玻爾茲曼常數κB測量中的非理想因素研究.pdf

1、聲學共鳴法是測量玻爾茲曼常數kB和定義熱力學溫度單位開爾文最精確的方法之一,其關鍵是精確測量共鳴腔內氣體工質的理想共振頻率值。由于殼體非理想性等各種非理想因素會對腔內聲場產生擾動,從而使理想共振頻率發(fā)生偏移,并成為一定寬度的尖峰。為了使測量得到準確的理想共振頻率和kB的相對標準不確定度小于1×10-6,就必須對這些非理想因素進行嚴格的修正。本文從理論和實驗上研究了圓柱聲學共鳴腔殼體非理想性對氣體工質的理想共振頻率的帶來的擾動,主要內容如

2、下:
　　 理論計算了粘貼壓電陶瓷聲學傳感器(PZT)的薄膜在頻率為400～4000 Hz范圍內的聲阻抗值和對于圓柱腔內工質純軸向聲學理想共振頻率的擾動值。建立了測量薄膜阻抗理論模型和實驗系統(tǒng),得到了在相同頻率范圍內薄膜阻抗和擾動值的實驗值。結果表明,本文建立的實驗方法能夠準確的測量薄膜的阻抗值,其結果與理論計算值具有較好的吻合。結合一階微擾理論得到在壓力p=0.1 Mpa時,對于膜片厚度為t=0.33 mm的薄膜,在f=4 k

3、Hz時,其對理想共振頻率的擾動小于0.15×10-6。
　　 測量了壓力p=50～500 kPa時,安裝在共鳴腔上端蓋的進氣導管隨著管長ld變長對圓柱腔內純軸向模式(200)、(300)、(400)和(500)共振頻率的擾動。結果顯示:測量得到的擾動曲線變化趨勢與計算得到的相符,其絕對偏差在±25ppm之內。并且通過計算可以得到隨著ld的變長,導管擾動值呈阻尼振蕩形式減小,當ld=2m時,擾動值約為1×10-6。