DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 储层基本特征 4.1. 成分和结构 根据岩心观察及室内岩石薄片鉴定结果，谭家营地区长6储层岩性为灰色细粒长石砂岩，岩性较纯(图2-5)。砂岩碎屑组分主要由长石、石英、云母和变质岩构成，以长石含量为最高(图3)。本区长6砂岩组分中，长石含量平均51.97%。其中钾长石含量平均29.31%，斜长石含量平均22.67%，其次为石英，平均27.17%。岩屑含量较少，平均2.5%，主要由沉积岩和变质岩岩屑组成。因此，本区长6储层砂岩属典型的长石砂岩。 图1. 研究区构造位置图 图2. 沉积微相及典型测井曲线特征(杏6173) Table 1 Stratigraphic classificatio 组 段 油层组 油层亚组 厚度(m) 岩性岩相基本特征 三叠系上统 延长组 第五段(T3y5) 长1 95~195 为灰绿色泥岩与浅灰色泥质粉砂岩、细砂岩互层，夹煤线或薄煤层，为河流~沼泽相沉积。 第四段(T3y4) 长2 + 3 205~245 为灰绿色块状细砂岩夹深灰色泥岩、粉砂质泥岩，以块状砂岩为主，属辫状河流沉积。 第三段(T3y3) 长4 + 5 长4 + 51 40~60 总体上为一套灰绿色粉、细砂岩与深灰色泥岩互层沉积，泥质岩相对集中，常见碳质页岩及煤线。上部为曲流河沉积，下部为三角洲平原亚相。 长4 + 52 30~40 长6 长61 35~45 主要为灰白色厚层块状中~细粒长石砂岩与灰绿色、深灰色及黑色砂质泥岩和粉砂岩的不等厚互层，夹碳质泥岩和斑脱岩薄层。长61、长62为三角洲平原亚相。长63、长64为三角洲前缘亚相。 长62 25~35 长63 27~32 长64 20~25 长7 60~70 (未穿) 中上部由一套粉、细砂岩、泥岩、泥质粉砂岩组成，顶部发育凝灰质泥岩薄层，且分布稳定，为前三角洲沉积；中下部为黑色、灰黑色油页岩、碳质页岩(即张家滩页岩)，为半深湖相沉积。 表1. 谭家营地层划分简表 图3. 谭家营地区长6储层岩性三角图 填隙物以自生矿物为主，含量较高。其中杂基占主要部分，平均13.4%，主要由钾长石、绿泥石和斜长石组成。胶结物含量相对较少，平均10.0%，主要以绿泥石、水云母、硅质和铁方解石为主。上述填隙物中，绿泥石多沿矿物颗粒边缘呈栉壳状分布或呈孔隙衬边产状，方解石等多为孔隙充填产状，硅质以颗粒的加大边产状为主，部分以晶粒状充填于孔隙中。通过粒度分析、铸体薄片和电镜资料分析，本区长6储层砂岩碎屑颗粒多呈次棱角状，分选性中等~较好 [ 8 ] ，主要粒级细砂的含量一般在70%以上，杂基含量中等，反映为中等强度水动力条件和中等搬运距离的沉积。胶结类型为孔隙式和孔隙~接触式，颗粒多呈点~线接触，以线接触为主。 4.2. 孔隙类型 本区长6储层的孔隙类型主要以原生孔隙为主，颗粒之间紧密接触，结构致密(图4)，平均面孔隙度为7.03%。部分发育次生孔隙，常见石英加大边，浊沸石充填孔隙，部分长石溶蚀现象，绿泥石膜发育，伊利石充填孔隙，少量裂缝发育。 通过铸体薄片观察，发现原生孔隙多被方解石胶结，部分被绿泥石胶结。扫描电镜进一步观察还可见大量残余溶蚀孔隙，图2-11为杏6173井 1110.99 米 不同倍数条件下扫描电镜图像，可以看出存在部分岩屑溶蚀蚀变孔及伊利石残余溶孔(图5)，在少量碎屑溶孔中充填自生石榴子石。此外还可见碎屑溶蚀现象，未被充填的残余粒间孔往往与残余溶蚀孔连通(图6)。 4.3. 孔隙度和渗透率 对谭家营地区12口取芯井长6储层段的245块岩心样品进行物性测试，结果显示，本区长6储层孔隙度最大值为13.8%，最小值为2.5%，平均值为9.0% (表2)。孔隙度主要分布在7%~12.0%之间(主频在7%~11%之间)，该范围的孔隙度占全部样品的82.3%。整个样品中，孔隙度大于7%的样品占93.0%，大于8%的样品占89.3%。从纵向分析，储层由上至下孔隙度逐渐变差，长61储层孔隙度主峰在9%~10%，而长62孔隙度主频在8%~9%，整个频率向左偏移一个孔隙度，反映储层纵向上压实作用加强。 本区长6储层渗透率最大值20.49 × 10 −3 μm 2 ，最小值0.01 × 10 −3 μm 2 ，平均值为0.85 × 10 −3 μm 2 。且渗透率的分布范围较宽，表现为典型的双峰特征，渗透率主频在0.4~0.5 × 10 −3 μm 2 ，而从渗透率频率图分析，长61储层渗透率分布范围相对较窄，反映为孔隙型储层特征，而长62储层渗透率分布范围广，反映储层可能具有孔隙和裂缝双重控制特征 [ 12 ] (图7)。 本区长6储层孔隙度与渗透率相关性较好，相关系数达到0.84 (图7)，说明孔隙度是控制谭家营地区长6储层渗透率变化的主要影响因素 [ 13 ] [ 14 ] ，与此同时，也受到其它因素的综合影响。纵向上分析由上至下储层渗透率明显变低。 Table 2 The Property of Chang 6 reservoir， Tanjiayin 层位 样品个数 孔隙度(%) 渗透率(mD) 长61 107 2.8~13.8 0.01~20.49 9.49 0.69 长62 118 2.5~13.2 0.01~9.04 8.56 0.7 长63 20 7.26~9.3 0.19~1.5 9.1 0.56 合计 245 2.5~13.8 0.00~20.49 9 0.85 表2. 谭家营地区长6储层物性特征 注：最小值~最大值，平均值 图4. 杏6173井铸体薄片图(1109.94~ 1110.05 米 、1115.95~ 1116.04 米 ) 图5. 杏6173井 1232.23 米 扫描电镜图 图6. 杏6173井1232.23米扫描电镜图像 图7. 谭家营地区长6储层岩心孔隙度和渗透率关系图(a，长61；b，长62) 4.4. 储层渗流特征 根据杏6173、6175两口井27块岩样的油水相渗分析资料，谭家营地区长6储层物性较差、孔隙小，非均质性强，连通性也差，导致两相流覆盖的饱和度范围比较窄(图8)。从油水相渗曲线分析，本区储层具有弱亲油特征，油水相对渗透率交叉点的含水饱和度变化范围大，油水两相同时流动的含水饱和度范围窄，平均35.6%，残余油时水相相对渗透率在0.165~0.74 × 10 −3 µm 2 ，平均饱和度为32.2%。随着含水饱和度的增加，油相渗透率下降很快，同时水相渗透率急剧增加，说明油藏一旦见水，水就占据主要流动喉道，分流曲线表明，随含水饱和度的增大，含水率迅速上升(图9)，反映在生产过程中研究区域储层以油水同出的可能性要大 [ 15 ] [ 16 ] 。
