摘要：随着新型电力系统的“双高”特征凸显,电网中的宽频动态成分日益复杂,对功率及电能计量技术提出了新的需求与挑战。发展量子功率及电能标准是电力量子计量技术研究的主流趋势,但传统的差分测量方法在传递交流量子电压阶梯波量值时,量子电压的合成频率被限制在1 kHz以下,以确保测量准确度达到10^(-6)量级。针对上述问题,文中提出了一种基于可编程约瑟夫森电压的宽频量子功率及电能标准设计方案,通过下采样原理的宽频量子差分测量方法,实现宽频信号向低频量子电压阶梯波的可靠量值溯源,有望将功率及电能的量子测量频率从当前的工频提升至10 kHz以上。通过构建实验系统,以脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准的输出为被测信号,证明所述下采样测量方法在1 kHz频点上的有效值测量结果与传统差分测量结果的一致性优于3×10^(-6),扩频测量至10 kHz时没有显著的测量偏差,以上测量结果为构建最优合成不确定度达到10^(-6)量级的宽频量子功率及电能标准提供了技术支撑。

摘要：分析了噪声温度计中相关器的基本原理和特点，设计了一种基于商用数据采集卡和 LabVIEW 软件的新型数字相关器，用于极小幅度的热噪声谱的测量。通过调节外部参考时钟的相位，控制相关器两个通道的精确同步采样，能够实现淹没在测量电路噪声背景下的微弱信号的测量。实验结果表明，该数字相关器设计切实可行，性能可靠，为噪声温度计测量热力学温度奠定了基础。

摘要：针对传统噪声温度计2个噪声源的功率和阻抗不能同时匹配的问题,为实现热力学温度自动化准确测量,以量子电压任意波形合成技术为基础,合成频率、幅度已知的赝噪声源作为参考端信号,并以高精度数字分析仪PXI—5922为数据采集平台,完成量子电压标定的噪声温度计系统设计。初步实验结果表明:此系统运行良好,可以实现水三相点热力学温度的准确测量。

摘要：量子噪声温度计系统可通过比较导体中电子运动的热噪声和量子电压参考噪声精密测量玻尔兹曼常数,其中量子电压噪声源所合成的量子电压参考噪声由一组超导约瑟夫森结阵产生.本文详细介绍了基于Nb/Nb_xSi_(1-x)/Nb约瑟夫森结的量子电压噪声源芯片的设计、制备及测试;采用脉冲驱动模式,合成了具有量子精度的100 kHz交流量子电压信号.结果表明:本文所研制的噪声温度计核心芯片已具备了合成交流电压的功能,可为后续玻尔兹曼常数精密定值、重新定义及复现热力学温度研究提供核心器件.

摘要：与陆上稠油油田蒸汽驱开发实践相比,海上首个蒸汽驱先导试验具有薄储层、水平井开发、大井距的特点,造成了相带发育特征认识不清,难以指导试验区高效开发的难题。基于直井蒸汽驱的“三相带两前缘”分布,应用理论分析、数值模拟及数学回归方法,开展薄层水平井大井距蒸汽驱相带发育规律研究,并确立主控因素。结果表明:水平井特有的垂直径向流渗流特征、储层薄造成的热损失、井距大导致的驱替压力梯度小综合加剧了蒸汽冷凝。冷凝水容易积蓄至储层底部形成新的热水带,呈现出“四相带三前缘”的分布特征。这种分布在不同蒸汽干度、储层厚度、注采井距下均有一定程度变化。通过评价超覆凝析因子M,确定影响相带分布的主控因素为转驱前地层压力和蒸汽干度。研究成果为试验区后续流场调控及海上其他稠油油田蒸汽驱开发优化设计提供了理论依据。

摘要：低噪声、低失真、高共模抑制比的放大器对于噪声法测量热力学温度至关重要。设计了由前置放大、仪表放大和缓冲放大3级组成的噪声温度计用高性能放大器。其中,采用具有超低噪声的结型场效应对管IF9030作为前置差分放大级的输入;研制了自动化测量对管转移特性的装置,用于在大批量对管中挑选匹配度更优的器件;采用互相关技术压低电路中不相关的噪声,从而确保能够准确测量到被放大器背景噪声淹没的非线性失真信号;重点评估了放大器在1 MHz带宽内的共模抑制比和放大器受双频激励时的非线性失真。测量结果表明,放大器的背景噪声为1.2 nV/Hz 1/2;100 kHz带宽内的共模抑制比优于90 dB,100 kHz至1 MHz带宽内的共模抑制比会随着频率的增加而降低,但不低于70 dB;放大器受频率为400 kHz、401 kHz,幅度有效值为8μV的双频信号激励时,产生的二阶交调失真信号比双频信号低79 dB,二阶谐波失真信号比双频信号低85 dB。

摘要：热力学温度研究表明,国际温标ITS-90定义的一系列固定点与真实热力学温度有一定差异。以量子电压标定的噪声温度计为基础,设计了用于铟凝固点测量的温度探测装置,解决了高温复杂环境下电磁干扰的抑制问题。实验采用研制的噪声温度计系统测量了铟凝固点的热力学温度,测量积分时间100h,在20~500kHz的测量带宽内得到的铟凝固点热力学温度为429.7476K,相对不确定度为11.58×10^-6,与ITS-90给出的铟凝固点值相差0.9mK。实验结果可以为国际温标的修订提供参考。

摘要：回音壁模式硅基微腔光子温度传感可应用于强电磁场、高辐照、强振动等极端环境下的温度测量。在前期设计、制备、验证具有毫开尔文(mK)量级分辨率的硅基微环光子温度传感器的基础上,研制了一套小型化微腔光子测温硬件系统,包括信号发生与高速数模转换、电压-电流转换、激光二极管温度控制和微弱信号采集与放大等模块,设计并实现了基于单片机的同步测量方案和光谱测温算法。在高稳定恒温浴槽内验证了系统性能,实际测温结果的扩展不确定度为115 mK(k=2),测温范围30 K。

摘要：为解决海上普Ⅱ类稠油(>350 mPa·s)弱凝胶调驱应用实例少、增油潜力预测难度大的问题,基于渤海BN油田调驱矿场实践,利用数值模拟方法研究了弱凝胶调驱相对于天然能量(边水驱)开发的增油量与8个静态参数的相关关系,基于拉丁超立方实验方法建立均匀设计样本集,并采用多元回归方法建立了过渡带调驱增油潜力预测模型。模型适用于渤海相似普Ⅱ类稠油油田,参数范围为平均渗透率(1000~9000)×10^-3μm^2、变异系数0.1~0.9、边水倍数1~20、注采井距100~500 m、净毛比0.2~1.0、地层原油黏度为200~1000 mPa·s、油层厚度4~20 m、生产井距内含油边界距离0~200 m。模型预测增油量与实际产量相对误差平均为2.5%,满足工程应用精度要求。