第2章電學量的測試計量(電子科大計量誤差)

電學量的測試計量時間頻率計量電磁學計量無線電計量第1節(jié)時間頻率計量測試1.時間頻率規(guī)范原子頻率規(guī)范根本原理——量子實際：原子和分子只能處于一定的能級，其能量不能延續(xù)變化，當它們由一個能級向另一個能級躍遷時，就會以電磁波方式輻射或吸收能量，其頻率嚴厲決議于二能級間的能量差?！瞙普朗克常數(shù)〕銫原子頻標國際規(guī)定的復現(xiàn)秒定義的規(guī)范安裝。大銫鐘和小銫鐘。準確度10-14,長期穩(wěn)定度10-14時間頻率規(guī)范氣泡型銣原子頻標造價低、體積小，運用最多的原子頻標準確度10-11〔不適宜作一級規(guī)范〕穩(wěn)定度10-11-10-12缺陷：頻移，必需用銫規(guī)范定標

氫原子頻標自動型氫激射器，從氫原子中選出高能級的原子送入諧振腔，原子從高能級向低能級躍遷，輻射出頻率準確的電磁波。長/短期穩(wěn)定性好10-14—10-15準確度10-12缺陷：構(gòu)造龐大復雜，價錢昂貴時間頻率規(guī)范石英晶體振蕩器普通晶體振蕩器溫度補償晶體振蕩器TCXO恒溫晶體振蕩器OCXO：拐點溫度處頻率-溫度系數(shù)最小原子時標延續(xù)運轉(zhuǎn)的原子鐘產(chǎn)生國際原子時的起點是1958年1月1日世界時0時主要利用美、德、瑞士、加拿大、英、法的七個單位的地方原子時進展加權(quán)平均，用“羅蘭-C〞低頻導航臺信號聯(lián)絡。2.時間頻率的計量時間間隔的計量 兩個信號分別控制閘門開啟和封鎖直接計量法測頻 規(guī)定的閘門時間內(nèi)，對被計量信號進展計數(shù)差頻周期法測頻 將被計量信號與規(guī)范頻率信號混頻，取出差拍信號，然后用測周法測出差拍信號的頻率多周期同步測頻〔倒數(shù)計數(shù)器〕頻差倍增法測頻 將差拍信號周期擴展，再進展丈量以提高精度 P153FIG8-1-19時間頻率的計量相位重合法測頻 最大公因子頻率：對恣意兩個頻率信號f1和f2，當f1=Af0，f2=Bf0時〔A、B為互素正整數(shù)〕，f0就是f1和f2之間的最大公因子頻率fmaxc。 最小公倍數(shù)周期Tminc 在一個Tminc內(nèi)，兩信號間的相位差形狀都有一些值，它們分別等于信號間的相對初始相位差加0,,2,…P154FIG8-1-20時間頻率的計量相位比較法測頻線性比相法FIG5-2-2頻標比對鑒相器輸出的電壓或電流信號與兩個信號的相位差成正比時差法與雙混頻器時差法將頻率信號轉(zhuǎn)化為時間信號，送到時間間隔計數(shù)器計量時差。雙混頻器時差法引入中介源，P116FIG5-7-1經(jīng)過雙重混頻，信號間的時差被倍增了〔？〕3.頻率穩(wěn)定度及其計量頻率準確度頻率穩(wěn)定度 長期穩(wěn)定度：老化率/漂移率——服從一定的規(guī)律 短期穩(wěn)定度：頻率的隨機變化 調(diào)頻閃變噪聲、調(diào)頻隨機游動噪聲 不服從高斯分布，不具有單峰性、對稱性、抵償性 隨機誤差總和不隨計量次數(shù)添加而趨近于零 不能用經(jīng)典的規(guī)范偏向來表征頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度表征 頻域表征：相對頻率起伏的功率譜密度——頻譜不純 時域表征：阿侖方差——頻率平均值的隨機起伏頻率穩(wěn)定度及其計量頻域穩(wěn)定度表征瞬時相對頻率起伏噪聲功率譜密度相位噪聲：離載波頻率為fm的點上，1Hz帶寬內(nèi)單邊帶功率PSSB與載波功率之比。