定程圓柱聲學(xué)共鳴法測量熱力學(xué)溫度的探索研究.pdf

1、熱力學(xué)溫度是國際單位制七個(gè)基本單位之一，它是物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)能的標(biāo)度，是國際溫標(biāo)定值的基礎(chǔ)。聲學(xué)溫度計(jì)作為確定熱力學(xué)溫度單位的基準(zhǔn)方法之一，是所有基準(zhǔn)方法中，具有最高準(zhǔn)確性的測量方法，其適用于1K至800K廣泛的溫度范圍。當(dāng)前國際溫度計(jì)量界，聲學(xué)溫度計(jì)的熱力學(xué)溫度測定值對國際溫標(biāo)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(xué)基金、國家質(zhì)檢總局和中國計(jì)量科學(xué)研究院科研資金的支持下，本文作者所在的中國計(jì)量科學(xué)研究院課題組，采用定

2、程圓柱聲學(xué)共鳴法測定玻爾茲曼常數(shù)，該研究已取得長足進(jìn)展，研究水平居于世界前幾位。本文作者參與中國計(jì)量科學(xué)研究院定程圓柱聲學(xué)法測定玻爾茲曼常數(shù)的課題研究，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，利用在玻爾茲曼常數(shù)測定研究中取得的經(jīng)驗(yàn)，建立了定程圓柱聲學(xué)法測定熱力溫度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在此系統(tǒng)上開展了熱力學(xué)溫度測定的探索研究。
　　本學(xué)位論文對作者所開展的“定程圓柱聲學(xué)共鳴法測量熱力溫度探索研究”進(jìn)行了總結(jié)。首先，總結(jié)了定程圓柱法測定熱力學(xué)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(chǔ)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(jìn)氣導(dǎo)管，對聲學(xué)共鳴頻率偏移、共鳴峰半寬增加帶來的影響，應(yīng)用一階聲學(xué)微擾的理論，和HFSS模擬軟件（HighFrequencyStructureSimulator）建立了聲波導(dǎo)管對共鳴腔內(nèi)聲學(xué)擾動(dòng)的模型，分析了導(dǎo)管位置、長度和半徑大小對腔體內(nèi)共振頻率的影響；微波諧振法測量腔體長度的非理想因素?cái)_動(dòng)研究。第三，介紹了聲學(xué)共鳴法測量熱力溫度實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立，各個(gè)分系統(tǒng)

4、的構(gòu)成，電測系統(tǒng)設(shè)置及其性能水平；以Labview程序?yàn)槠脚_(tái)，編制的壓力，溫度及頻率測量和控制軟件，實(shí)現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)自動(dòng)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(xué)法測定熱力學(xué)溫度的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(xué)模式測量氣體聲速，以及外推至零壓力下獲得理想氣