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热力学温度是国际单位制七个基本物理量之一,单位为开尔文(符号为K)其描述的是客观世界真实的温度,同时也是制定国际协议温标的基础。2006年,国际计量局温度咨询委员会(CCT)采纳了用玻尔兹曼常数定义热力学温度单位开尔文的建议,并提出采用(T-T90)表示热力学温度与ITS-90的偏差。本论文的指导教师,基于微波谐振技术和量子物理“从头算”理论提出了气体折射率基准温度计的基本方法。本文论述了建立的双圆柱微波腔测量氦气折射率的热力学温度实验系统,以及所开展的热力学温度测量的前期研究工作。研究内容主要包括以下几个部分：(1)设计了微波谐振腔体,建立了双圆柱微波谐振腔热力学温度测量实验系统。(2)首次对双圆柱微波谐振腔气体折射率基准温度计的理论进行了详细的分析。(3)采用电磁场一阶微扰理论,对造成谐振频率扰动的非理想因素(趋肤效应、端盖开孔)进行了分析。(4)优化谐振腔设计,发现将探针天线布置在端盖中心可提高信噪比,确定将不锈钢腔镀铜处理为最优方案。(5)设计和研制恒温槽控温系统,使得谐振腔温度波动稳定在±0.3mK/h的水平,设计了真空配气系统和频率测量系统。(6)采用LabVIEW软件编写了实验中各仪器的自动控制程序,实现了仪器自动化的数据采集与传输。(7)在水三相点温度下,测量了不同压力下氦气的折射率,得到了热力学温度合适的压力测量范围。选取TM010和TM011模式测量了306.2603K下的热力学温度,得到T-T90=(3.0±4.9)mK,并对气体折射率基准温度计的不确定度进行了初步的评估。(8)采用ABAQUS有限元软件对圆柱声学共鸣腔进行建模,模拟了其在不同螺栓预紧力下的变形,并对固有频率进行仿真,与实验测量的实际结果进行比较,二者显示具有良好的一致性,为下一步壳体振动修正理论模型的建立以及共鸣腔共振模式的选取打下了基础。