波(bo)長(chang)計是(shi)(shi)用(yong)來量(liang)度沿一(yi)電磁(ci)波(bo)的(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)周相(xiang)相(xiang)等的(de)(de)(de)相(xiang)繼波(bo)面之間的(de)(de)(de)幾何間隔的(de)(de)(de)一(yi)種裝置。為了(le)避免由(you)相(xiang)速對(dui)該(gai)待測特(te)定傳(chuan)輸系統的(de)(de)(de)依存關(guan)系所引起的(de)(de)(de)對(dui)儀器的(de)(de)(de)校準問(wen)題,通常(chang)的(de)(de)(de)手(shou)續是(shi)(shi)用(yong)真空(kong)波(bo)長(chang)來校準波(bo)長(chang)計。
在高(gao)至(zhi)約100兆(zhao)赫的(de)頻(pin)率(lv)范圍內,波長計基本上由一(yi)調諧(xie)LC電(dian)(dian)(dian)(dian)路和一(yi)適當(dang)共振式指(zhi)示器(qi)(qi)所組成(cheng),這(zhe)與(yu)H.赫芝原(yuan)來用(yong)的(de)儀器(qi)(qi)沒有顯著(zhu)差別,對探測器(qi)(qi)的(de)選擇依信號(hao)的(de)功(gong)率(lv)級別和所需的(de)準確度而定(ding),對大(da)于幾(ji)瓦的(de)功(gong)率(lv)級和中等(deng)程度的(de)準確性,一(yi)個(ge)與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)器(qi)(qi)L串聯的(de)小燈(deng)泡就可用(yong)作一(yi)種共振指(zhi)示器(qi)(qi),當(dang)感(gan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)極(ji)大(da)時(shi)燈(deng)泡會爆爛發亮。對于低功(gong)率(lv)級或較高(gao)準確度,燈(deng)泡的(de)負載效應就不能容忍(ren),因此,就要用(yong)一(yi)個(ge)適當(dang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子伏特計來測量電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)(qi)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓,這(zhe)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓在共振時(shi)會取一(yi)極(ji)大(da)值(zhi),電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)(qi)是可變的(de),并用(yong)波長或頻(pin)率(lv)的(de)單位給予定(ding)標。
對于(yu)更高頻率,就必須用到諸如開路線或(huo)同軸線和波(bo)導這樣一些(xie)明確規定(ding)的(de)傳輸系統。傳輸系統的(de)任(ren)一開路或(huo)短路節段都可在(zai)實用大(da)小(xiao)上調整至使其在(zai)一給定(ding)波(bo)長處(chu)發生共振。
波(bo)(bo)長(chang)計是(shi)微(wei)波(bo)(bo)測量中常(chang)用(yong)的一種(zhong)測量工具,用(yong)它們可(ke)以測量微(wei)波(bo)(bo)信號源的波(bo)(bo)長(chang)或頻率。波(bo)(bo)長(chang)計按其耦合方式可(ke)分為兩種(zhong):通過(guo)式和吸收式。
這種(zhong)波(bo)長計(ji)通(tong)過兩個(ge)耦(ou)合結構(gou)(gou)(輸(shu)入端(duan)和輸(shu)出端(duan))串接在測量(liang)系統中。測量(liang)時(shi)(shi),只要調(diao)節波(bo)長計(ji)調(diao)諧(xie)桿或活塞,使諧(xie)振腔的(de)(de)諧(xie)振頻率等(deng)于待測信(xin)號(hao)的(de)(de)頻率,此時(shi)(shi)腔體(ti)產(chan)生(sheng)諧(xie)振,使腔中的(de)(de)電磁場(chang)最強,這樣通(tong)過輸(shu)出耦(ou)合結構(gou)(gou)耦(ou)合輸(shu)出的(de)(de)功(gong)率最大,從(cong)而通(tong)過檢(jian)波(bo)器輸(shu)出的(de)(de)檢(jian)波(bo)電流(幅值)也最大。當調(diao)節波(bo)長計(ji)的(de)(de)調(diao)諧(xie)桿或活塞使腔體(ti)失諧(xie)時(shi)(shi),此時(shi)(shi)腔中的(de)(de)電磁場(chang)很弱,因而檢(jian)波(bo)電流也相應(ying)較(jiao)小甚至為(wei)零。