零拍法：最簡單的相位噪聲丈量方法 周渭，時頻測控技術(shù)，P62頻率穩(wěn)定度及其計量時域穩(wěn)定度表征計數(shù)器丈量相對頻率起伏在一段時間的平均值廣義阿侖方差方差閃變噪聲極限不存在頻率穩(wěn)定度及其計量阿侖方差廣義阿侖方差與三個量相關(guān)，復雜，不方便有限時間的估計值任慶，電子丈量原理，P212阿侖方差只含一個參量——取樣時間，每組丈量次數(shù)少，簡單、計算量小，對各種頻率噪聲收斂。(1)利用電磁波信號的接納比對發(fā)播方式分類高頻：2.5MHz,5MHz,10MHz,15MHz,20MHz等短波臺低頻：100kHz數(shù)量級的羅蘭-C導航臺甚低頻：10-20kHz等Ω導航臺甚高頻：電視和衛(wèi)星通訊發(fā)播方式特點高頻發(fā)播：波長短穿透力強，靠高層的電離層反射，電離層不穩(wěn)定甚低頻發(fā)播：波長長穿透力差，低層電離層反射，比高層電離層穩(wěn)定， 存在日落日出效應。低頻發(fā)播：地波傳播的相位穩(wěn)定度高，發(fā)送和接納設備昂貴。發(fā)播延時d=S/V 天波V為光速C，地波需求作修正4.時間頻率量值的傳送量值傳送與檢定測試(2)利用電視信號的接納比對 甚高頻頻段，波長短穿透力強，不受電離層反射而直線傳播，傳播延遲僅決議于發(fā)射和接納之間的直線間隔。 電視信號覆蓋范圍小，經(jīng)過中繼線路，延遲修正無源事后同步：選定某一電視同步脈沖作公共參考信號，分別計量出各個鐘與參考信號的時差，事后交換數(shù)據(jù)，得到各鐘之間的關(guān)系。有源實時同步：將時間編碼和規(guī)范頻率信號插入電視廣播的場回掃逆程中的某一行內(nèi)，隨電視節(jié)目一同播出。用戶運用解碼器實時得到準確的時辰信息，運用鎖相振蕩器得到規(guī)范頻率。 利用彩色電視校準頻率 P159FIG8-1-23量值傳送與檢定測試(3)利用衛(wèi)星的接納比對 具有電視方法的全部優(yōu)點，抑制了覆蓋面積小的缺陷。無源法：轉(zhuǎn)發(fā) 單向：衛(wèi)星運動引起的傳播延時變化難以確定，不準確 雙向：經(jīng)過交換數(shù)據(jù)計量出傳播延時，但仍需修正有源法：衛(wèi)星上放置高準確度的銣鐘或銫鐘 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)：美GPS、俄GLONASS、北斗。GPS簡介GPS由24顆衛(wèi)星組成星座，分布在距地球2萬Km的6個軌道平面上，任何地方任何時候都可以看到4-11顆衛(wèi)星。衛(wèi)星發(fā)射信號有2個頻率：L1=1575.24MHz，L2=1227.6MHz 2種調(diào)制碼：P碼—精細定位效力碼〔美軍，加密〕 C/A碼—規(guī)范定位碼〔開放〕GPS定位原理：測距 設衛(wèi)星j于tsj發(fā)播導航信號，經(jīng)間隔時延后，用戶接納機在時辰tr接納到該信號，那么衛(wèi)星j至用戶的間隔為：假設衛(wèi)星與用戶接納機的時鐘嚴厲同步，并且衛(wèi)星的位置、發(fā)射導航信號的時辰確定，那么經(jīng)過同時接納3顆GPS星的發(fā)播信號，求解出用戶接納機的坐標位置。GPS簡介要求用戶接納機配備準確的原子鐘并與衛(wèi)星鐘同步不現(xiàn)實。設衛(wèi)星j發(fā)播信號時的GPS原子鐘時辰tsj，而衛(wèi)星的鐘面時為tsj’；用戶接納信號時的GPS原子鐘時辰tr，而接納機的鐘面時為tr’。那么測定到的間隔為：“偽距〞：不是衛(wèi)星到用戶的真實間隔，包含了時鐘差的間隔。GPS偽距丈量導航定位的根本方程：4個待定參數(shù)，在觀測4顆GPS衛(wèi)星的情況下，不需求用戶配備高精度的原子鐘，也不需求與衛(wèi)星鐘同步，即可實現(xiàn)定位以及用戶鐘相對GPS時間的準確鐘差。