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user: 5. 储层分类及评价 5.1. 储层分类标准 根据上述储层岩性、物性、微观孔隙结构特征及储层非均质性特征综合分析，结合含油性分析，选用厚度、岩性、毛管压力特征参数(排驱压力、中值压力、最大进汞饱和度、平均孔喉半径、均值、分选系数等)和物性参数(孔隙度、渗透率等)进行储层分类与评价 [ 15 ] [ 16 ] 。参考谭家营地区长6层组的实际岩心实验结果，将研究区长6储层分为IIIb类和IIIb类储层2类。各类储层的特征和评价标准见表3。 5.2. 储层分类评价 根据以上评价标准，对谭家营地区长6油层评价，如表4所示，本区长6砂体主要为IIIa类和IIIb类储层，占各类储层总和的83.3%左右，其中IIIa类占44.4%，IIIb类占38.9%，非储层所占比例较小，为16.7%。根据长6不同类型储层毛管压力曲线显示结果(图10)，结合该地区的薄片分析及石油资料，各储层的岩性、物性及孔隙结构特征如下： 5.2.1. IIIa储层 岩性为细粒~中粒、中粒长石砂岩。一种为砂岩中石英长石加大较发育，大部分碎屑呈凹凸状接触，但后期溶蚀作用较强，颗粒边缘被溶蚀成锯齿状、港湾状，长石颗粒内部往往溶蚀成蜂窝状，溶蚀作用增加了很多次生孔隙，改善了储层物性；另一种储层孔隙中绿泥石薄膜发育，绿泥石薄膜抑制了压实效应，储层中残余粒间孔较多，但绿泥石薄膜中包含大量微孔隙且容易堵塞吼道 [ 17 ] ，使这类储层孔隙度较高而渗透率可能会偏低。 Table 3 Low permeability reservoir classification standard in Ordos basin [5 类型 低渗透层 特低渗透层 超低渗透层 致密层 I IIa IIb IIIa IIIb IV 渗透率(×10 −3 μm 2 ) 50~10 10~5 5~1 1~0.3 0.3~0.1 <0.1 孔隙度(%) 17~15 15~13 13~10 10~8 8~6 <6 排驱压力(MPa) 0.04~0.11 0.11~0.16 0.16~0.37 0.37~0.72 0.72~1.31 >1.31 中值压力(MPa) 0.27~0.68 0.68~1.00 1.00~2.49 2.49~4.90 4.90~9.10 >9.10 最大喉道半径(μm) 16.96~7.05 7.05~4.63 4.63~2.01 2.01~1.03 1.03~0.57 <0.57 中值半径(μm) 2.73~1.10 1.1~0.74 0.74~0.30 0.30~0.15 0.15~0.08 <0.08 孔喉均值(μm) 4.18~1.77 1.77~1.22 1.22~0.52 0.52~0.27 0.27~0.15 <0.15 孔喉组合 中孔粗喉 中孔中细喉 小孔中细喉 小孔细喉 细孔微细喉 细–微孔微细喉–微喉 表3. 鄂尔多斯盆地低渗透储层分类标准 [ 5 ] Table 4 Chang6 reservoir classification evaluation， Tanjiaying are 参数 IIIa IIIb V 岩性 细~中粒及细粒长石砂岩 细粒及细~中粒长石砂岩 粉~细粒长石砂岩 中值压力(MPa) 1.92 1.49~2.0 7.02 2.0~25.184 21.4 3.0~39.9 最大进汞饱和度(%) 88.92 81.24~96.7 81.7 54.36~94.52 70.42 56.28~86.93 平均孔喉半径(μm) 0.39 0.37~0.49 0.23 0.16~0.31 0.034 0.018~0.245 储层评价 好储层 较好储层 非储层 表4. 谭家营地区长6储层分类评价表 图8. 含水饱和度与相对渗透率关系 图9. 含水饱和度与含水率交会图 图10. 谭家营地区长6储层分类储层毛管压力特征图 孔隙度在9.1%~12.5%之间，平均9.93%，渗透率在0.215~0.714 × 10 −3 µm 2 之间，平均0.465 × 10 −3 μm 2 。毛管压力曲线为斜坡型，其位置相对靠下，排驱压力在0.2~0.7 MPa之间，平均0.4 MPa，中值压力在1.49~2.00 MPa之间，平均1.92 MPa，平均孔喉半径在0.37~0.49 μm之间，平均0.39 μm。孔喉分选较差，粗歪度，评价为较好储层。 5.2.2. IIIb类储层 岩性为细粒~中粒及长石砂岩。该类储层成岩作用特点有两种情况，其一是砂岩孔隙内残余粒间孔较多，绿泥石膜发育，但后期溶蚀作用较弱；其二是砂岩孔隙中绿泥石膜不发育，但后期溶蚀作用较强，粒间溶孔明显多于残余粒间孔。 孔隙度在7.5%~12.6%之间，平均9.14%，渗透率在0.055~2.794 × 10 −3 µm 2 之间，平均0.245 × 10 −3 μm 2 。毛管压力曲线为斜坡型，其位置IIIa类储层的上部，排驱压力在0.5~2.0 MPa之间，平均0.92 MPa，中值压力在2.0~25.184 MPa之间，平均7.02 MPa，平均孔喉半径0.16~0.31 μm，平均0.23 μm，孔喉分选较好，粗歪度，评价为较好储层。 (3) V类储层 岩性为粉细粒长石砂岩。其特点是胶结物含量高，压实作用显著，颗粒均为压嵌结构，溶蚀作用微弱，砂岩有效孔隙少，物性很差，为致密砂岩层。 此类砂岩孔隙度在4.8%~7.3%之间，平均6.08%，渗透率在0.013~0.131 × 10 −3 µm 2 之间，平均0.053 × 10 −3 μm 2 。毛管压力曲线较平缓，位于IIIa类和IIIb类岩石之上。排驱压力在1.50~5.03 MPa之间，平均2.12 MPa，中值压力在3.0~39.9 MPa之间，平均值为21.4 MPa。孔喉分选差，细歪度。多为致密夹层，非储层。
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user: 6. 结论 1) 谭家营地区长6储层可分为长61、长62、长633个亚组，为三角洲前缘亚相，细化为分流河道和分流河道间2种沉积微相，储层致密，岩性为灰色细粒长石砂岩，砂岩碎屑组分主要由长石、石英、云母和变质岩构成，以长石含量为最高，填隙物以自生矿物为主，含量较高。胶结物含量相对较少，主要以绿泥石、水云母、硅质和铁方解石为主； 2) 储集空间以原生孔隙、残余溶蚀孔及微裂缝为主，孔隙多被方解石胶结，部分被绿泥石胶结；储层孔隙度最大值为13.8%，最小值为2.5%，平均值为9.0%；渗透率最大值20.49 × 10 −3 μm 2 ，最小值0.01 × 10 −3 μm 2 ，平均值为0.85 × 10 −3 μm 2 ；孔隙度与渗透率相关性较好；储层物性较差、孔隙小，非均质性强，连通性也差。 3) 根据鄂尔多斯盆地致密储层评价标准，谭家营区长6砂体主要为IIIa类和IIIb类储层，占各类储层总和的83.3%左右，其中IIIa类占44.4%，IIIb类占38.9%，非储层所占比例较小，为16.7%。
