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微波阻抗標準是指對應于這些物理量的實物標準,其中包括特性阻抗標準和反射系數(shù)標準。波導和同軸系統(tǒng)中的特性阻抗標準分別是一段精密加工并具有標準截面尺寸、法蘭定位符合標準的標準波導和無介質(zhì)支撐的剛性空氣介質(zhì)標準同軸線,其特性阻抗可由幾何尺寸計算得到,并由精密機械加工所保證。反射系數(shù)標準即為標準負載,它能在給定波導或同軸線中產(chǎn)生確定的反射系數(shù)。各種形式的波導或同軸標準負載在微波阻抗計量中被用作傳遞標準或工作標準。標準負載按反射系數(shù)或電壓駐波比的大小分為無反射標準負載、失配標準負載和大反射標準負載;按結構可分為固定和滑動兩種形式,其中后者多制成小反射型。在這些標準中,通常由一級特性阻抗標準和電鑄成形的復反射系數(shù)為1的一級反射系數(shù)標準(即1/4波長短路器)構成微波阻抗的高標準,后者的反射系數(shù)的模值可根據(jù)幾何尺寸和材料的電導率計算,也可用蘇州儀器校準量熱計法或測Q值的方法經(jīng)實驗測定。
微波阻抗測量中兩個可直接測量的參量是駐波參量和反射參量。(2)開槽線。為了實現(xiàn)微波阻抗的量值傳遞和精密測試,普遍采用各種波導和同軸精密開槽線。精密開槽線技術首先要盡可能提高機械加工精度,以提高探針移動的平穩(wěn)度,減小開槽線的剩余駐波比;其次需要提高信號源的幅度、頻率穩(wěn)定度和指示器的分辨力;此外還需要采用一些提高計量準確度的措施,如針對不同的電壓駐波比選擇適當?shù)拈_槽線,并采用1/4波長校準技術等。調(diào)配反射計。調(diào)配反射計技術是目前可以獲得測量反射系數(shù)的小不確定度的方法。它主要用于波導系統(tǒng)中,適用頻率范圍較高,缺點是測量費時費力,且只能點頻應用。調(diào)配反射計的原理如圖11.42所示,它是由耦合于反射波的一個高方向性定向耦合器以及兩個調(diào)配器Tx和Ty組成。
仔細調(diào)配Tx和Ty可獲得理想響應,使定向耦合器旁臂的輸出幅度與接在標準波導段上的待測負載的反射系數(shù)模值成正比,從而能夠計算出反射系數(shù)模值。儀器校準矢量網(wǎng)絡分析儀。矢量網(wǎng)絡分析儀包括四端口網(wǎng)絡分析儀、多態(tài)反射計、六端口網(wǎng)絡分析儀等,可以測量散射參量的模值和相位角。四端口網(wǎng)絡分析儀獲取相位信息的方法是采用兩個檢波器,來將參考信號和被測信號從高頻或微波頻率變換為低頻信號,在低頻進行模值和相角測量;六端口反射計和六端口網(wǎng)絡分析儀則采用四個幅度檢波器在直流上進行測量。經(jīng)典微波測量技術要求設計制造諸如精密開槽線、高方向性定向耦合器、無反射負載等理想微波器件,并采取調(diào)配措施或其他補償措施來器件的不完善特性,以獲得理想測量系統(tǒng),從而給出小的測量不確定度。
但經(jīng)典測量技術早已無法滿足近代微波測量的需求。例如,20世紀60年代中期研制的脈沖壓縮和相控陣雷達,要求測量表征微波器件的網(wǎng)絡參量。當時一臺全固態(tài)相控陣雷達的發(fā)射接收單元采用了1684個微波集成電路組件,要求對每個組件,在3個不同電平上,測量3個頻率的性能指標,而要獲得全部指標,需要進行數(shù)萬次測量,經(jīng)典測量方法對此顯然無能為力。因此,在20世紀60年代,出現(xiàn)了采用幅相檢測技術的微波自動網(wǎng)絡分析儀(ANA)。ANA基本上采用某種頻率轉移方法,將測量轉換在低頻上進行。這些頻率轉移方法包括單邊帶系統(tǒng)、超外差系統(tǒng)、調(diào)制副載波系統(tǒng)、矢量抵消(平衡)系統(tǒng)和零差系統(tǒng)等。化學計量是研究化學計量領域內(nèi)計量單位量值統(tǒng)一和測量結果準確可靠的計量學分支,是研究化學測量溯源性的一個學科。
化學計量可分為物理化學計量和分析化學計量。物理化學計量主要研究與物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理化學性質(zhì)有關的特性量的計量問題;分析化學計量著重研究與物質(zhì)組成有關的化學成分計量問題。相比于物理計量,化學計量具有如下特點:(1)從測量過程來看,化學測量多為破壞性測量,需要由樣本推斷總體,抽取的樣本必須具有代表性;樣品往往要經(jīng)過溶解、消化、分離、富集等處理,容易發(fā)生沾污、損失并引入明顯的系統(tǒng)誤差;在多數(shù)情況下,化學測量是相對測量,通過測量光學、電學、溫度等物理量間接確定化學量,容易引入基體效應造成的系統(tǒng)誤差。測量儀器多為大中型儀器,結構復雜,昆山儀器校準可進行多參數(shù)的同時測量;(2)從測量標準看,化學測量的標準具有多樣性,因物質(zhì)的形態(tài)、結構、成分、含量、存在條件而異。質(zhì)量把關
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