觀測一顆GPS衛(wèi)星，也可以實現(xiàn)精細的時間丈量或同步。第2節(jié)電磁學計量測試電學計量：直流計量、交流計量磁學計量：1。電學計量單位及規(guī)范電流安培 在真空中，截面積可以忽略的兩根相距1m的無限長平行圓直導線內(nèi)經(jīng)過等量恒定電流時，假設導線間相互作用力在每米長度上為2*10-7N，那么每根導線中的電流為1A。電流單位復現(xiàn) 電流天平 核磁共振 歐姆定律電流天平安培秤:FI固定線圈A、B,活動線圈CA、B、C通一樣的電流I BC電流流向一樣 AC電流流向相反C線圈受力垂直向下核磁共振

nuclearmagneticresonance——NMR核磁共振：在恒定磁場中，磁矩不為零的原子核受射頻場鼓勵后發(fā)生的能級間共振躍遷景象〔共振吸收景象〕。1946年美國科學家布洛赫和珀塞爾發(fā)現(xiàn)，兩人獲得1952年度諾貝爾物理學獎。核磁共振成像：利用水分子中氫原子的核磁共振景象，獲取人體內(nèi)水分子分布信息，從而準確繪制人體內(nèi)部構(gòu)造。保羅·勞特伯爾和英國諾丁漢大學教授彼得·曼斯菲爾由于在核磁共振成像技術(shù)方面的奉獻獲得2003年度諾貝爾醫(yī)學獎。其根本原理：將人體置于特殊的磁場中，用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停頓射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，將吸收的能量釋放出來，被體外的接受器收錄，經(jīng)電子計算機處置獲得圖像。核磁共振確立磁場強度的規(guī)范：IB，復現(xiàn)安培電學計量單位及規(guī)范電壓伏特：兩點間的電位差，在載有1A規(guī)定電流導線的這兩點間耗費1W的功率。規(guī)范電池：利用化學反響產(chǎn)生穩(wěn)定的電動勢〔1.01860V〕 惠斯登1890發(fā)明的鎘電池。由H型或單管型玻璃容器內(nèi)裝入硫酸鎘溶液等制成。 按電解液濃度分:飽和型和非飽和型。飽和型長期穩(wěn)定性高，但內(nèi)阻大、溫度系數(shù)大；非飽和型的特點恰好相反。約瑟夫森電壓基準： 量子隧道效應：超導體-絕緣體-超導體〔SIS〕 電壓-頻率之間的自然關(guān)系電學計量單位及規(guī)范電阻電磁計量中精度較高的一個，良好的實物基準 根本的電阻基準標稱值為1Ω 兩端電阻和四端電阻〔把電流端與電位端分開〕。計算電容法阻抗規(guī)范 制造一個高精度電容器，將其幾何尺寸準確計量出，從而計算出電容量，把它作為阻抗規(guī)范導出其它電學阻抗。量子化霍爾效應電阻規(guī)范 量子化霍爾效應自1980年發(fā)現(xiàn)以來，在用于建立量子電阻規(guī)范方面獲得了宏大的勝利。國際計量委員會建議從1990年1月1日起在世界范圍內(nèi)啟用量子化霍爾電阻規(guī)范替代原來的電阻實物規(guī)范，并給出了下面的國際引薦值： RK=h/e2=25812.807Ω量子化霍爾效應1879年美國物理學家霍爾(Hall,EdwinHerbert,1855-1938)發(fā)現(xiàn)：當電流垂直于外磁場經(jīng)過導體時，在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一景象便是霍爾效應。這個電勢差也被叫做霍爾電勢差。霍爾效應發(fā)現(xiàn)約100年后，德國物理學家克利青(KlausvonKlitzing,1943-)等在研討極低溫度和強磁場中的半導體時發(fā)現(xiàn)量子霍耳效應：霍爾常數(shù)〔縱向電壓和橫向電流的比值〕是量子化的，RH＝V/I＝h/νe2，ν＝1，2，3，……。