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user: 摘 要 2016年我国国家外汇管理局考虑使用托宾税作为我国外汇管理工具之一。在此背景下，本文结合我国实际情况，借鉴智利实施托宾税的经验，对传统的Agarwal模型进行修正，测算我国外汇储备的适度规模，探讨使用托宾税将对我国外汇储备适度规模带来怎样的预期影响。研究表明，如果使用托宾税管理外汇，我国外汇储备适度规模会出现明显下降。本文研究分析之结果，为我国监管机构使用托宾税作为外汇管理工具，提供了一定的理论基础和实践价值。 关键词 :托宾税，外汇储备，适度规模 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 自1994年中国汇率制度改革之后，我国的国家外汇储备规模开始高速增长。至2014年的20年间，我国外汇储备规模从516.20亿美元发展至38，430.18亿美元，增长了约74.4倍，其增长速度之快引发了诸多关注与争议。然而自2014年至2016年，我国的国家外汇储备规模开始大幅度下降，至2016年已经降至30，105.17亿美元，与5年前的国家外汇储备规模相近。尽管中国目前的国家外汇储备规模仍然接近全球外汇储备的30%，位居全球首位，但我国曾经的高额外汇储备规模在近两年的快速下降也是不争的事实。 外汇储备规模上升有利有弊，外汇储备规模下降亦是如此。虽然一般而言，国家外汇储备规模的上升是有益的，其不仅有利于加强国家对于宏观经济的管控和调节能力，也表明国家具备强大的国际收支平衡能力，能够有效地维护国家及企业在国际市场上的地位和信誉，便于与其他国家开展贸易合作，防范和应对国际金融风险及金融危机。但同时，国家加持外汇储备是有成本和代价的，因为外汇储备规模上升不仅意味着持有外汇储备的机会成本上升，同时也因外汇占款增加导致货币供应量上升，货币政策的实施难度增加。 为了满足平衡国际收支、加强宏观经济调控等需求，同时又要合理减少外汇储备过高带来的机会成本增加，规避不利影响，就必须合理界定我国的国家外汇储备适度规模。鉴于外汇储备的重要性，外汇储备适度规模相关理论自20世纪40年代末期开始层出不穷，并不断深入、完善与发展。目前核心的分析方法和理论大致分为四种：比例分析法、成本收益分析法、线性回归分析法和定性分析法。本文外汇储备适度规模的测算模型的理论基础源于20世纪60年代至70年代提出的成本收益分析法，即J. Agarwal (1971) [ 1 ] 为测算发展中国家外汇储备适度规模而建立的Agarwal模型。该模型描述情况与我国相似，但并不能直接适用我国，因此本文将基于我国实际情况，结合托宾税可能产生的影响，对模型进行拓展和修正，使其能够符合我国现状，从而较为准确地测算我国外汇储备适度规模。 2016年3月国家外汇管理局在新闻发布会上坦言，托宾税是其正在研发的外汇管理工具之一。1972年美国经济学家詹姆斯·托宾(James Tobin)在普林斯顿大学的演讲中首次提出托宾税的概念。托宾研究的核心思想是，全球的资本市场投机行为无处不在，而这些投机行为在某种意义上提高了国际金融市场的波动性。他建议通过提高交易成本，从而在一定程度上降低资本流动性，稳定汇率，最终达到均衡经济的目的。早期托宾税并未受到重视，直至20世纪90年代，由于货币危机频发，学者们才逐步开始深入研究托宾税。托宾税表现形式包括外汇交易税、所得税、预扣税、无息准备金等。本文基于Eichengreen，Barry，J. Tobin and C. Wyplosz (1995) [ 2 ] 提出的无息准备金这一表现形式，参考20世纪90年代智利实施无息准备金后的资本变动影响，将托宾税纳入外汇储备适度规模测算模型，以研究托宾税作为外汇管理工具长期使用，对我国外汇储备适度规模可能造成的影响。
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user: 2. 外汇储备适度规模及其测算理论 2.1. 外汇储备适度规模的定义及测算意义 如何准确定义外汇储备适度规模至今未有定论。广义上外汇储备适度规模是指一国为满足国际间支付需求、实现国家经济目标，由中央银行和其他政府机构所持有的，用于平衡国际收支和维持汇率稳定的必要外汇资产。但是适度的外汇储备规模受不同需求影响因素诸多，例如本国经济发展，本国持有的外债余额、进出口额、国际收支逆差、居民用汇等，不同国家外汇储备适度规模又具有特异性，给出一个外汇储备适度规模的标准定义很难。虽然没有统一标准，但考虑一个国家不同因素对外汇储备规模的影响，就可以测算出该国的外汇储备适度规模。基于以上原因，我们可以测算出一个能够满足我国外汇储备需求的外汇储备规模。 测算外汇储备适度规模有助于我国在充分平衡国际收支、调节宏观经济、稳定汇率以及应对风险的前提下，使我国持有外汇储备所带来的成本最小化。 2.2. 测算理论——传统Agarwal模型 Agarwal (1971)认为发展中国家与发达国家存在显著区别，二者政治制度和经济发展不同可能导致外汇储备适度规模的测算上存在差异。Agarwal的核心思想是，与发达国家不同，发展中国家的外汇储备规模若能允许该国在现有的固定汇率水平上平衡计划外的国际收支逆差，并且在此外汇储备规模下该国持有外汇储备时的收益能够冲抵成本，此时的外汇储备规模即为外汇储备适度规模。 模型如下： R = W ( ln k + ln q 2 − ln q 1 ) / ln θ 其中： R 表示该国的外汇储备适度规模； W 表示该国的国际收支逆差； k 表示该国的资本产出效率，即资本产出比的倒数； q 1 表示该国追加的可使用资本品的进口品的比例； q 2 表示该国进口的生产性物品占一国经济总产出的比例； θ 表示该国出现国际收支逆差的概率。 Agarwal模型弥补了Heller模型的一些缺陷，将发展中国家外汇储备持有时的成本和收益纳入模型之中，诠释了国家外汇储备与其国际收支逆差间的相互作用与关系，给出发展中国家外汇储备适度规模的分析方法和模型。然而，Agarwal模型未能完全解决Heller (1996) [ 3 ] 提出的模型中所存在的问题，例如该模型只考虑了用于平衡国际收支的外汇储备和国际贸易所用外汇储备，即影响外汇储备适度规模需求因素中的调节性需求与交易性需求，而忽略了影响外汇储备适度规模的其他需求因素，因此Agarwal模型依旧存在着进一步完善和发展的可能。
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user: 4. 托宾税对我国外汇储备适度规模的预期影响
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user: 4.1. 托宾税对需求因素的预期影响 托宾税指对所有的现货外汇交易，无论资本流入还是流出交易，都征收统一的交易税，也称金融交易税。实行托宾税时，短期投机性资本流动的成本将会上升，交易中纯粹投机性交易的数量将会下降，从而防止因资本大量流进或流出导致市场紊乱，进而提高汇率的稳定性。 由于托宾税会提高短期投机性资本流动的成本，导致短期资本流动量下降，对于需要降低短期资本大幅度流出风险稳定汇率的我国而言，托宾税可以作为外汇管理工具，起到限制短期资本流出的作用，同时也会导致外汇储备适度规模下降。考虑上述因素，如若实施托宾税，则影响我国外汇储备适度规模的主要需求因素有：利润汇回需求、偿债性需求、稳定汇率需求以及金融危机的预防性需求 1) FDI利润汇回需求：减少了外商FDI利润这一短期资本的大规模汇出我国的数量和可能，FDI利润汇回需求下降，从而减少了为了满足这一需求所必须的外汇储备规模； 2) 偿债性需求：短期外债这一短期资本数量下降，偿债性需求下降，从而减少了为了满足短期偿债需求的外汇储备； 3) 稳定汇率需求：由于托宾税的目的之一就是提高汇率稳定性，由此降低了满足稳定汇率用汇需求所需要的外汇储备； 4)金融危机的预防性需求：外来资本冲击时，由于成本上升导致资本冲击力降低，防范金融危机的预防性需求下降，从而减少了满足需求所必须的外汇储备。 综上所述，实行托宾税会使上述4个需求因素引致的外汇储备有所下降，基于此分析，建立修正的Agarwal模型。
