Kalorimetrische Leistungsmessung

Aus Mhfe-wiki
Wechseln zu: Navigation, Suche

Zur Messung großer Hochfrequenzleistungen wird die kalorimetrische Leistungsmessung benutzt. Wenn sie sorgfältig durchgeführt wird, sind Genauigkeiten von +/- 2% erreichbar. Selbst ohne besondere Sorgfalt, beispielsweise bei flüchtigen Übersichtsmessungen, liegt die Genauigkeit typischerweise noch im Bereich +/- 5%. Ein Messfehler von 5% entspricht 0,25 dB auf der in der HF-Messtechnik üblichen dB-Skala. Ein Messfehler von 2% entspricht 0,1 dB. Aufgrund der einfachen Handhabung und relativ hohen Genauigkeit, wird die kalorimetrische Leistungsmessung auch zur Kalibrierung von Leistungsanzeigen benutzt.

Das Messprinzip

Die zu messende Hochfrequenzleistung wird in einen Absorber eingespeist. Im Absorber wird die HF-Leistung in Wärme umgewandelt. Die Wärme wird dann über ein Kühlmittel abgeführt. Aus Wärmekapazität und Massenstrom des Kühlmittels und der Temperaturdifferenz kann die abgeführte Leistung berechnet werden. Praktischerweise misst man anstatt des Massenstromes den Volumenstrom der dann über die Dichte des Kühlmittels in einen Massestrom umgerechnet wird. \[ P= \rho \cdot c_p \cdot \dot V \cdot \Delta T \]

Die über das Kühlmittel abgeführte Leistung ist gleich dem Produkt aus Dichte, spezifischer Wärmekapazität, Volumenstrom und Temperaturdifferenz zwischen Kühlmittel-Rücklauf und -Vorlauf.

Das Produkt aus Dichte, spezifischer Wärmekapazität wird im sogenannten K-Faktor zusammengefasst.


Tabelle für die üblichen Kühlmittel Wasser und Luft

Kühlmittel Wasser Luft (bei Normaldruck)
Dichte @ 30°C \( \rho=997 {kg \over m^3} \) \( \rho=1,16{kg \over m^3} \)
Dichte @ 60°C \( \rho=997 {kg \over m^3} \) \( \rho=1,06{kg \over m^3} \)
spez. Wärmekapazität @ 30°C \(c_p=4,18{ kJ \over kgK} \) \(c_p=1,007{ kJ \over kgK}\)
spez. Wärmekapazität @ 60°C \(c_p=4,18{ kJ \over kgK} \) \(c_p=1,008{ kJ \over kgK} \)
K-Faktor @30...60°C \(K=\rho \cdot c_p=4167{kJ \over m^3K }\) \(K= \rho \cdot c_p = 1,17...1,07 {kJ \over m^3K} \)
K-Faktor mit
1 kWh=3600 kJ @30...60°C
\(K=1,16{ kWh \over m^3K}\) \(K=0,324...0,297{ Wh \over m^3K}\)


Handliche Formel zur Leistungsberechnung

\[ \frac {P}{[kW]}=K \cdot \frac {\dot V}{[m^3/h]} \cdot \frac {\Delta T}{[°C]} \]

Achtung bei Verwendung des K-Faktors für Luft! W anstatt kW