這是當代凝聚態(tài)物理學令人驚異的進展之一，獲1985年諾貝爾物理學獎。美籍華裔物理學家崔琦(DanielCheeTsui,1939-)和美國物理學家勞克林(RobertB.Laughlin，1950-)、施特默(HorstL.Strmer，1949-)在更強磁場下研討量子霍爾效應時發(fā)現(xiàn)了分數(shù)量子霍爾效應，獲1998年諾貝爾物理學獎。量子化霍爾效應電阻規(guī)范Klitzing常數(shù)——h/e2：量子化霍爾效應復現(xiàn)的RK，極其穩(wěn)定，到達10-8量級以上。不象實物規(guī)范，復現(xiàn)和保管時由于線圈阻值隨時間變化而產(chǎn)生不確定性。主要困難：非整數(shù)值，適用規(guī)范電阻值為十進數(shù)值，需求建立高準確度的非整數(shù)比例安裝。90年代前：電阻串并聯(lián)法實現(xiàn)非整數(shù)比例安裝，準確度10-7～10-8量級，未能充分發(fā)揚規(guī)范本身的高準確度。90年代后：低溫電流比較儀安裝，實現(xiàn)恣意非整數(shù)比例值，原理上可以到達極高的比例準確度。但實際闡明實現(xiàn)難度極高。目前只需五、六個國家得到了勝利，比例準確度為10-8～10-9量級。中國計量科學研討院張鐘華院士：研制的低溫電流比較儀不確定度到達10-10量級，世界第一，在國際計量領(lǐng)域享有極高聲譽，建立了我國量子化霍爾電阻規(guī)范。電學計量單位及規(guī)范電容和電感法拉：當1F電容器充以1C電荷量時，電容器兩極板產(chǎn)生1V的電位差。電容器基準普通是由幾只105pF的石英電容器組成，精度普通約為10-5量級〔0.01,0.02,0.05,0.1,0.2級〕。亨利：亨利是一閉合回路的電感，當此回路中流過的電流以1A/s的速率均勻變化時，回路中產(chǎn)生1V的電動勢。電感器基準普通是由幾只10mH的電感組成(空心無磁性骨架線圈)，精度普通約為10-5量級〔0.01,0.02,0.05,0.1,0.2級〕。2.直流計量直流電阻計量單電橋——韋斯頓四臂電橋 R1、R2構(gòu)成比例，建立電阻比例的方法：哈蒙電阻箱。把n個量值很接近的電阻串聯(lián)，然后將n個同樣量值接近的電阻并聯(lián)，構(gòu)成n2：1的電阻比例。雙電橋——開爾文電橋 1Ω以下小電阻(四端電阻)計量 被測電阻和規(guī)范電阻均采用四端接法，電流端接電源回路，從而將這兩端的引線電阻、接觸電阻折合到電源回路的其它串聯(lián)電阻中直流電阻計量——雙電橋當滿足以下條件時，RX、RN引線電阻和接觸電阻的影響可以消除直流計量直流電壓計量直流電位差計 〔P37FIG3-1-6〕 先根據(jù)規(guī)范電池的數(shù)值確定任務電流 然后把被測電壓接上，調(diào)理Rx使檢流器再次為零兩次檢流器為零，不從規(guī)范電壓和被測電壓中吸收能量，規(guī)范電壓穩(wěn)定。數(shù)字電壓表直流計量直流電流計量電表計量：精度低 大電流〔幾十安以上〕時采用分流器〔低值四端電阻，并聯(lián)分流〕。電壓法：用四端電阻〔也稱分流器〕將電流轉(zhuǎn)換為電壓，用電位差計或數(shù)字電壓表進展計量。 電壓量限與分流器的標稱電壓相等時，可直接從電壓表讀數(shù)得到電流值。 大電流〔幾千安以上〕時，分流器功耗大、發(fā)熱，影響準確度。直流電流比較儀： 處理電壓法中的大電流問題〔10-7〕 P167F8-2-4超導電流比較儀：10-11直流計量直流功率和電能計量電動勢或電磁式功率表計量電壓電流計算功率3.交流計量交流阻抗計量交流電阻的等效電路交流電橋〔調(diào)平衡？