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user: 4.2. 托宾税对外汇储备适度规模的预期影响 实施托宾税的国际经验很多，由于两级托宾税设计考虑到平稳期和波动期，并不适用于观察托宾税对外汇储备适度规模的预期影响，所以本文不予以讨论。 托宾税的表现形式包括外汇交易税、所得税、预扣税、无息准备金等等。其中外汇交易税指传统的托宾税，即对全部外汇交易征收按统一税率征税；所得税指对非本国居民持有本国货币资产所得征税；预扣税指在税率不明或得到资金时，按照统一税率预先扣除一部分；无息准备金指跨国投资需要按照投资额的一定比率向本国央行缴纳本币或外币存款，该存款在一定期限内为零利率存款。以上表现形式中常见的托宾税形式是外汇交易税和无息准备金。 外汇交易税和无息准备金二者之中，哪种形式更适合中国? 以巴西为例，在1994年10月至1995年3月，巴西采取外汇交易税这种传统托宾税形式后，在短短半年中数次调整税率，显示这种传统托宾税存在一个明显缺陷，即税率在短期内需要不断调试。加之其实施后对境外资本流入产生长期显著的抑制作用，因此外汇交易税作为我国外汇管理工具无疑是不合适的，历史上其它采取托宾税的国家也都没有再采取这种形式的托宾税。基于此，本文主要考虑托宾税的另一种常见形式——无息准备金，即20世纪90年代智利所采取的征税形式。相较于前者，不需要高频率地调整税率。 智利在实施无息准备金 1 后，通过限制短期资本流入，有效地改变了国家的资本流入期限结构(如表6所示)。显然，托宾税本质上是限制资金大规模流动。不但可以管理资本流入，也可以管理资本流出。 Table 5 Actural value of foreign exchange and optimal scale. (Unit: US $100 million 年份 R (实际值) R * (适度规模) 2006 10，663.40 5217.47 2007 15，282.49 6732.84 2008 19，460.3 8240.01 2009 23，991.52 10，570.11 2010 28，473.38 14，556.82 2011 31，811.48 19，811.14 2012 33，115.89 21，712.04 2013 38，213.15 24，679.23 2014 38，430.18 32，843.20 2015 33，303.62 28，273.40 表5. 外汇储备实际值与适度规模(单位：亿美元) 资料来源：R实际值来自国家统计局，R * 由作者计算得到。 Table 6 Capital inflow structure of Chile from 1990 to 1997. (Unit: % 年份 短期资本流入 长期资本流入 1990 90.3 9.7 1991 72.7 27.3 1992 28.9 71.1 1993 23.6 76.4 1994 16.5 83.5 1995 6.2 93.8 1996 3.2 96.8 1997 2.8 97.2 表6. 1990~1997年智利资本流入结构(单位：%) 资料来源：Edwards (1999) [ 7 ] ，NBER working paper 7233，1999。 但我国不能盲目地学习智利的方法，因为我国不需要极端化的资本流入结构。同时由于征收范围难以确定，容易产生新的征收漏洞，导致新的投机问题。托宾税也并不是一个好的长期外汇管理工具，国际上的历史经验和教训已经证实，托宾税只适用于短期的限制资金流动管理，为其他经济政策和管理工具提供缓冲余地，并且需要灵活调整。 在前述图1中可以看到，我国短期外债余额占比较高，假设我国短期内采用托宾税作为外汇管理工具，我国的资本流动结构势必发生改变。以智利作为对照，我们假设托宾税实施后短期资本流动结构变动比例与智利实施托宾税一年内即1990~1991年的资本流入结构变动比例一致，有90.3% − 72.7% = 17.6%的短期资本流动转向长期资本流动，假设这就是托宾税实施后一年我国外汇储备适度规模由于短期资本流动的变动产生的变化幅度。 由于托宾税主要限制短期资本流动，既可以限制流入也可以限制流出。我国现阶段的外汇工具主要用于降低风险稳定汇率，主要限制资本流出。因此假设中17.6%的短期资本流动转向长期资本流动，实际上指17.6%的短期资本流出转向长期资本流出。这一资本流动结构的变化主要影响以下两个需求的短期资本流出：FDI利润汇回需求和偿债性需求，因为二者包含大量的短期资本流出。而稳定汇率用汇需求以及防范金融危机的预防性需求出于稳健性考虑，可以认为这两种需求弹性较低，二者所必须持有的外汇储备受影响较小，可以不予考虑。因此实施托宾税后外汇储备适度规模的相应需求降为1 − 17.6% = 82.4%。 因此我们可以得到一个如下的托宾税条件下的修正的Agarwal模型： R * * = W ( ln k + ln q 2 − ln q 1 ) ln θ + α 0.824 F D I ( ln r + ln q 2 ) ln p + 0.824 S D + β T D + γ GDP + δ F X + ε 代入数据后可得出表7所示的我国外汇储备实际值及在实施托宾税与否情况下的适度规模。
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user: 4.3. 小结 不难看出，如果我国实施托宾税，将其作为外汇管理工具，限制短期资本流出，降低风险稳定汇率，则我国外汇储备适度规模会出现显著下降。因为实施托宾税后我国外汇风险降低，汇率稳定性增加，所以为了预防此类风险的外汇储备需求因素所必须的外汇储备需求下降，进而导致外汇储备适度规模相较于实施托宾税前有所下降。 Table 7 Optimal scale of China’s foreign exchange reserves and range of change under the Tobin tax. (Unit: US $100 million
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user: 摘 要 采用等离子喷涂技术制备了NiCr/Cr 2 C 3 涂层，并采用SEM、XRD、马弗炉和高温热膨胀仪对涂层的结构、物相和热震性能进行了表征。结果表明：等离子喷涂NiCr/Cr 2 C 3 涂层呈层状结构，涂层的主晶相为NiCr和Cr 2 C 3 相，涂层在700℃、800℃和850℃时抗热震性能良好，均满足使用要求。 关键词 :等离子喷涂，NiCr/Cr 2 C 3 涂层，显微结构，抗热震 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 目前，航空发动机高温固体润滑耐磨涂层较多采用热喷涂技术制备 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。与其它制备方法相比，热喷涂技术具有以下优点 [ 6 ] [ 7 ] ：可喷涂的材料范围广，包括各种金属及合金、陶瓷及金属陶瓷、塑料、非金属矿物等几乎所有固态工程材料；能够在多种金属粘结相上形成涂层，包括金属基体、陶瓷基体、塑料基体、石膏、木材甚至纸板上都能喷涂；不受被喷涂工件尺寸和施工场所的限制；涂层沉积效率较高，涂层厚度容易控制；施工艺灵活，方便，迅速，适应性强；热喷涂施工对基体的热影响小；成本低，经济效益显著。因此，在各工业领域，热喷涂已发展成为一种不可缺少的热加工技术。等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 涂层材料具有较小的摩擦系和优异的耐磨性能，已作为功能涂层材料应用于先进航空发动机中，以提高航空发动机的使用寿命 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 。 本文采用包覆技术制备了NiCr/Cr 3 C 2 复合粉体，并采用空气等离子喷涂技术制备了NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层，研究了涂层的抗热震性能，为该涂层在高温下的应用提供理论依据。
