温度是表示物体冷热程度的物理量，是确定物质状态最重要的参数之一。热力学温度是客观世界真实温度。热力学温标是热力学温度的标尺，所得的温度量值也是客观物质世界的真实温度。温度单位开尔文（K）是国际单位制（SI）中的7个基本物理单位之一。准确测量热力学温度和玻尔兹曼常数是定义热力学温标和改变温度单位开尔文对实物物理性质依赖的重要方法。准确测量共鸣腔腔体尺寸是声学共鸣法测量玻尔兹曼常数的基础；而气体折射率的准确测量又是采用微波谐振法测量热力学温度和建立气体折射率热力学温度计的关键因素。微波谐振技术是一种测量迅速且灵敏很高的探测技术。文章以微波技术和电磁场理论为基础，分析了电磁波在圆柱形微波谐振腔中的传播和分布特点，并结合微波微扰原理对趋肤深度和进气导管开孔非理想因素的对微波谐振频率的扰动进行了修正。设计了无氧铜圆柱形微波谐振腔，同时选择针形微波天线作为腔体的激励和耦合天线；设计合理的压力仓转接器，频率测量fN拟合相对标准不确定度在10ppb以下；测量半宽gN在0.2MHz以下具有较高的耦合效率。搭建了温度、压力、频率测量与控制系统，以LabVIEW为开发平台设计了温度、压力、频率测量和实验控制软件系统，实现了实验的自动控制和数据自动采集处理。通过测量TM001~TM004模式微波谐振频率，结合微扰原理修正得到腔体30℃~145℃时的腔体半径a。在同一温度下，不同模式测量值与平均值的相对偏差在2×10-5以内，不同模式之间具有很好的一致性，测量精度在1μm以内，半径测量相对不确定度为3.987ppm。实验测量了氮气温度40℃~145℃，压力50kPa~800kPa和氩气温度30℃，压力50kPa~870kPa的气体折射率，不同模式之间的不一致性相对偏差小于1.8×10-4。相同压力下，温度越高气体的折射率越小；相同温度下的气体折射率随压力的增加而增加；通过测量得到的折射率计算的介电常数与已发表的氮气和氩气维里系数拟合得到的介电常数比对误差在20ppm以内。