〕感應式比例器交流電橋：處理阻抗臂比例精度不高問題自耦式感應分壓器作比例臂，隔離式感應分壓器作比例臂 P170F8-2-7匝數(shù)比穩(wěn)定、可靠、準確交流計量交流電流與電壓計量 有效值、平均值、峰值A(chǔ)C-DC轉(zhuǎn)換：交流量沒有實物基準，用直流量基準作參考 AC-DC轉(zhuǎn)換是交流量計量中最關(guān)鍵的問題有效值計量：熱效應轉(zhuǎn)換，熱電偶 熱電勢與加熱絲中交流電流有效值平方成正比平均值計量：全波或半波整流，取直流分量進展計量峰值計量：交直流比較判別峰值〔P172F8-2-9〕交流計量交流功率和能量計量電動式或電磁式功率表直流功率比較：高精度乘法積分運算安裝，熱電式交直流功率比較器4.磁學計量〔1〕根本磁學量磁感應強度B：描畫磁場強弱

弱磁〔10-8-10-3T〕中磁〔10-3-10-1T〕強磁〔10-1T以上〕1Wb磁通量均勻而垂直地經(jīng)過1m2面積的磁通量密度單位：特斯拉(T)、高斯〔Gs〕磁學計量磁通〔磁感應通量〕假設將某一空間曲線圍成的某一曲面S分成無限多個微分面積dS，并取其法線一側(cè)的方向n作為dS的方向，那么dS與該處磁感應強度矢量B的標量積便稱為向dS的法線一側(cè)穿過的磁感應通量。磁通是聯(lián)絡磁學計量和電學計量的紐帶韋伯〔Wb〕:磁通單位，伏?秒單匝環(huán)路的磁通量，當它在1s內(nèi)均勻地減小到零時，環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生1V的電動勢。磁通表又稱韋伯計。磁學計量磁場強度H 輔助量單位：安/米、奧斯特〔Oe〕磁學計量磁規(guī)范 磁通規(guī)范、磁感應強度規(guī)范、磁矩規(guī)范 磁通規(guī)范：規(guī)范互感器法、規(guī)范磁場法、伏秒脈沖法 伏秒脈沖法：用規(guī)范幅度和規(guī)范寬度的電壓脈沖模擬規(guī)范磁通，電壓脈沖的積分替代規(guī)范磁通 磁感應強度規(guī)范：永久磁鐵、通電線圈 亥姆霍茲線圈：均勻性好，磁場較弱 螺管線圈：中磁 水冷螺線管、低溫超導螺線管：強磁

磁學計量〔2〕磁場計量沖擊法/磁通計法 旋轉(zhuǎn)線圈法，發(fā)電機原理 線圈的感應電動勢與磁感應強度B成正比霍爾效應法 導體的電流與磁場相互作用而產(chǎn)生電動勢的效應。 將金屬或半導體置于磁場中，在垂直于磁場的方向通以電流，那么電子在洛侖茲力的作用下，沿垂直于磁場和電流的平面挪動，產(chǎn)生電動勢。(體積小、速度快)磁學計量核磁共振法 在恒定的磁場中，任何具有本征磁矩的原子核都會產(chǎn)生能級分裂，假設在垂直于外磁場的方向上加一個小的射頻場，當射頻場的角頻率等于原子的進動頻率時，低能級的粒子就會從射頻場吸收能量，遷躍到高能級。 能量的諧振吸收，諧振頻率 磁學計量〔3〕資料磁特性計量抗磁資料、順磁資料、鐵磁資料直流磁特性：磁化曲線、磁滯回線、矯頑力、剩磁感應強度、 起始磁導率、最大磁導率、最大磁能積等交流磁特性：交流磁化曲線、交流磁滯回線、損耗、起始磁導率、最大磁導率、最大磁能積等資料磁特性計量的根本原理：法拉第電磁感應定律磁特性往往是非線性的第3節(jié)無線電計量測試3.1概述無線電計量、高頻計量、射頻和微波計量,電磁計量在頻率上的延伸頻率范圍：幾十千赫以上〔高頻、射頻、微波〕參數(shù)及分類信號能量：電壓、電流、功率、電磁場強度信號特性：頻率、波長、相位、頻偏、調(diào)制、噪聲、失真度電路電磁特性：電容、電感、電阻、質(zhì)量因數(shù)、阻抗、衰減資料電磁特性：介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、導磁率電子設備性能：放大/衰減倍數(shù)、靈敏度、噪聲系數(shù)網(wǎng)絡特性：反射系數(shù)、電壓駐波比、增益特點 頻率范圍寬、量程廣、波形多、傳輸系統(tǒng)復雜、分布參數(shù)影響 量值傳送鏈較短、分布參數(shù)影響、易于自動化3.2高頻電壓計量1。