Лаборатория метрологии. Отдел главного метролога, участок ремонта радиоэлектронных приборов и устройств.

Основная задача участка ремонта – ремонт поступающих радиоэлектронных приборов и устройств. Основной принцип – выявление отказавших элементов, или элементов, требующих настроек.

Измеритель мощности термисторный М3 – 22А

Рисунок 1

Измеритель мощности термисторный М3 – 22А (рис. 1) предназначен для измерения средней мощности непрерывных и импульсно – модулированных электромагнитных колебаний в диапазоне частот, определяемых входящими в комплект поставки преобразователями (термисторными головками), технические характеристики которых приведены в таблице 1. Прибор может быть использован для аттестации термисторных преобразователей по коэффициенту преобразования, для калибровки уровня выходной мощности сверхвысокочастотных генераторов и для других точных измерений СВЧ мощности.

Принцип действия прибора основан на автоматическом замещении поглощаемой термистором СВЧ мощность, эквивалентной по тепловому воздействию, мощностью постоянного тока.

Технические данные прибора:

Таблица 1. Технические характеристики термисторных головок.

Тип преобразователя	Диапазон частот, Гц	Наибольшая измерительная мощность	Рабочее сопротивление термистора	Кэфф	КСВн, не более	ВЧ тракт
Средняя, мВт	В импульсе, Вт
М5 - 29	0,03 – 1,0	7,5	≤ 25	75; 100	≥ 0,9	1,3	75 Ом
М5 - 30	1,0 – 3,0	7,5	≤ 25	75; 100	≥ 0,9	1,3	75 Ом
М5 - 40	5,64 – 8,24	5,0	≤ 25		1 ± 0,05	1,4	35×15 мм
М5 - 41	6,85 – 9,93	5,0	≤ 25		1 ± 0,05	1,3	28×12 мм
М5 - 42	8,24 – 12,05	5,0	≤ 25		1 ± 0,05	1,3	23×10 мм
М5- 43	11,1 – 16,7	5,0	≤ 25		1 ± 0,05	1,3	17×8 мм
М5 - 44	16,70 – 25,86	5,0	≤ 25		0,95 – 1,0	1,5	11×5,5 мм
М5 - 45	25,86 – 37,5	5,0	≤ 25		0,85 – 1,05	1,5	7,5×3,4 мм
М5 - 49	37,5 – 53,57		≤ 25		≥ 0,5	1,7	5,2×2,6 мм

1) Прибор должен иметь следующие пределы измерения мощности СВЧ: 10; 100 мкВт; 1; 10 мВт.

2) Прибор должен работать с термисторными преобразователями, имеющими следующие значения рабочих сопротивлений термисторов: 75, 100, 240, 400 Ом.

3) Прибор должен обеспечивать на термисторах мощность смещения от 7 до 70 мВт.

4) Должна обеспечиваться работа с термисторными преобразователями, у которых мощность подогрева рабочего и компенсационного термисторов различаются не более чем на 20 % при сопротивлениях, указанных в пункте 2.

5) Основная погрешность измерения мощности не должна превышать значения

- погрешность коэффициента эффективность термисторной головки, %,

;

Р_к – предел измерения, мкВт;

Р_х– измеряемая мощность, мкВт.

6) Дополнительная погрешность прибора без преобразователей, вызванная отклонениями температуры окружающего воздуха от нормальной на каждые 10 ⁰С, должна быть не более основной погрешности.

7) Время установления показаний прибора не должно быть более 10 с.

8) Нестабильность показаний прибора без преобразователей не должна быть более 0,1 мкВт за 0,5 мин.

9) Нестабильность показаний прибора с преобразователем, входящим в комплект поставки, должна соответствовать нормам, приведённым в паспорте на соответствующий преобразователь.

10) Автоматическая установка нуля должна обеспечиваться до одного знака младшего разряда.

11) При переключении пределов измерения смещения нуля не должна превышать пяти знаков младшего разряда отсчётного устройства.

12) Прибор должен обеспечивать возможность программной установки предела измерения и нуля по параллельным двоично – десятичным (1 – 2 – 4 – 8) потенциальным кодам, с уровнями:

1. От нуля до + 0,4 В;

2. Логической единицы от 2,4 до 4,5 В.

