Івкін Павло Віталійович. Метод вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах гальваномагнітними перетворювачами

Короткий опис

Івкін Павло Віталійович. Метод вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах гальваномагнітними перетворювачами: дисертація канд. техн. наук: 05.12.07 / Національний технічний ун-т України "Київський політехнічний ін- т". - К., 2003. - 20 с.

Івкін П.В. Метод вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах гальваномагнітними перетворювачами. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.12.07. Антени та пристрої мікрохвильової техніки. Національний технічний університет України ”Київський політехнічний інститут”, Київ, 2003.
Дисертація присвячена вимірюванню прохідної потужності в прямокутних багатомодових хвилеводах. Розглянуто різні методи вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах. Запропоновано використовувати гальваномагнітні перетворювачі електромагнітного поля для вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах. Проаналізовано розподіл густини потоку потужності в двомодовому хвилеводі. Описано експеримент з вимірювання прохідної потужності за допомогою гальваномагнітного перетворювача в двомодовому хвилеводі. Розроблено метод вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах, що відрізняється від традиційних методів використанням гальваномагнітних перетворювачів електромагнітного поля.

За результатами проведеної роботи можна зробити наступні висновки.

Існуючі в даний час методи вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах мають ряд істотних недоліків: складність конструкції вимірювальної системи, робота переважно на узгоджене навантаження, необхідність у великій кількості зондів. Тому існує необхідність у розробці нового методу вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах.
Використання гальваномагнітних перетворювачів електромагнітного поля дозволяє усунути недоліки, властиві існуючим методам вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах. Гальваномагнітні перетворювачі характеризуються безінерційністю, простотою перестроювання в широкому частотному діапазоні, великим динамічним діапазоном і високою повторюваністю параметрів при виготовленні. Можливість роботи з неузгодженим навантаженням і висока швидкодія гальваномагнітних перетворювачів дозволять проводити оперативний контроль прохідної потужності в багатомодовому хвилеводі при змінному в часі навантаженні, що завжди має місце в технологічних операціях, наприклад, сушіння або нагрівання.
На підставі проведених досліджень прохідної потужності в двомодовому хвилеводі розроблено конструкцію вимірювача прохідної потужності в двомодовому хвилеводі з використанням гальваномагнітних перетворювачів. При вимірюванні в двомодовому хвилеводі як сумарної прохідної потужності, так і вибірково за типами хвиль, можна використовувати три гальваномагнітних перетворювачі з однаковим коефіцієнтом перетворення. При розміщенні гальваномагнітних перетворювачів на широкій стінці хвилеводу, в отворах з координатами центрів х=а/4, а/2, 3а/4, складова похибки, пов'язаної з неточністю розташування перетворювачів при вимірюванні прохідної потужності хвилі Н20, є близькою до мінімуму. Результат вимірювання можна визначити по показанням приладу (вольтметру), послідовно з’єднаного з перетворювачами і проградуйованого в одиницях вимірювання потужності. При цьому немає необхідності використовувати ЕОМ для обробки даних. Якщо необхідно вимірювати тільки сумарну прохідну потужність, то досить двох гальваномагнітних перетворювачів.
Проведений експеримент по вимірюванню потужності в двомодовому хвилеводі підтвердив достовірність отриманих теоретичних результатів та показав простоту нового методу і його придатність для вимірювання потужності в багатомодовому хвилеводі. Значення прохідних потужностей, вимірюваних за допомогою гальваномагнітних перетворювачів, добре узгоджуються зі значеннями, отриманими при вимірюванні модоселективними спрямованими відгалужувачами. Різниця в результатах вимірювання двома методами не перевищує 8% і знаходиться в межах основної похибки вимірювання використовуваних ватметрів. Конструкція вимірювальної системи виготовлялася без застосування спеціальних верстатів і пристосувань, що підкреслює її простоту.
Як показали результати обчислень коефіцієнтів матриці розсіювання, вплив гальваномагнітних перетворювачів на структуру поля в двомодовому хвилеводі невеликий. Найбільший вплив перетворювачі створюють на поширення хвилі Н20. Потужність відбитої хвилі Н20складає близько 7.1% потужності падаючої хвилі в хвилеводі розмірами 4810мм. В багатомодових хвилеводах з більшими розмірами поперечного перерізу вплив гальваномагнітних перетворювачів на структуру поля буде менше виражений. Крім того, як показали обчислення, при симетричному розташуванні трьох гальваномагнітних перетворювачів в двомодовому хвилеводі уникнуто перетворення типів хвиль.
На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень взаємодії електромагнітного поля хвилеводу з гальваномагнітними перетворювачами, розроблено метод вимірювання прохідної потужності в багатомодових хвилеводах, що відрізняється від традиційного багатозондового методу використанням гальваномагнітних перетворювачів. Даний метод характеризується такими позитивними властивостями, як: використання меншого числа зондів, менший обсяг математичних обчислень, можливість вимірювання в одному поперечному перерізі, можливість дослідження трактів з неузгодженим навантаженням, простота конструкції і настроювання вимірювальної системи.

Отже, теоретичний аналіз та експериментальні дослідження показують перспективність використання запропонованого методу вимірювання потужності в багатомодових хвилеводах. Має інтерес подальше вивчення даного методу, зокрема, детальне дослідження впливу гальваномагнітних перетворювачів один на одного, що вимагає проведення окремих теоретичних та експериментальних досліджень.