[发明专利]一种基于微量热计的低频测温修正方法

说明书

本发明涉及功率测量技术领域，提出了一种基于微量热计的低频测温修正方法，在用微量热计测量功率传感器的温升时，通过在加入射频信号前后向功率传感器施加低频信号，由于加入低频信号时功率传感器产生的温升与施加的低频信号的功率成固定比例关系，因此可以计算施加低频信号时的温度基线，然后用前后两段低频信号的温度基线的平均值获得加入射频功率时的基线值，从而可以计算加入射频功率时的温度基线，因前后两段低频信号的温度基线的测量时间短，可有效减小环境温度漂移对实验结果的影响，减小由于温度变化带来的测量误差，从而获得准确的温升，提高了微量热计在复杂温度环境下的功率测量精度。

技术领域

本发明涉及功率测量技术领域，尤其涉及一种基于微量热计的低频测温修正方法。

背景技术

中国计量科学研究院研究的同轴2.4mm微量热计的基本测量原理是通过量热的方式确定被测功率传感器的有效效率。有效效率的定义是被测功率传感器的功率计读数和其真实吸收的微波功率的比值。功率传感器测量功率的过程中，微波功率并不是完全被功率传感器传感芯片吸收，有一部分损耗在了传输线上。通过量热的方式可以确定损耗功率的大小。

为了求出准确的温升，传统的方法是在实验开始和结束时分别测量一段15小时不加功率的热电堆读数，该热电堆读数即为实验温度基线。通过计算加入微波功率时的热电堆读数与温度基线的差，即可求得加入微波功率时的功率传感器的温升。基本的测量原理为：在测量过程中，整个微量热计放入恒温水槽中，保证测量环境温度恒定。功率传感器连接到微量热计的隔热传输线上，热电堆在功率传感器和热参考环之间用来测量传感器的温度变化。初始不给功率传感器加入微波功率，获得此时热电堆的输出电压e_off(由于功率传感器连接功率计，功率传感器的温度高于热参考环)；当给功率传感器加入微波功率时，由于传感器吸收微波功率及传输线上的功率损耗，传感器温度升高，测量此时热电堆的输出电压e_rf；热电堆输出电压的变化反映了传感器温度的变化，从而反映出传感器吸收的功率。如图1所示，为现有技术中测量功率传感器温升的量热曲线图，是传统量热实验中典型的热电堆曲线。其中，实验开始和结束时分别测量一段不加功率的热电堆读数，即前后两段的e_off是不加功率时的热电堆输出电压，通常持续15小时以达到热平衡，也就是温度基线值。e_lf是加入低频信号的热电堆输出电压，e_rf是加入微波功率的热电堆输出电压。通过前后两段的e_off取平均值获得整段测量的温度基线值。然而在实际测量过程中，由于测试时间长达3-5天，即使是在恒温控制的超净间实验室中，温度也会有±0.5℃的变化，导致实验结束时热电堆的读数(e_off2)与实验开始时热电堆的读数(e_off1)相比，已经产生了偏移。因此，使用该方法取首尾两段e_off的平均值作为整段实验的温度基线的测量结果存在很大测量误差与不确定度。

因此，现有技术中由于在实际测量过程中，由于量热实验测量时间较长，通常持续3到5天，在长时间的测量里，实验室环境温度变化较大，加上热电堆对温度变化十分敏感，导致量热实验的温度基线随着实验室温度不断漂移，使得微量热计测得的温升不准确，从而使得测出的功率传感器的实际吸收功率不准确。

发明内容

因此，针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于微量热计的低频测温修正方法，用于功率传感器的温升测量，通过在加入射频信号前后向功率传感器施加低频信号，由于加入低频信号时功率传感器产生的温升与施加的低频信号的功率成固定比例关系(灵敏系数k)，因此可以通过加入低频信号时的热电堆读数和功率计读数以及灵敏系数k计算施加低频信号时的温度基线，然后用射频信号相邻两端的低频信号对应的温度基线的平均值作为加入射频功率时的基线值，由于射频信号与相邻的两段低频信号通常测量时间只有3个小时，实验环境温度变化较小，从而可以准确计算加入射频功率时的温度基线，有效减小传统方法中长时间测量带来的环境温度漂移对实验结果的影响，减小由于温度变化带来的测量误差，从而获得准确的温升，提高了微量热计在复杂温度环境下的功率测量精度。