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user: 2. 实验 2.1. 材料制备 按一定比例在分别在Cr 3 C 2 细粉表面高压氢还原包覆镍层，然后采用固态合金化技术对Cr 3 C 2 粉体表面包覆的镍层渗Cr，工艺条件为950℃，保温时间为8 h，烧结气氛为氢气，然后将粉体离心喷雾造粒，将造粒后的粉体在氢气气氛下低温除胶，温度为900℃，保温时间为2 h，最后将粉体进行筛分，得到可用于等离子喷涂的NiCr/Cr 3 C 2 粉体。制备的NiCr/Cr 3 C 2 复合粉体中NiCr占25% (wt.%)，Cr 3 C 2 占75% (wt.%)，其中Ni:Cr = 80:20(wt.%)。 本实验采用镍基高温合金作为基体材料，喷涂之前需要对基体进行预处理。首先，把基体放在洗衣粉水中超声10 min，以除去基体表面的油渍和其它脏东西。清洗并干燥后，采用GS-943型吸入式干喷砂机对基体的喷涂表面进行喷砂预处理，以提高涂层与基体的结合强度。 采用APS-2000K型等离子喷涂设备制备涂层。为了提高涂层与基体的结合强度，喷涂之前先在基体上喷涂NiCrAl粘结层，其厚度一般为0.1~0.15 mm。经优化的涂层喷涂参数如表1所示。 2.2. 材料表征 粉体和涂层的组织结构采用FEI Quanta 200 FEG电子扫描显微镜进行观察；涂层的物相表征在Philips X’ PERT X射线衍射仪上测试。采用德国Linseis Messgeraete GmbH.L75/1550高温热膨胀仪测试涂层热膨胀系数。测试前将涂层线切割为 20 mm × 4 mm × 0.5 mm 的长条，测试介质为空气，测试温度从室温到900℃，升温速度为5℃/min。 涂层抗热震性能测试：采用SX-5-12型马弗炉对粉体进行抗热震性试验。将试样分别置于700℃、800℃和850℃的电阻炉内保温5 min，然后取出迅速投入室温下的水中，观察涂层出现裂纹及脱落的次数，一般要求经过7次抗热震实验，涂层仍不开裂、不剥落为合格。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 粉体和涂层的显微结构分析 图1是等离子喷涂NiCr/Cr 2 C 3 粉体的SEM图。从图中可以看出，NiCr/Cr 2 C 3 粉体呈球形，颗粒分布较均匀，颗粒尺寸在20~80 μm之间。 图2是等离子喷涂NiCr/Cr 2 C 3 涂层的SEM图。从图中2(a)中可以看出，等离子喷涂NiCr/Cr 2 C 3 涂层呈层状结构，涂层与结合层以及结合层与基体之间结合良好，涂层厚度约为100 μm。从图2(b)中可以看出，涂层中白色区域为NiCr，灰色区域为Cr 2 C 3 ，黑色区域为气孔。 3.2. 涂层的物相结构分析 图3是等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层的XRD分析。从图中可以看出，涂层的主晶相为NiCr和Cr 3 C 2 相，同时还有少量的Cr 2 O 3 和NiO相存在，说明粉体在热喷涂过程中有少量的氧化。 Table 1 Parameters of the APS thermal sprayed coating Voltage (V) Current (A) Powder feed rate(g/min) Spray distance (mm) Ar H 2 Flow rate(L/min) Pressure (MPa) Flow rate(L/min) Pressure (MPa) 65 500 30 120 40 0.6 2.5 0.6 表1. 等离子喷涂涂层热喷涂参数 图1. 等离子喷涂NiCr/Cr 2 C 3 粉体的SEM图 3.3. 涂层的抗热震性能分析 表2是等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层的抗热震性能。从表中可以看出，NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层在700℃、800℃和850℃时，冷热循环10次均未出现开裂或脱落的现象，说明该涂层在700℃、800℃和850℃时抗热震性能良好，均满足使用要求。 图2. 等离子喷涂NiCr/Cr 2 C 3 涂层的SEM图 图3. 等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 涂层的XRD分析 Table 2 Thermal shock tests of the APS sprayed NiCr/Cr 3C 2 composite coatin Times of thermal shock tests 700 ℃ 800 ℃ 850 ℃ NiCr/Cr 3 C 2 ≥10 ≥10 ≥10 表2. 等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层的抗热震性能 图4. 等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 涂层的热膨胀系数 为了进一步研究涂层和结合层以及结合层和基体之间的热膨胀系数的匹配性，测试了等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层的热膨胀系数，如图4所示。从图中可以看出，等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层从室温到900℃热膨胀系数较平稳，因此温度对等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层的热膨胀系数的影响并不明显，在高温下等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层的热膨胀系数大约为11.43 × 10 −6 m/K，由于Ni基高温合金的热膨胀系数在14~15 × 10 −6 m/K之间，碳钢的热膨胀系数在14.7~15 × 10 −6 m/K之间，因此等离子喷涂NiCr/Cr 3 C 2 复合涂层与Ni基高温合金和碳钢的热膨胀系数均匹配性较好。
