定程圓柱聲學共鳴法測量熱力學溫度的探索研究.pdf

1、熱力學溫度是國際單位制七個基本單位之一，它是物質熱運動能的標度，是國際溫標定值的基礎。聲學溫度計作為確定熱力學溫度單位的基準方法之一，是所有基準方法中，具有最高準確性的測量方法，其適用于1K至800K廣泛的溫度范圍。當前國際溫度計量界，聲學溫度計的熱力學溫度測定值對國際溫標修訂具有重要影響。自2006年以來，在國家支撐課題、國家自然科學基金、國家質檢總局和中國計量科學研究院科研資金的支持下，本文作者所在的中國計量科學研究院課題組，采用定

2、程圓柱聲學共鳴法測定玻爾茲曼常數，該研究已取得長足進展，研究水平居于世界前幾位。本文作者參與中國計量科學研究院定程圓柱聲學法測定玻爾茲曼常數的課題研究，在導師指導下，利用在玻爾茲曼常數測定研究中取得的經驗，建立了定程圓柱聲學法測定熱力溫度實驗系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)上開展了熱力學溫度測定的探索研究。
　　本學位論文對作者所開展的“定程圓柱聲學共鳴法測量熱力溫度探索研究”進行了總結。首先，總結了定程圓柱法測定熱力學溫度的原理；其次，介紹了作

3、者在已有理論分析工作的基礎上，所開展的非理想因素影響研究，包括共鳴腔腔體上開孔和進氣導管，對聲學共鳴頻率偏移、共鳴峰半寬增加帶來的影響，應用一階聲學微擾的理論，和HFSS模擬軟件（HighFrequencyStructureSimulator）建立了聲波導管對共鳴腔內聲學擾動的模型，分析了導管位置、長度和半徑大小對腔體內共振頻率的影響；微波諧振法測量腔體長度的非理想因素擾動研究。第三，介紹了聲學共鳴法測量熱力溫度實驗系統(tǒng)建立，各個分系統(tǒng)

4、的構成，電測系統(tǒng)設置及其性能水平；以Labview程序為平臺，編制的壓力，溫度及頻率測量和控制軟件，實現(xiàn)整個實驗系統(tǒng)的自動控制和數據自動采集處理。第四，介紹了在無氧銅和不銹鋼共鳴腔體上開展的聲學法測定熱力學溫度的實驗，實驗溫度范圍303.15K~373.15K，壓力范圍50KPa~500KPa；在不同溫度的真空條件下開展微波諧振法測定腔體半徑a及長度L；在同一溫度、不同壓力下，比較了不同聲學模式測量氣體聲速，以及外推至零壓力下獲得理想氣