吸收式波長計(ji)腔(qiang)(qiang)體(ti)只有一個耦合結構。當(dang)調(diao)節(jie)波長計(ji)的(de)(de)(de)調(diao)諧(xie)活(huo)塞使(shi)腔(qiang)(qiang)體(ti)的(de)(de)(de)諧(xie)振頻率(lv)等于待測信號(hao)的(de)(de)(de)頻率(lv)時(shi)(shi),腔(qiang)(qiang)體(ti)產生諧(xie)振,此時(shi)(shi)系(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)有部分(fen)能(neng)量進入(ru)腔(qiang)(qiang)體(ti),使(shi)檢(jian)波器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)檢(jian)波電流減至最小。當(dang)腔(qiang)(qiang)體(ti)失諧(xie)時(shi)(shi),腔(qiang)(qiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)電磁場很弱(ruo),幾乎不吸收系(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)能(neng)量,指(zhi)示器(qi)具有正常的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)。檢(jian)波電流J.,與(yu)頻率(lv)廠的(de)(de)(de)關系(xi)如圖(tu)5.21(b)所示。
波(bo)長(chang)計(ji)(ji)的頻率定度(du)需(xu)通(tong)過校(xiao)準(zhun)實(shi)現。商品波(bo)長(chang)計(ji)(ji)出(chu)廠時都對(dui)其刻度(du)進行(xing)過定度(du)校(xiao)準(zhun),以保證滿足(zu)其技術指標。使用(yong)一段(duan)時問(wen)后,可(ke)能(neng)因機械結構和環境變化造成刻度(du)出(chu)現偏(pian)差,需(xu)要通(tong)過校(xiao)準(zhun)或周期計(ji)(ji)量來檢(jian)驗其精度(du)。
校準波長(chang)計最直接的方(fang)法是利用精度更高(gao)的計數式頻率(lv)計測(ce)量同一(yi)頻率(lv),比較(jiao)兩者的差值。
另一種(zhong)校(xiao)準波長計(ji)的(de)方法(fa)是利用矢量網絡分析儀,這可能是最省(sheng)事的(de)方法(fa)。因(yin)為矢網的(de)頻率定度(du)具(ju)有很高精度(du),對精度(du)為的(de)波長計(ji)是足夠了。注意矢網應工作在(zai)步進(jin)掃描(miao)方式,且此前(qian)首先(xian)要對矢網進(jin)行校(xiao)準,同時為提高分辨力,應該將掃寬壓窄(zhai)。
波長(chang)(chang)計的(de)使用(yong)方(fang)(fang)法很簡單,當(dang)信(xin)號源輸(shu)出(chu)信(xin)號后,轉動波長(chang)(chang)計的(de)調諧千分尺,注意指示(shi)儀表的(de)變(bian)化。當(dang)接近諧振點時(shi),指示(shi)將改變(bian)(變(bian)大或變(bian)小,視波長(chang)(chang)計類型和接入方(fang)(fang)式而定)。在諧振時(shi)出(chu)現最(zui)大點或最(zui)小點。到諧振點停止(zhi)轉動,讀取刻度數據(直讀或查表、查曲(qu)線(xian))。
使用波(bo)長(chang)計時應注意(yi)以下(xia)幾點。
(1)在(zai)調(diao)諧(xie)時始終向(xiang)一個方(fang)向(xiang)轉(zhuan)動調(diao)諧(xie)裝置,以避(bi)免機械回差。
(2)保持(chi)后(hou)面電表(biao)讀數要(yao)大(da)于(yu)滿刻度的2/3。
(3)因腔(qiang)體有熱脹冷(leng)縮現象,故應注意環(huan)境(jing)溫度變化(hua)的影響,特(te)別不要(yao)受陽光直射。
(4)對于帶檢波器的波長計,在更(geng)換(huan)檢波器后必須重(zhong)新校準刻度一頻(pin)率關系(xi)。
(5)使用(yong)一段(duan)時(shi)問后要進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun),或進(jin)行(xing)定時(shi)的周期檢(jian)定。
當將(jiang)波長計接入系統進行(xing)頻(pin)率測量時,其測量誤差由以下(xia)幾個因素決定(ding)。
(1)調諧精(jing)度:主(zhu)要(yao)取決于(yu)波長計的設計(腔體類型、工作波型、Q值等(deng))。
(2)讀數(shu)誤差:主要取決于機械(xie)結(jie)構。
(3)刻度與校(xiao)準誤(wu)差。
(4)環境變(bian)化影(ying)響(xiang):溫度、濕(shi)度、氣(qi)壓(ya)等因(yin)素的(de)影(ying)響(xiang)。
(5)失配誤差:接入(ru)系統后因源(yuan)和負載(zai)方向不匹配引起。
一般(ban)情況下,利用(yong)波長計測量(liang)頻率(lv)的總精度為(wei)。