Общие указания по эксплуатации:

1. Перед вводом прибора в эксплуатацию необходимо проверить заполнение таблицы формуляра «Сведения о хранении» и сделать отметку в формуляре о начале эксплуатации в таблице «Учёт работы».

Незаполнение потребителем в период гарантийного срока эксплуатации таблиц «Сведения о хранении» и «Учёт работы» является нарушением правил эксплуатации и прекращает действие гарантийных обязательств.

2. При вводе прибора в эксплуатацию после транспортирования или в случае большой разности температур складского и рабочего помещений, прибор выдеживается не менее 2 часов в выключенном состоянии в условиях рабочего помещения.

3. При вводе прибора в эксплуатацию после транспортирования, ремонта или длительного хранения, производится поверка прибора в соответствии с разделом 12, находящимся в техническом описано прибора.

Недопустимо пользование прибором с пропущенным сроком поверки.

4. Перед включением прибора в схему, необходимо проверить его комплектность и произвести внешний осмотр прибора. При внешнем осмотре следует проверить: прочность крепления, плавность действия и надёжность фиксации органов управления, отсутствие механических повреждений.

Структурная схема прибора:

Рисунок 2

В состав принципиальной электрической схемы входят 10 основных узлов: вольтметр, встраиваемый цифровой У6, переключатель сопротивлений моста В1, переключатель пределов измерения В2, блок индикации У1, усилитель постоянного тока У2, преобразователь вычислительный У3, устройство автоматического выбора пределов У4, стабилизатор У5, фильтр сетевой У7, плата объединительная П1.

Структурная схема прибора (рис. 2) обеспечивает операцию определения замещающей мощности. Для этого сигналы U_ки U_p подаются на первый и второй преобразователи, которые управляются сигналами с формирователя и делителя частоты кварцевого генератора. На выходе формирователя получаются прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, ширина которых пропорциональна (U_к+ U_p) на выходе второго преобразователя получаются прямоугольные импульсы, имеющие вид меандра, амплитуда которых пропорциональна (U_к- U_p). Полученные сигналы поступают на электронный ключ, который выполняет операцию умножения (U_к+ U_p) и (U_к- U_p) и выдаёт результат в виде импульсов тока, которые фильтром нижних частот превращаются средние значения тока на выходе отсчётного устройства, пропорционального замещающей мощности. Отсчётное устройство представляет собой однопредельный (до 1,2 В) цифровой вольтметр с помощью регулируемого делителя подключённого к третьему усилителю постоянного тока, производится грубое сравнение напряжений U_ки U_p вручную. Точное выравнивание напряжений U_ки U_p производится автоматически с помощью узла памяти, в котором запоминается разница между выходными напряжениями (U_к- U_p), оставшаяся после грубого ручного выравнивания. Эта разница подаётся на вход третьего усилителя и выравнивает напряжения U_ки U_p с точностью до одного знака младшего разряда цифрового отсчётного устройства.

Характерные неисправности и методы их устранения.

Наименование неисправности, внешние проявления и дополнительные признаки.	Вероятная причина неисправности.	Метод устранения
1. Не светится панель цифрового индикатора, размерность предела. 2. Не устанавливается нуль при ручной регулировке. 3. При переключении пределов не передвигается десятичная запятая, не изменяется размерность предела. 4. Не устанавливается нуль при нажатой кнопке. 5. Завышена основная погрешность.	1. Перегорел предохранитель. 2. Неисправен кабель питания. 3. Неисправен тумблер СЕТЬ. 4. Не подаётся питание на цифровой индикатор. 5. Неисправна лампочка подсвета. 6. Неисправен светодиод. 7. Неисправен цифровой индикатор. 1. Неисправен потенциометр. 2. Неисправен усилитель постоянного тока. 3. Неисправен термистор преобразователя. 1. Неисправна плата автоматического выбора пределов. 2. Неисправны реле на плате выбора пределов. 3. Вышла из строя лампа накаливания. 1. Неисправен усилитель памяти. 1. Нарушена калибровка вольтметра, встраиваемого цифрового	Заменить Исправить Заменить Проверить наличие напряжений на разъёмах. Устранить неисправность. Заменить Заменить Устранить неисправность. Заменить Проверить работу усилителя, устранить неисправность. Заменить Пользуясь общим методом, найти неисправность и устранить её. Заменить Заменить Пользуясь общим методом, найти неисправность и устранить её. Проверить калибровку вольтметра.

