高溫高壓下液體電導率測量技術(shù)及水的電導率測量基本信息

高溫高壓下的水具有奇特的性質(zhì)，對地球?qū)尤Y(jié)構(gòu)形成和深部物質(zhì)演化起著重要的作用。由于水在高溫高壓下具有強腐蝕性，給高溫高壓下水性質(zhì)的研究帶來困難，致使水在高溫高壓下的理化性質(zhì)科學數(shù)據(jù)非常有限。本項目擬將金剛石對頂砧高壓、加溫和薄膜組裝技術(shù)結(jié)合起來，解決耐腐蝕電極封墊制備、對頂砧內(nèi)高溫壓腐蝕環(huán)境下的溫壓測量等技術(shù)問題，建立液態(tài)物質(zhì)高溫高壓條件下原位電導率測量實驗技術(shù)。在此基礎上，系統(tǒng)測量水在300～1300K和2～20GPa溫度壓力范圍內(nèi)的電導率，研究其喇曼光譜和X光結(jié)構(gòu)特征，確定冰-水融化方程和水性質(zhì)突變點的壓力和溫度線。通過這些研究，豐富水在高溫高壓下的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，深入認識水的結(jié)構(gòu)和物性隨溫度壓力變化的規(guī)律，為探討水在地球深部的存在狀態(tài)、理化性質(zhì)和運移機制提供科學依據(jù)。

在電子測量中，為了繞過在某些量程、頻段和測量域上對某些參量的測量困難和減小測量的不確定度，廣泛采用下列各種變換測量技術(shù)。

①　參量變換測量技術(shù)：把被測參量變換為與它具有確定關(guān)系但測量起來更為有利的另一參量進行測量，以求得原來參量的量值。例如，功率測量中的量熱計是把被測功率變換為熱電勢進行測量，而測熱電阻功率計是把被測功率變換為電阻值進行測量；相移測量中可把被測相位差變換為時間間隔進行測量；截止衰減器是把衰減量變換為長度量進行測量；有些數(shù)字電壓表是把被測電壓變換為頻率量進行測量。

②　頻率變換測量技術(shù)：利用外差變頻把某一頻率（一般是較高頻率或較寬頻段內(nèi)頻率）的被測參量變換為另一頻率（一般是較低頻率或單一頻率）的同樣參量進行測量。這樣做的一個重要原因是計量標準和測量器具在較低頻率（尤其是直流）或單一頻率上的準確度通常會更高一些。例如，在衰減測量中的低頻替代法和中頻替代法就是在頻率變換基礎上的比較測量技術(shù)；采樣顯示、采樣鎖相在原理上也是利用了采樣變頻的頻率變換測量技術(shù)。

③　量值變換測量技術(shù)：把量值處于難以測量的邊緣狀態(tài)（太大或太?。┑谋粶y參量，按某一已知比值變換為量值適中的同樣參量進行測量。例如，用測量放大器、衰減器、分流器、比例變壓器或定向耦合器，把被測電壓、電流或功率的量值升高或降低后進行測量；用功率倍增法測噪聲和用倍頻法測頻率值等。

④　測量域變換測量技術(shù): 把在某一測量域中的測量變換到另一更為有利的測量域中進行測量。例如，在頻率穩(wěn)定度測量中，為了更好地分析導致頻率不穩(wěn)的噪聲模型，可以從時域測量變換到頻域測量；在電壓測量中，為了大幅度地提高分辨力，可以從模擬域測量變換到數(shù)字域測量。

按照測量的實測對象

按照測量的實測對象，測量技術(shù)可分為以下兩種。

①　直接測量技術(shù)：在測量中，無需通過與被測量成函數(shù)關(guān)系的其他量的測量而直接取得被測量值。如用電壓表直接測量電壓。其測量不確定度主要取決于測量器具的不確定度，在一般測量中普遍采用。

②　間接測量技術(shù)：在測量中, 通過對與被測量成函數(shù)關(guān)系的其他量的測量而取得被測量值。如通過測量電阻R 兩端的電壓υ和流經(jīng)電阻R的電流I，然后利用R=υ/I 的關(guān)系求得電阻值。其測量不確定度分量的數(shù)目要多一些，一般在被測量不便于直接測量時采用。

按照測量的進行方式

按照測量的進行方式，測量技術(shù)可分為以下兩種。

①　直接比較測量技術(shù)：在測量中，將被測量與已和其值的同一種量相比較。其測量不確定度主要取決于標準量值的不確定度和比較器的靈敏度和分辨力，它可克服由于測量裝置的動態(tài)范圍不夠和頻率響應不好所引入的非線性誤差。替代法、換位法等屬于這一類。

②　非直接比較測量技術(shù)：不是將被測量的全值與標準量值相比較的比較測量。微差法、符合法、補償法、諧振法、衡消法等屬于這一類。

在建立計量標準的測量中，經(jīng)常采用基本測量技術(shù)，即絕對測量技術(shù)。這是通過對有關(guān)的基本量的測量來確定被測量值。其測量不確定度一般是通過實驗、分析和計算得出，精度高，但所需裝置復雜。

按照測量對象的性質(zhì)

按照測量對象的性質(zhì)，測量技術(shù)可分為以下兩種。

①　無源參量測量技術(shù)：無源參量表征材料、元件、無源器件和無源電路的電磁特性，如阻抗、傳輸特性和反射特性等。它只在適當信號激勵下才能顯露其固有特性時進行測量。這類測量技術(shù)常稱為激勵與響應測量技術(shù)。由于測量時必需使用激勵源，它又稱為有源測量技術(shù)。

②　有源參量測量技術(shù)：有源參量表征電信號的電磁特性，如電壓、功率、頻率和場強等。它的測量可以采用無源測量技術(shù)，即讓被測的有源參量以適當方式激勵一個特性已知的無源網(wǎng)絡，通過后者的響應求得被測參量的量值，如通過回路的諧振測量信號頻率。有源參量的測量也可采用有源測量技術(shù)，即把作為標準的同類有源參量與它相比較，從而求得其量值。

此外，電子測量技術(shù)還可有許多分法，如模擬和數(shù)字測量技術(shù);動態(tài)和靜態(tài)測量技術(shù);接觸和非接觸測量技術(shù)；內(nèi)插和外推測量技術(shù);實時和非實時測量技術(shù);電橋法、Q表法、示波器法和反射計法等測量技術(shù);時域、頻域和數(shù)據(jù)域測量技術(shù)；點頻、掃頻和廣頻等測量技術(shù)等。

測量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施。電子測量的對象是材料、元件、器件、整機和系統(tǒng)的特征電磁量。這些電磁量大致包括：①基本參量，如電壓、功率、頻率、阻抗、衰減和相移等;②綜合參量,如網(wǎng)絡參量、信號參量、波形參量和晶體管參量等；③特殊頻段的參量，如激光頻率、光纖電特性、亞毫米波參量和甚低頻參量等。

對于某一測量對象，一般有多種測量技術(shù)可供選擇，而某一種測量技術(shù)又往往可用于不同的測量對象。用于同一測量對象，不同測量技術(shù)的效果可能大致相同，也可能大不相同。在電子測量中，對于不同參量、不同量程、不同頻段以至不同傳輸線形式，往往要采用不同的測量技術(shù)。