玻爾茲曼常數(shù)κB測(cè)量中的非理想因素研究.pdf

1、聲學(xué)共鳴法是測(cè)量玻爾茲曼常數(shù)kB和定義熱力學(xué)溫度單位開(kāi)爾文最精確的方法之一,其關(guān)鍵是精確測(cè)量共鳴腔內(nèi)氣體工質(zhì)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(huì)對(duì)腔內(nèi)聲場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng),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(cè)量得到準(zhǔn)確的理想共振頻率和kB的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于1×10-6,就必須對(duì)這些非理想因素進(jìn)行嚴(yán)格的修正。本文從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了圓柱聲學(xué)共鳴腔殼體非理想性對(duì)氣體工質(zhì)的理想共振頻率的帶來(lái)的擾動(dòng),主要內(nèi)容如

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

3、Hz時(shí),其對(duì)理想共振頻率的擾動(dòng)小于0.15×10-6。
　　 測(cè)量了壓力p=50～500 kPa時(shí),安裝在共鳴腔上端蓋的進(jìn)氣導(dǎo)管隨著管長(zhǎng)ld變長(zhǎng)對(duì)圓柱腔內(nèi)純軸向模式(200)、(300)、(400)和(500)共振頻率的擾動(dòng)。結(jié)果顯示:測(cè)量得到的擾動(dòng)曲線變化趨勢(shì)與計(jì)算得到的相符,其絕對(duì)偏差在±25ppm之內(nèi)。并且通過(guò)計(jì)算可以得到隨著ld的變長(zhǎng),導(dǎo)管擾動(dòng)值呈阻尼振蕩形式減小,當(dāng)ld=2m時(shí),擾動(dòng)值約為1×10-6。