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user: 4. 结论 1) 等离子喷涂NiCr/Cr 2 C 3 涂层呈层状结构，涂层与结合层以及结合层与基体之间结合良好。 2) 热喷涂以后，涂层的主晶相为NiCr和Cr 3 C 2 相，同时还有少量的Cr 2 O 3 和NiO相存在。 3) 涂层在700℃、800℃和850℃时抗热震性能良好，均满足使用要求。
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user: 摘 要 在供应商和零售商组成的两层供应链中，讨论了合作模式下，基于周期服务水平优化的双边际化效应问题。研究表明：联合决策对于服务水平的双边际化效应有重要的影响，而基于成本分担的合理契约设计可以减弱这种效应对供应链的影响。 关键词 :供应链，周期服务水平，双边际化，销售剩余成本 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 供需谈判中零售商拥有较多的需求信息，服务水平往往由其具体确定，但局部决策给供应链带来双边际化效应 [ 1 ] [ 2 ] 。因此合作模式下，基于服务水平优化的双边际化分析，对于减弱双边际化效应对供应链的影响有重要意义，而目前文献中少见该类研究。
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user: 2. 基于成本分担的周期服务水平优化 供应商为零售商供应一种易腐蚀产品，产品保质期(或保鲜期) t天，零售商相应地采用以t天为一周期的周期盘点策略，经过一个周期的销售剩余或由零售商处理，或根据回购合同退货给供应商处理 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。双方的合作模式是分担销售剩余成本。参数假设如下： P——零售价；c——供货价；m——生产成本；r——单位销售剩余由零售商处理的价格( 0 < r < c )；b——单位销售剩余退货给供应商处理的价格( 0 < b < m )；h——单位产品一周期的库存成本(假设 p − c − h > 0 )。 u——供小于求时零售商承担的单位缺货损失(Cost of under-stocking)，假设缺货意味顾客丢失，即 u = p − c − h / 2 ，其中h/2为周期内已销售部分的平均库存成本。 v——供过于求时单位销售剩余成本(Cost of overstocking)，包括单位销售剩余产品(以下简称“剩余”)的库存成本和处理成本。合作模式如下：单位剩余的库存成本h在供销双方之间的分配因子为 β ，零售商分担 β h ，供应商分担 ( 1 − β ) h ；单位剩余的处理成本的分配因子为 γ ，零售商处理剩余时，零售商分担 γ ( c − r ) ，此时零售商承担 v = β h + γ ( c − r ) ；剩余退货给供应商处理时，零售商分担 γ ( m − b ) ，此时零售商承担 v = β h + γ ( m − b ) ， ( 0 ≤ β ， γ ≤ 1 ) 。 2.1. 零售商决策的最优服务水平 供应链最优周期服务水平是周期内需求量x小或等于最优订货量 Q * 的概率： C S L * = Pr ob { x ≤ Q * } [ 1 ] [ 6 ] 。该水平下再购买单位产品的边际贡献为零，即 ( 1 − C S L * ) u − C S L * v = 0 ，由此易定义合作情况下零售商决策的最优服务水平： C S L * = u / ( u + v ) (1) 零售商处理剩余时，合作情况下零售商决策的最优服务水平，记为： C S L R * = u u + β h + γ ( c − r ) (2) 而供应商处理剩余时，记为： C S L V * = u u + β h + γ ( m − b ) (3) 2.2. 整体决策的最优服务水平 从供应链整体角度考虑时，单位缺货成本为 p − m − h / 2 ；单位销售剩余成本为 m − r + h (零售商处理剩余)，或 m − b + h (供应商处理剩余)。假设 r − m − h < 0 ，即处理单位剩余不获利。由此可定义零售商处理剩余时，整体决策的最优服务水平记为： C S L SCR * = p − m − h / 2 p − r + h / 2 (4) 供应商处理剩余时，整体决策的最优服务水平记为： C S L SCV * = p − m − h / 2 p − b + h / 2 (5) 2.3. 最优服务水平下的订货策略 假设各周期需求是连续型随机变量，且相互独立。其中，第i周期需求 x i ，期望 μ i ，标准差 σ i ，分布函数 F i ( ⋅ ) 。不论是零售商还是整体的决策、不论是零售商还是供应商处理剩余，都以U，V代表合作情形下零售商或整体承担的缺货成本和销售剩余成本、 C S L * 代表所决策的最优服务水平，在以上各种情况下都有第i周期零售商或整体的期望利润为： π i ( Q i ) = ∫ Q i ∞ Q i U f i ( x i ) d x i + ∫ 0 Q i [ x i U − ( Q i − x i ) V ] f i ( x i ) d x i 由分布函数的单调性易证该期望利润关于订货量是凹的，且由此易得最优订货量： Q i * = F i − 1 ( C S L * ， μ i ， σ i ) (6) F i − 1 ( ⋅ ) 为 F i ( ⋅ ) 反函数， i = 1 ， 2 ， ⋯ (证明略)。
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user: 3. 基于服务水平优化的风险成本分析 零售商处理剩余时，他承担了由剩余带来的较大的风险和成本，而由式(2)、(6)容易看出：供应商分担销售剩余成本将刺激零售商提高服务水平，从而增加了订货量(最优服务水平是 β ， γ 的单减函数，最优订货量是服务水平的单增函数)。 供应商处理剩余时，允许零售商退货使供应商承担了最大的风险，而由式(3)也容易看出：谈判中供应商常要求零售商分担更多的剩余成本，即要求 β ， γ 同时增大，从而刺激零售商降低服务水平。但从另外一个角度分析，由于允许退货，零售商风险最小，假如零售商不分担剩余成本，将自发提高服务水平，甚至盲目夸大需求，增加订货承诺，从而增大长鞭效应的影响，往往造成退货增加，而退货由供应商处理时的成本往往最高，这将极大伤害供应商和整体的利益。因此，分担处理成本可以对零售商起到牵制作用，从而减弱长鞭效应的不利影响 [ 2 ] 。