Общий метод устранения неисправности: изучить схему и принцип действия прибора, проверить наличие, форму и амплитуду сигнала на платах прибора, режим их активных элементов, целость и соответствие номинальных значений пассивных элементов. По результатам анализа, заменить неисправный элемент.

Демонтаж средства измерения, устранение неисправности и монтаж средства измерения.

Для вскрытия прибора необходимо:

1) Вывинтить винты, находящиеся под пломбами на задней панели;

2) Снять верхнюю и нижнюю крышки;

3) Извлечь неисправную плату и подключить её через ремонтную плату, находящуюся в ЗИПе.

4) Сборка прибора производится в обратной последовательности.

Монтаж печатной платы стабилизатора прибора М3 - 22А (мощеметра) производился путём замены устаревших конденсаторов С1, С2, С3, С4, С9, С10 (рис. 3, рис. 4) на новые конденсаторы с подобными характеристиками. Так как прибор достаточно старый, электролит, содержащийся в конденсаторах, со временем высыхает, превращая конденсаторы в резисторы. В результате, напряжение на выходе схемы становится не стабильным и прибор показывает неверные значения. Так как прибор неверно устанавливает «ноль» в автоматическом режиме, это приводит к тому, что показания начинают «прыгать».

Рисунок 3

Рисунок 4

Нормативные документы, поверочные схемы, методы и средства послеремонтной поверки или калибровки средства измерения.

Проверка основной погрешности

Измерения производите в следующем порядке:

1) соединить приборы согласно рис. 5;

2) установите переключатель

в положение "400", переключатель в положение "10 mW ", а курбели магазина сопротивлений МСР-60М установите в нулевое положение и подготовьте к работе прибор в соответствии с инструкцией по эксплуатации;

3) установите с помощью потенциометра нуль на отсчетном устройстве, а затем с помощью магазина сопротивлений установить показание 10 мВт;

4) закоротите клеммы МСР-60М, установите нуль потенциометром

,освободите клеммы и с помощью магазина установите 10 мВт;

5) закоротите клеммы магазина сопротивлений МСР-60М после установления нуля на отсчетном устройстве, освободите клеммы МР-60М, по секундомеру определите время, в течение которого на счётном устройстве термисторного моста появится показание 9,98мВт.

Результаты измерений считаются удовлетворительными, если в течении 10 с показание отсчетного устройства не будет отличатьсяот 10 mw более чем на половину основной погрешности (2 знака предыдущего разряда).

Точность установки нуля и уход нуля при переключении пределов измерения определяется в режиме автоматической установки нуля путем снятия показаний с отсчетного устройства прибора.

Схема соединения приборов приведена на рис. 5.

Измерения проводите в следующем порядке:

1) соедините приборы согласно рис. 5;

2) установите переключатель в положение “ ▼ “, переключатель в положение "10mW ", а на выходе калибратора М-13 установите 1,66583 В;

3) подготовьте к работе и прогрейте приборы в соответствии с инструкциями по эксплуатации на них;

Рисунок 5

4) установите потенциометром нуль на отсчетном устройстве

прибора и нажмите кнопку “ ▼ ▼ “;

5)последовательно устанавливая переключатель в положения "1mW", "100µW", "IOµW", через 10 с после каждой установки отсчитайте показания отсчетного устройства;

6) нажмите кнопку , последовательно переключая предел измерения

счетного устройства.

Результаты измерений считаются удовлетворительными, если при установке нуля показания отсчетаого устройства не превышают по абсолютной наличие I знака и при переключении пределов 5 знаков младшего разряда.

Нестабильность показаний прибора определяется путем измерения Дрейфа нуля по отсчетному устройству в течение 0,5 мин.

Измерения проводите в следующем порядке:

1) выполните операции п.п. 12.3.4.5.1),2),3),4);

2) установите переключатель в положение "10µW";

3)через 2мин. нажмите кнопку и через 0,5 мин. отсчитайте

показания отсчетного устройства. Во время измерения в помещении не должно быть сквозняков и резких перепадов температуры.

Результаты измерений считаются удовлетворительными, если показание отсчетного устройства прибора не превышает 0,IµW.

Примечание. При неудовлетворительных результатах нажмите кнопку

“ ▼ ▼ “ и повторите измерения по п, 3).

