ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ АППАРАТОВ УВЧ ТЕРАПИИ С КОНДЕНСАТОРНЫМИ И ИНДУКТИВНЫМИ АППЛИКАТОРАМИ

В.Р. Лопань, Э.Ф. Хамадулин

ВНИИФТРИ,
Московская область, Менделеево

Аппараты УВЧ терапии различных типов работают в диапазоне частот до 50 МГц и способны выдавать в нагрузку мощность до 500 Вт. Мощность воздействия аппарата на пациента должна находиться в жестко заданных пределах, поэтому важное значение имеет задача определения указанной мощности с необходимой точностью с учетом физиологических особенностей конкретного человека. Создание резисторного аналога человеческого организма (фантома) с требуемыми характеристиками имеет значение при определении выходной мощности аппаратов УВЧ терапии. Ранее разработанные и находящиеся в эксплуатации резистивные и ламповые фантомы не нашли должного применения из-за недостатков в их конструкции, неопределенности частотных свойств, отсутствия методов и средств калибровки.

Для преодоления указанных трудностей была осуществлена разработка нового прибора УИМ-1М для измерения выходной мощности аппаратов УВЧ терапии с конденсаторными и индуктивными аппликаторами. Прибор УИМ-1М обладает необходимыми техническими характеристиками в соответствии с требованиями ГОСТ 28603-90, ГОСТ Р 50267.3-92 по уровню измеряемой мощности, частотному диапазону, значениям эквивалентного сопротивления, параметрам согласования и точностным характеристикам. Особенностью прибора является возможность применения независимой поэлементной поверки в требуемом диапазоне частот.

Конструктивно устройство представляет собой нагрузку из высокочастотного резистора типа УНУ, активный слой которого расположен на керамической трубке длиной 300 мм и диаметром 21 мм с номинальной мощностью 100 Вт. Для увеличения предельной мощности предусмотрено водяное охлаждение резистора по каналу керамической трубки. Резистор съемный, закреплен в цанговых зажимах между двух стоек из изолятора. С обоих торцов резистор соединен с металлическими дисками диаметром 170 мм для емкостной связи с УВЧ аппаратом. Симметрично по центру резистора расположен токосъемник, позволяющий бесконтактным способом определить значение силы тока, протекающего по 50-омному ВЧ резистору. Измеряемая мощность отсчитывается по внешнему прибору, включенному в высокочастотный тракт токосъемника. В соответствии с требованиями стандартов имеется возможность замены резистора на другой номинал (50 … 150 Ом) или производить изменение начального сопротивления нагрузки с помощью ферритовых колец. Дополнительно можно определить симметричность подачи мощности ВЧ в нагрузочный резистор, для чего к торцам резистора присоединяют пробники для измерения мощности.

При работе с УВЧ аппаратами, снабженными индуктивными аппликаторами, к нагрузке присоединяется подстроечное устройство в виде отдельного блока, представляющего симметричный колебательный контур. В качестве индуктивности служит петля связи, изготовленная из латунных трубок. Подстроечный конденсатор контура гребенчатого типа позволяет пропускать большую реактивную мощность.

Для проведения поэлементной калибровки токосъемник демонтируется из блока нагрузки. Номинальное сопротивление резистора определяется методом ампервольтметра на постоянном токе или токе низкой частоты 50 Гц при значении тока, соответствующего диапазону измерений по мощности. Определяется номинальное значение сопротивления резистора и оценивается погрешность номинального значения сопротивления dR и погрешность dqR из-за изменения сопротивления резистора в зависимости от динамического диапазона.. Оценивается погрешность измерения сопротивления резистора dfR при условии, что в диапазоне частот 30 … 50 МГц распределение тока ВЧ из-за собственной реактивности отличается от равномерного и в большей степени имеет косинусоидальный характер с максимальным значением тока в месте расположения токосъемника.

Погрешность измерения значений сопротивления резистора в зависимости от частоты переменного тока оценивается по формуле:

, где

- длина активного слоя резистора;

.

Калибровка токосъемника производится совместно с внешним измерителем уровня мощности. Действительное значение мощности определяется по формуле:

, где

IT – ток ВЧ в первичной цепи токосъемника, измеряемый эталонными средствами измерений;
RН – номинал нагрузки.

Погрешность измерения мощности при использовании токосъемника и внешнего прибора определяется по формуле:

, где

Р – показания внешнего прибора.

Основные технические характеристики УИМ-1М:
  • пределы измерений 10 …200 Вт (с водяным охлаждением - до 500 Вт);
  • диапазон частот 1 … 50 МГц;
  • погрешность измерения мощности не более + 10 %;
  • погрешность измерения мощности в поддиапазонах:
    • 10 … 100 Вт не более+ 5 %;
    • 100 … 200 ВТ не более + 6 %;
    • 200 … 500 Вт не более + 10 %.

Содержание конференции | Секция9