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user: 4. 基于服务水平优化的双边际化分析 4.1. 零售商处理剩余时双边际化分析 1) 不合作模式 由式(2)易得：不合作，即 β = γ = 1 时，零售商局部决策： C S L R 0 = p − c − h / 2 p − r + h / 2 (7) 此时由式(4)、(7)易知：当零售商局部和整体决策相同，即 C S L R 0 = C S L SCR * 时，由分布函数严格单调性和式(6)可知：局部和整体决策的最优订货量相同(即第一最优解First-best)；但此时m = c，即不合作时供应商获利为零，因此第一最优解无法实现。 实际上总有m < c，因此只有 C S L R 0 < C S L SCR * 的可能，此时零售商最优订货量小于整体最优订货量，引起供应链效益的双边际化，导致供应链以及各成员的获利减少。而在实际中，局部和整体决策的最优服务水平的差异由系统价格、成本、销售周期等因素决定。 2) 合作模式 比较式(2)、(7)易知：双方合作，即 0 < β ， γ < 1 时， C S L R * ≥ C S L R 0 ，显然可以减弱双边际化效应。而当 γ → 0 ， β → 0 时， C S L R * → 1 ，因此调整成本分担情况可能使零售商的决策接近甚至高于整体决策的水平。另外，当 C S L R * < C S L SCR * 时引起双边际化； C S L R * = C S L SCR * 时，第一最优解实现(见算例1)。 3) 算例1 假设系统参数如下：p = 10、c = 5、m = 3、r = 4、h = 4，由式(2)、(4)易得，当 20 β + 5 γ = 9 时， C S L R * = C S L SCR * = 5 / 8 ，可以实现第一最优解(如 β = 0 . 3 且 γ = 0 . 6 时，第一最优解为： Q i * = F i − 1 ( 5 / 8 ， μ i ， σ i ) )。此时 20 β + 5 γ = 9 ， 0 < β ， γ < 1 。 4.2. 供应商处理剩余时的边际化分析 1) 不合作模式和折价退货策略 由式(3)易得：不合作，即 β = 1 ， γ = 0 时，零售商的局部决策为： C S L V 0 = p − c − h / 2 p − c + h / 2 (8) 易发现无法确定局部决策(8)和整体决策(5)的大小，即此时双边际化对于系统参数c，m，b敏感。 但在局部决策的服务水平高于整体决策的水平情况下，供应商可以采取灵活的“折价退货策略”，如事先规定退货价d ( m < d < c )，此时 v = c − d + h ，由式(3)易得，折价退货策略下零售商将决策： C S L VD 0 = p − c − h / 2 p − d + h / 2 。因为d < c，所以 C S L VD 0 < C S L V 0 ，即“折价退货策略”可以抑制零售商盲目提高服务水平，从而减弱这种盲目决策对于整体的伤害。 2) 合作模式 通过比较合作与不合作时供应商决策的最优服务水平，以及整体服务水平，即式(3)、(8)和(5)，也发现服务水平之间的差异对于系统参数及合作方式(即销售剩余成本分配方式)敏感。这主要是因为供应商处理剩余时，分配因子 γ 和 β 对于最优服务水平的影响方向相反。但我们也可以灵活设计成本的分担方式，减弱双边际化的影响，实现第一最优解(见算例2)。 3) 算例2 假设系统参数：p = 30、c = 20、m = 10、b = 5、h = 1，由式(3)、(5)易得，当 β + 5 γ = 114 / 39 时， C S L V * = C S L SCV * = 39 / 51 ，可以实现第一最优解。此时， β + 5 γ = 114 / 39 ， 0 ≤ β ， γ ≤ 1 。
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user: 5. 结束语 本文对合作情况下供应链最优周期服务水平优化，以及基于服务水平优化的双边际化效应，作了较全面的分析。结论表明：信息共享、联合决策有利于提高供应链整体效益，这与当前许多研究结论是一致的 [ 7 ] 。局部决策和联合决策的最优服务水平都会给系统带来双边际化效应；但通过合同谈判，设计销售剩余成本合理的分担方式，可以减弱这种效应对整体效益的损害。
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user: 摘 要 本文针对室内家居环境的监测，设计了基于ATmega328p单片机的温度/湿度/光强多参数测量仪。通过WZP-035型铂热电阻式温度传感器进行温度监测，HS1101型电容式湿度传感器进行湿度监测以及GL5537型光敏传感器进行光照监测，其中温度的监测范围−10℃~40℃，湿度为10%~60% RH，光强为10~1000 lx。通过分析温度、湿度和光强等传感器的基本结构和工作原理，进行了三种传感器的静态特性标定，在此基础上设计、制作信号处理电路，采用单片机进行数据处理，并通过LCD12864液晶显示屏显示信号。结果表明该系统能完成室内温度、湿度和光强的监测，可以稳定的显示数值。 关键词 :温度传感器，湿度传感器，光强传感器，环境参数，舒适度 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着传感器技术的发展，已经可以对农业大棚、锅炉系统、智能家居、电力、医疗监护等领域进行环境监测，并根据实际的需求对环境进行控制。例如，在农业大棚中，通过温度、湿度、光强的监测判断是否适应农作物种植和生长；在锅炉报警系统中，需要通过采集室内的环境温度，判断其是否超过了温度上限 [ 1 ] [ 2 ] 。同时在现代电子设备的工作环境中，没有合适的温度/湿度等环境参数，仪器、设备容易出现严重故障等问题 [ 3 ] ，环境监测十分重要。随着科学技术的发展，可以通过网络系统或者是手机在任意时间、任何地点对家中需要的各种用电器进行远程操作，并同时对室内温度/湿度/光强进行监测 [ 4 ] ，环境监测趋向不断智能化，产品在各领域应用也越来越广泛。本文设计的监测系统以单片机为核心，通过传感器采集当前室内环境的实时温度、湿度和光强，设计、制作了硬件电路，并进行了软件程序的编写，可实现了环境温度、湿度、光强同时监测和显示的基本功能。
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user: 2. 传感器结构和原理 2.1. 铂热电阻的结构和原理 如图1，绕在云母片上的纯铂丝作为铂电阻元件，通过云母片作为绝缘材料，铂丝绕阻的出线端与银丝制成的引出线焊接形成银电极引出线，并用瓷套管做绝缘保护 [ 5 ] 。铂热电阻测温精度较高，测温范围可高达−150℃~+650℃，本文选用WZP-035型铂电阻作为的温度传感器，测温范围为−50℃~+150℃，完全适用于环境监测，并且电阻和温度关系的线性度较好，铂电阻阻值会随着温度的上升而逐渐趋于匀速增长。铂电阻值与温度关系为 [ 6 ] ： 当−200℃ < T < 0℃时 R t = R 0 [ 1 + A T + B T 2 + C ( T − 100 ) T 3 ] (1) 当0℃ < T < 650℃时 R t = R 0 ( 1 + A T + B T 2 ) (2) 图1. 铂热电阻基本结构示意图 其中R t ：铂热电阻在T℃时的电阻值，R 0 ：铂热电阻在0℃时的电阻值，A：3.908 × 10 −3 ℃ −1 ，B：−5.775 × 10 −7 ℃ −2 ，C：−4.183 × 10 −12 ℃ −4 。 在实际的使用过程中，通过实验研究铂电阻的电阻值和温度关系曲线，与理论有一定的偏离，在工程技术应用中需要进行适当补偿。 2.2. 湿敏元件的结构和原理 如图2，湿敏元件主要包括感湿膜和两个电极层(上、下电极)，在玻璃或陶瓷基片上镀一层梳状金电极作为下电极，然后涂上高分子感湿膜作为电介质，在感湿膜上镀另一层透水性能较好的金膜作为上电极，为了延长使用寿命可以在湿度传感器上盖一层多孔的网罩，本文选用的HS1101型电容式湿度传感器 [ 7 ] 。 