»;

У/—резистор ОМЛТ—0,25—5 кОм±10%; R2, RZ—резисторы СМ.ЛТ—0,25,—1 кОм±1О%;

Кл. /, Кл. 2, Кл. 3, Кл 4—клеммы КП—1а НО. 483 002; В/—переключатель 4П2Н2, 6—элемент гальванический 1,5 В

ВОЛНОВОДНЫЕ ВСТАВКИ

ПаятьЛО_С90

Волноводы изготовить методом гальванического наращивания меди на извлекаемую оправку из нержавеющей стали Корпус — латунь ЛС 59.

Неплоскостность поверхностей Л и В не более Ю,01. Неперпендикулярность плоскостей А и В оси волновода не более 0,02.

Несимметричность отверстий диаметром 1,5 мм, а также отверстий диаметром 1,47 мм относительно осей сечения волновода не более 0,02 мм.

В отверстия диаметром 1,47 мм запрессовать стальные штифты. Выступающая часть длиной 2,5 мм, диаметром 1,47-1-0,01 мм.

Номер гравировать на корпусе.

ВОЛНОВОДНЫЕ ВСТАВКИ

ПРИМЕНЕНИЕ

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ к_стп волноводных ВСТАВОК. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ.

• 1. Относительный Ксти определяется для каждой пары волноводных вставок на установке, представленной на черт. 1.

• 2. Вместо приемного преобразователя к выходу измерительной линии подключается волноводная вставка, к концу которой подключается подвижная нагрузка.

Перемещая каретку измерительной линии ступенями по 0,25 мм в пределах 0,6 Яд снимают распределение, как при калибровке линии (см. приложение 7); Яд — длина волны в волноводе. Измерение повторяют два раза, после чего сдвигают подвижную нагрузку на Яд/4 и повторяют измерение еще два раза. Из четырех измерений находят среднее распределение Г(М). /'— показания прибора. М — отсчет по часовому индикатору измерительной линии. Во время измерений поддерживают частоту с точностью 0,1%.

• 3. Заменяют волноводную вставку на смежную для рассматриваемой пары и

полностью повторяют измерения по п. 1.2. Определяют среднее распределение 1"(М).                                                                         '

Г(М)

Находят относительное распределение ЦМ) =      * Относительный Кати

наибольшее и наименьшее значение /(М).

Для каждой пары измерения проводят на той частоте, для которой эта пара предназначена.

6. Значение относительного К_Сти не должно превышать 1,06 (сечение 5,2X2,6 мм) и 1,08 (сечение 3,6X1,8 мм).

Примечание. Допуск на размеры сечения волновода подвижной нагрузки + 0,01 мм. Отверстия для призонных штифтов диаметром 1,5 + 0,01 мм. Несимметричность расположения отверстий относительно осей сечения волновода не более 0,02 мм. Неперпендикулярность плоскости фланца оси волновода не более 0,02 мм. Неплоскостность поверхности фланца не более 0,01. Ксто поглотителем не более 1,05. Ход 6 мм. Отсчет перемещения с точностью 0,05 мм.

ИЗМЕРЕНИЕ Кет и С ПРИМЕНЕНИЕМ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ

• 1. Блок-схема установки

Блок-схема установки для калибровки измерительной линии приведена на черт. 1, где вместо приемного преобразователя следует подключить подвижную нагрузку.

• 2. Порядок работы при калибровке

  • 2.1. После прогрева уса ановки вас траитают генератор на рабочую уастоту. Во время работы частота поддерживается неизменной.

2 2. Настраивают измерительную рстсю согласно инструкции по эксплуатации.

• 2.3. Устанавливают уровень мощности, при котором показания по шкале индикатора линии соответствуют последней четверти шкалы (пределы измерения Ф116/2 0,075—0,15—0,3 мкА). Производят регулировку системы поддержания уровня (см. п. 3.4.3).

'   2.4. Перемещают каретку линии, устанавливая зонд в ряд фиксированных

положений через каждые 0,25 мм и снимают распределение at = /(М-), где а_/ — показание индикатора (Ф116/2) при расположении зонда в точке Mt щели. Пределы пуaумущутия не мунуу 0,6 длины сорты в волноводе.

• 2.5. Ну меняя настройки литис_^ сдвигают подвижную нагрузку на четверть длины волны в волноводе Яд/4 и снимают распределение = /(Mi), где

—показания индикатора (Ф116/2) в тех же точках Mi.

• 2.6. Находят среднее распределение вдоль линии и рассчитывают калибровочную кривую по формуле

у/ (Mi) 4- у/ (Mi)

ai(Mi) «-------5— -------- .

• 3. Измерение Кети с применением калибровки исмepис^Iьнoй лlсlт^с^.

  • 3.1. Не меняя частоты и настройки измерительной линии, присоединяют вместо подвижной нагрузки измеряемый приемный преобразователь. Мост должен быть включен и сбалансирован при номинальном сопротивлении.

  • 3.2. В случае необходимости уровень мощности изменяют таким образом, чтобы максимальные показания соответствовали верхнему пределу шкалы. Поддерживают частоту равной значению, установленному при калибровке.