高頻電壓的表征 瞬時值、峰值、平均值、有效值 波形因數(shù)〔有效值/平均值〕 波峰因數(shù)〔峰值/有效值〕2。電壓規(guī)范 根本原理：利用它們和直流電壓在熱電轉(zhuǎn)換元件上產(chǎn)生一樣熱效應以實現(xiàn)直流替代。不同頻段采用不同的熱電轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換方式。 小電壓〔1uV-0.1V〕 中電壓〔0.1-2V〕 大電壓〔2V以上〕高頻電壓計量高頻中電壓規(guī)范 功率計法、測輻射熱器電橋法、補償式電子管電壓表法、真空熱電偶法功率計法英國、加拿大建立國家規(guī)范的方法U同軸熱電轉(zhuǎn)換器輸出端面〔功率計輸入端面〕電壓P功率計計量所得到的高頻功率值R功率計輸入阻抗優(yōu)點：借助于功率規(guī)范，較好的準確度缺陷：必需知道各種頻率下準確的輸入阻抗高頻電壓計量測輻射熱器電橋法 美、俄、日和我國建立國家規(guī)范的方法 P178F8-3-1 測輻射熱器：測熱電阻〔高頻電壓計量敏感元件〕 直流平衡電橋：高頻和直流功率替代的平衡安裝，判別交直流引起的阻值變化能否相等。 頻率范圍寬、準確度高、性能穩(wěn)定、構(gòu)造簡單、加工方便，是現(xiàn)代高頻電壓計量的技術(shù)根底。補償式電子管電壓表法和真空熱電偶法 主要用于規(guī)范計量器具〔傳送規(guī)范和任務規(guī)范〕。 真空熱電偶做成的同軸熱電轉(zhuǎn)換器，構(gòu)造簡單、穩(wěn)定，常用作國際比對的傳送規(guī)范器。高頻電壓計量高頻小電壓規(guī)范用于確定接納機的靈敏度和本機噪聲等目的校準接納機 校準高頻信號發(fā)生器的小電壓輸出和高頻衰減器 中頻替代衰減計量安裝 P179F8-3-2高頻微伏規(guī)范 P179F8-3-3 提供準確的高頻小電壓，直接校準電壓表 電流+小電阻 輸出內(nèi)阻小，適宜做成任務規(guī)范和比對用的傳送規(guī)范 熱偶：交直流替代法準確確定輸出電壓高頻電壓計量3.其它高頻電壓計量方法測力法 利用與電流或電磁場相關(guān)的一些物理景象，根據(jù)測力原理實現(xiàn)電壓計量。檢波法檢波后用直流電壓表進展丈量檢波-放大式、放大-檢波式峰值檢波、均值檢波、有效值檢波補償法將高頻電壓經(jīng)過檢波轉(zhuǎn)換成直流電壓，并與知的直流補償電壓相比較，從而得出相應的高頻電壓。與檢波法略有區(qū)別。DVM3.3功率計量在波導傳輸?shù)奈⒉ㄏ到y(tǒng)中，不能計量電壓小功率、中功率〔10mV–10W〕、大功率功率計量原理：高頻或微波能量轉(zhuǎn)化成熱、力、直流或低頻電量等能量方式。熱效應功率計、力效應功率計、霍爾效應功率計等功率探頭〔功率座〕+功率計〔指示器〕1.量熱式功率計 P181F8-3-6 熱電堆+量熱體A、B熱電勢 量熱體內(nèi)有吸收微波功率的全匹配負載 量熱體A交替加直流和微波功率，產(chǎn)生一樣的熱電勢 準確度高，建立中、小功率的國家計量規(guī)范功率計量2.測熱電阻電橋功率計 P181F8-3-7 功率敏感元件：測熱電阻〔接入傳輸線內(nèi)吸收微波功率〕 第1次不加高頻功率調(diào)平衡：I1 第2次加高頻功率再調(diào)平衡：I2功率丈量范圍1uW-100mW功率計量3.微量熱計 量熱式準確度高，但丈量時間長，對環(huán)境條件要求高 測熱電阻式功率計呼應快、長期穩(wěn)定性好 結(jié)合二者優(yōu)點，把測輻射熱元件作為量熱體微量熱計 P182F8-3-8 微波功率=測熱電阻耗費功率+量熱體A吸收功率(電橋丈量)(熱電勢丈量)4.