电容式湿度传感器是利用某种感湿材料吸收水蒸气后，引起感湿材料的电介常数会发生改变，从而改变两个电极间电容值，介电系数随环境相对湿度变化关系为： ε x = ε 0 + k u (3) 式中，ε x 是湿敏材料在不同湿度下的介电系数，ε 0 为0% RH时的介电系数，k是常数，u是相对湿度。 根据传感器形状，本文选用的平板型电容式湿度传感器电容表达式： C x = ε x S d = ε 0 S d + k S d ⋅ u (4) 式中，S为下电极面积，d为感湿膜的厚度，设k 1 = ε 0 S/d，k 2 = kS/d，C x 为不同相对湿度下的电容量。C x 与u呈线性关系可得： C x = k 1 + k 2 u (5) 由(5)式可以看出，C x 随环境相对湿度发生改变且为线性关系，理论分析给出通过传感器电容值可以实现空气环境中相对湿度的测量。 2.3. 光敏电阻的结构和原理 图3给出光敏电阻的基本结构，采用陶瓷片作为绝缘衬底，在两侧的两个金属电极连接成引脚，并形成引线，两片金属电极呈梳齿形状交叉，半导体光敏层均匀的分布在波纹形状的齿梳间隙里面 [ 8 ] 。 本文选用的GL5537型光敏电阻，当无光照时，阻值为4 MΩ，暗电阻大，当光照射时，若光子的能量( h ν )比半导体材料的禁带宽度(E g )大得多，则价带中的电子会跃迁到导带，光敏电阻吸收了光子释放出的能量，引起材料中载流子浓度增加，光敏电阻导电性增强，阻值减小。当没有光照射时，电阻又逐渐恢复到初始值。本系统的光强传感器是根据电阻值随入射光的强弱而改变进行监测，入射的光越强，电阻值就越小 [ 9 ] 。
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user: 3. 传感器特性测试 3.1. 铂热电阻静态特性测试 本实验利用高低温试验箱进行了铂热电阻的静态特性标定，高低温试验箱主要由箱体、进口LED 图2. 湿敏电容基本结构示意图 图3. 光敏电阻基本结构示意图 数据显示及镍铬合金电加热式加热器、微电脑集成控制器和法国原装“泰康”全封闭压缩机及多翼式送风机、多叶式离心风轮组成，该仪器主要完成单只或多只传感器的高、低温可靠性试验，检验其各项性能指标，如图4(a)所示。高低温试验箱的温度工作范围为−70℃~150℃，显示精度为±0.01℃；湿度工作范围30%~98% RH，显示精度为±0.1% RH，将铂热电阻式温度传感器放入高低温试验箱中，设置不同的温度点进行监测，所得数据绘制了如图4(b)所示的实验曲线和拟合直线。 3.2. 湿敏电容静态特性测试 本文利用饱和盐溶液法进行HS1101湿敏电容的静态特性标定，在室温条件下，将HS1101电容式湿度传感器分别置于LiBr (6.37%)、CH 3 COOK (22.52%)、MgCl 2 (32.78%)、K 2 CO (43.16%)、NaBr (57.57%)、NaCl (75.29%)、KBr (80.89%)、KCl (84.34%)、KNO 3 (93.58%)以及CuSO 4 (97.69%)等饱和盐溶液中进行测量，测量的装置如图5(a)所示。采用TH2819A高精密LCR数字电桥设置不同的频率 [ 10 ] ，并且分别测出其电容值绘制了湿敏特性曲线如图5(b)。 3.3. 光敏电阻静态特性测试 在避光条件下，首先在没有放入光敏电阻时，打开灯开关将不同位置处(5 cm、10 cm … 100 cm)的光强值记录，然后调整光敏电阻的高度，使它与小灯泡尽量等高，先将无光照时光敏电阻的阻值记录，然后在5 cm~100 cm范围内移动光敏电阻，移动步长为5 cm，测量的装置如图6(a)所示。本实验正、反行程连续重复三次，通过多次测量而取平均值，由此可以得到光敏电阻阻值与光强的实验曲线和拟合直线如图6(b)。
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user: 4. 多参数测量仪设计与制作 4.1. 系统总体结构 本文设计的监测系统总体结构框图如图7所示。由ATmega328p单片机控制前端的温度传感器、湿度传感器和光强传感器对室内环境中的各参数进行采集，并通过相应的信号处理电路，用自带模数转换模块的微处理器将接收到的模拟信号转换为数字信号，并对数据进行处理与计算，最终把处理后的数据传输到液晶显示模块，显示屏显示当前环境的温度/湿度/光强，完成多参数测量仪的基本功能。 4.2. 多参数测量仪硬件电路设计 图8给出了多参数测量仪整体电路图，通过搭建硬件测量电路与软件编程相结合进行温度/湿度/光强 图4. 温度特性测试：(a) 高低温试验箱；(b) 温度传感器的实验曲线和拟合直线 图5. 湿度特性测试：(a) 饱和盐溶液；(b) 湿敏特性曲线 图6. 光特性测试：(a) 测试装置；(b) 光敏特性曲线和拟合直线 图7. 监测系统设计框图 图8. 多参数测量仪电路原理图 的监测，该系统由环境参数采集部分(温度传感器、湿度传感器、光强传感器)、转换电路、含模数转换模块的微处理器(主机用于温湿度和光强信号采集，从机用于中文液晶显示)和12864LCD中文液晶显示器四个部分组成，图9(a)~(c)分别为温度采集电路、湿度测量电路和光强采集电路，焊制完成后的电路实物如图10所示。 4.3. 软件设计 系统控制中心选用的是由Atmel公司设计的ARM和AVR微控制器的Arduino开源平台，基于ATmega328p单片机的程序设计。本文采用Arduino自带的编程软件(IDE)进行程序设计，编译成功的程序可直接使用USB-ISP下载器下载到单片机中运行。软件编程部分包含大量的储存库，可以采用C语言、C++等高级语言 [ 11 ] 。
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user: 5. 结果与讨论 本文采用高低温实验箱对测量仪进行温度测量标定，对温度实际测量值与高低温试验箱设定的温度值进行了对比分析。在室温条件下，将测量仪湿度传感器探头分别置于6.4%的LiBr、22.5%的CH 3 COOK、32.8%的MgCl 2 、43.2%的K 2 CO 3 、57.6%的NaBr、75.3%的NaCl饱和盐溶液中，对饱和盐溶液调节湿度值与本系统监测的湿度值进行了比较分析。在室温下，利用照度计显示的光强与本系统的测量值进行了对比分析。如图11(a)~(c)分别给出温度、湿度和光强测量的校准曲线，实验结果表明标准值和测量值间 图9. 三种不同被测量采集电路：(a) 温度采集电路；(b) 湿度测量电路；(c) 光强采集电路 图10. 多参数测量仪照片 图11. 实验值与标准值关系曲线：(a) 温度；(b) 湿度；(c) 光强 存在一定偏离。结果表明，温度测量的误差主要是电流会使铂电阻略微变热，产生热效应以及外围测量电路中电阻、变阻器和芯片等器件本身的误差影响。影响湿度测量的误差主要有两种，第一种是信号处理电路中电阻阻值的影响；第二种是选用的HS1101湿敏电容元件传感器本身，容易受外界因素所干扰，这是不可避免的测量误差。影响光强测量的误差主要有当电流流过光敏电阻时产生的热效应和光敏电阻本身的灵敏度，同样也包括外围电路中其他器件的影响。