Нестабильность показаний прибора при работе с термисторным преобразователем определяется путем измерения дрейфа нуля по отсчётному устройству в Течение 0,5 мин, при неизменной в пределах 1°С температуре окружающей среды и термостатирования термисторных преобразователей.

Определение рабочего сопротивления термистора.

При проведении внешнего осмотра должны быть проведены все операции п.п. 6.1...6.5 раздела "Общие указания по эксплуатации". Приборы, имеющие дефекты, бракуются и направляются на ремонт.

Опробование работы прибора производится по п.п. 9..I..2 раздела 9 "Порядок работы" для оценки его исправности. Неисправные приборы бракуются и направляются в ремонт.

Определение метрологических параметров:

Рабочее сопротивление каждого термистора 75, 100, 240, 400 Ом определяется косвенным методом путем измерения напряжения универсальным вольтметром Щ31 между клеммой РАБ проверяемого прибора, его корпусом и клемм измерительной катушки эталонного сопротивления с дальнейшим вычислением величины сопротивления по формуле. Схема соединения приборов приведена на рис. 6.

Измерения проводите в следующем порядке:

1) соедините приборы согласно рис.6;

2) подготовьте к работе и прогрейте приборы в соответствии с инструкциями по эксплуатации на них;

3) измерьте универсальным вольтметром Щ31 напряжение между

потенциальными клеммами (U₁,U₂) измерительной катушки сопротивления 2 и клеммами РАБ. и проверяемого прибора;

4) вычислите действительное значение рабочего сопротивления

Рисунок 6

термистора R_T no формуле (12.1):

ОМ (12.1)

где U_T - напряжение между клеммами РАБ, ,

U_K - напряжение между клеммами U _!, U ₂измерительной катушки сопротивления;

5) вычислите погрешность сопротивления термистора δR_T по Формуле (12.2):

(12.2)

Где R₀ - номинальное значение cопротивления, Ом,

выгравированное на переключателе

R_T- измеренное значение сопротивления, Ом;

6) измерьте универсальным вольтметром Щ31 напряжение между потенциальными клеммами (U₁,U₂) измерительной катушки сопротивления I, клеммами КОМПЛЕНС. и прибора;

7) произведите вычисления по формулам 12.1, 12.2, подставляя напряжения, измеренные в п.6).

Измерения проведите для всех значений рабочих сопротивлений.

Результаты измерений считаются удовлетворительными, если погрешность действительного значения сопротивления термистора не превышает ± 0,1%.

Поверка мощности смещения.

Проверка мощности смещения производится путец определения точности коэффициента передачи моста при максимальном выходом напряжения ( R_T = 400 Ом) и максимальном токе нагрузки (R_T =75 Ом) мостового усилителя. Схема соединения приборов приведена на рис. 7.

Измерения проводите в следующем порядке:

1) соедините приборы, согласно рис. 7;

2) установите переключатель прибора в положение

Рисунок 7

“ ▼ “, подготовьте к работе и прогрейте приборы в соответствии с инструкциями по эксплуатации на них; заземление прибора BI-I3 (и при последующих проверках) производить только через корпусную клемму, расположенную на его передней панели;

3) установите на выходе калибратора BI-I3 напряжение 1,8775 В, а на магазине сопротивлений 150 Ом;

4) измерьте вольтметром Щ31 напряжение Up между клеммами

" Up ",

5) установите на выходе калибратора BI-I3 напряжение 0,3873 В измерьте вольтметром напряжение U^’_Р между клеммами " Up ", ;

6) подключите положительную клемму калибратора BI.-I3 к клемме КОМПЕНС, установите напряжение, равным 0,7246 В, а магазин сопротивлений МСР-60М подключите между клеммами " Uk ” , ;

7) проведите измерения напряжений Uк и U'_K в соответствии

с п.п. 3) - 5);

8) установите на магазине сопротивлений 800 ОМ;

9) проведите измерение напряжений U_K_, U'_K,Up, U'_Р в соответствии с п.п. 6), 7), 3), 4), 5), устанавливая поочередно на выходе калибратора BI-I3 напряжения 5,2915 и 1,4142 В;

10) вычислите коэффициенты передачи рабочего моста K_мр, K^’_мр

для сопротивления 150 Ом:

; (12.3) ; (12.4)