  • 3.3. Перемещают каретку измерительной литсс, устанавливая зонд последовательно в те же положения, что и при калибровке (п. 2.4). Снимают распределение =/(М_г). Если показания в минимуме стоячей волны менее 0,4—0,5 верхнего предела шкалы, в ходе измерения производят переключение шкал Ф116/2.

При измеряемом Ксти^собственного Ксти линии достаточно определять значения только в непосредственной окрестности максимума и минимума стоячей волны.

• 3.4. OпpeдадяюуиепpaвлeннoеpacпpeдeлeяиeЯг(M^) м офЧ^и рассчитывают Ксти по формуле

  

  макс.

  мая.

где Лманс и Л мин — наибольшее и наименьшее значения полученного распределения.

Форма записи и обработки результатов измерения /Сети- Частота F, ГГц. Длина волны в волноводе !_д, мм.

0,00

0,25

0,50

0,75

Кст и

м а к с

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ПОВЕРНИ

• 1. Погрешность поверки с вероятностью 0,98 вычисляется по формуле

6 = 2,33(0 = 2,33 ^у ' _{+ 0} 2 _+а 2 _{+ а} 2 ,

где а — составляющие погрешности (среднеквадратические отклонения) в процентах.

• 1.1. ct — погрешность калориметрического измерителя мощности типа М3—25, аттестованного в качестве образцового ваттметра 2-го разряда. На пределах измерения 2—5—10 мВт при работе в последней трети шкалы Oi = 1,33%.

• 1.2. О2 — погрешность определения множителя—, учитывающего отражение на входе поверяемого прибора.

К- 1

02 ~ к + 1 ■ Ок

где . Он — относительная среднеквадратическая погрешность измерения /Сеть в процентах, а \ — а К + а 2% -f а кз * Составляющие сг_кь Ок2, <кз определяются собственным Ксти измерительной линии, непостоянством связи зонда с полем линии , погрешностью жддикаоррного прибора класса ©. Шунтирующая проводимость зонда учитывается поправкой. Для измерительных линий III класса, согласно ГОСТ 11294^—74,

при переключении шкал индикаторного прибора. При работе в пределах одной шкалы п — 1. Для Ф116/2. 0 — 1,5%.

Составляющие o_Ki и о_К2 могут быть исключены применением калибровки (см. приложение 7).

• 1.3. Дм—погрешность образцового термисторного или болометрического моста. Среднеквадратическая погрешность <з ~ ~—

• 1.4. 04 — по—ешнреть рассогласовании оияеделяетея относитепьным ым ти волноводных вставок (o_Bi) и неполной компенсацией рассогласования (о_в2) вследствие неточности размеров двух вставок, л также изменения частоты в ходе поверки, а без применения вставок — взаимодействием отражений выхода установки и входа присоединяемого прибора (Ор):

_г ... ------------—------------------

~ У (о в1 )²+ (а , )²+(tf _б2)² + (0 _s2 или

Одним н двумя штрихами обозначены величины, относящиеся к поверяемому и образцовому приборам.

■ 100; ^ав2 - 0,1       i ‘/(-hl '

лг~х~~~ Лэ ~~ 1 Л— 1 _<лл

^{Ор=1 2} Кэ +T ’ к + f' ¹⁰⁰>

где Ль /( и Лэ — относительный Кети вставок, Кети измерителя мощности и эффективный Kctxj выхода установки.

Лэ~1

Л _> +1

Ко — Кети выхода, D—направленность ответвителя в децибелах

• 2. Погрешности поверки, рассчитанные ио приведенным формулам, даны в таблице При расчете принято Kt = 1,06, Кети образцового ваттметра, равный 1,2 При К> 1,4, п принято равным 2. Погрешность моста Д_м = 1,3%.

Погрешность поверки 2.33 о у (Р ~ 0,98), %

_

Исполнение /—сечение волновода 2,6X5,2 мм; исполнение 2—сечение волновода 1,8^3,6 мм

ПОРЯДОК ЗАПИСИ НА ОБОРОТНОЙ СТОРОНЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОВЕРКЕ

1. При поверке термисторной головки типа М5—49.

Результаты государственной поверки

Государственный поверитель _______________________

(подпись)

2. При поверке болометрической головки типа М5—37.

Результаты государственной поверки

Государственный поверитель   . ...................

(подпись)

• 3. При поверке термисторной головки типа М5—50

Результаты государственной поверки

Гвтудаитикрооый овкрисироь

(ПОДПИСЬ)

• 4. При говерии бололетиисертиВ юлолкитисо М5о-33.

Результаты государственной поверки

Глтудаитикрооыш олкрипироь _____________

(подпись)

МЕТОДИКА

Поверки термисторных и болометрических приемных преобразователей СВЧ мощности в диапазоне частот 37,5—78,3 ГГц

МИ 80—76

Редактор В. П, Огурцов

Технический редактор Я. С. Гришанова

Коррею op М. Г. Байрашевская

T—0272S Сдано в наб. 05 05 76. Подп. в печ, 24.01.77. 1,5 л. л. 1,20 уч.-изд. л. Т. 3000. Ц. 6 коп.

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов Москва. Д-557 Новопресненский пер,, д. з.

Вильнюсская типография Издательства стандартов. Ул. Миндаугр,  12Н4. Зак, 2442

¹

Без применения сменных вставок.