大功率計量水負載量熱式大功率計規(guī)范衰減器法3.4衰減計量衰減的單位：dB規(guī)范衰減器：波導衰減器、感應分壓器、回轉(zhuǎn)式衰減器衰減計量方法：替代法高頻替代法 直接替代或同頻率替代 串聯(lián)替代、并聯(lián)替代P184F8-3-11中頻替代法 將微波頻率與本振混頻后降到中頻，用中頻衰減器替代低頻替代法 將微波頻率降到低頻范圍進展丈量 平方律檢波法、調(diào)制副載波法〔F8-3-12〕3.5阻抗計量阻抗的有源和無源定義有源定義：電壓對電流的比值。適宜實踐計量。無源定義：根據(jù)元件的電磁特性、幾何外形及周圍電磁特性計量出來。適用于建立計量規(guī)范。集總參數(shù)和分布參數(shù)阻抗頻率低，電路元件尺寸與波長相比很小。元件阻抗、Q值、介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切等參量稱為集總參數(shù)阻抗參量。頻率高，電路元件尺寸接近波長的1/4時，一切元件必需看成均勻分布于電路各點，用分布參數(shù)的概念描畫阻抗計量集總參數(shù)阻抗規(guī)范容抗作為參考量，由容器幾何尺寸和空氣介電常數(shù)計算。高頻電容規(guī)范是一段精細同軸空氣介質(zhì)傳輸線。經(jīng)過直接比較和外推技術(shù)，可把量值傳送到集總參數(shù)阻抗的各種任務規(guī)范器上。集總參數(shù)阻抗計量伏安法、電橋法、諧振法、矢量阻抗法。伏安法適宜低頻與音頻，精度低。電橋法適宜音頻、高頻甚至超高頻，精度高。諧振法利用被測阻抗與知元件組成諧振回路的諧振特性，適宜高頻和超高頻。計量儀器：Q表〔諧振法〕、LRC表、高頻阻抗分析儀等阻抗計量微波阻抗規(guī)范特性阻抗規(guī)范：同軸系統(tǒng)中無介質(zhì)支撐的剛性空氣介質(zhì)規(guī)范同軸線；波導系統(tǒng)中具有規(guī)范截面尺寸和法蘭定位的規(guī)范波導。根據(jù)截面尺寸計算出來。λ/4短路器：終端短路的1/4波長傳輸線。由于其反射系數(shù)可根據(jù)幾何尺寸和電導率計算并直接測定，在微波阻抗計量中常作為阻抗規(guī)范。規(guī)范負載：在給定的同軸或波導中產(chǎn)生確定的反射系數(shù)。無反射規(guī)范負載、失配規(guī)范負載、大反射規(guī)范負載。作為傳送或任務規(guī)范。微波阻抗計量開槽線、反射計〔測反射系數(shù)〕、標量網(wǎng)絡分析儀〔反射系數(shù)和S參數(shù)幅值〕、矢量網(wǎng)絡分析儀〔S參數(shù)幅值和相位〕。3.6噪聲計量 噪聲特性是決議接納系統(tǒng)靈敏度和測試分辨率的重要目的 噪聲計量本質(zhì)是極其微弱的電波能量的計量噪聲功率譜密度隨機性功率按頻率的譜分布延續(xù)噪聲功率譜密度表示單位帶寬內(nèi)的噪聲功率〔W/Hz〕噪聲溫度電子器件和設備實踐噪聲功率按W/Hz表示通常在10-18-10-23量級，運用不方便，引入噪聲溫度等效單位。某有源二端網(wǎng)絡的噪聲功率譜密度為Wn，用一個等效電阻在溫度Te時所產(chǎn)生的噪聲功率譜密度表示： Wn=kTe或Te=Wn/k k—波爾茲曼常數(shù)，1.38╳10-23J/K Te=290K時稱為規(guī)范噪聲溫度噪聲計量超噪比〔ENR〕 表示噪聲功率超越其內(nèi)阻〔室溫T0=290K〕時不可防止要產(chǎn)生的噪聲功率的倍數(shù)。噪聲系數(shù)表示有源多端口網(wǎng)絡輸出信噪比So/No比其輸入信噪比Si/Ni減小或變壞的倍數(shù)。噪聲