[實用新型]一種定壓溫度測量基準裝置

有效

• 申請號: 201720100247.X
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN206450339U
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 高波;羅二倉;張海洋;林鵬;陳燕燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術領域

本實用新型涉及一種基準裝置，特別是涉及一種定壓溫度測量基準裝置。

背景技術

熱力學溫度是國際單位制七個基本單位之一。低溫尤其是在24.5561K以下溫區的高準確度熱力學溫度測量，對于前沿科學的研究、科研裝備的研制、國防安全的保障和高新技術的發展具有重要的支撐意義。溫度量值溯源系統按照測溫準確度從高至低，可依次劃分為基準裝置(準確度1mK)、標準裝置(準確度3mK)和工業應用裝置。目前，在0.65K-24.5561K溫區，建立熱力學溫度測量基準裝置主要有三種方法：氣體定容法、氣體介電常數法和氣體聲學法。

氣體定容法是根據理想氣體狀態方程，在定容條件下，溫度的測量準確度直接取決于系統內工質絕對壓力測量的準確度和非理想修正等因素。絕對壓力測量的準確度只是10項準確度評估項中的1項，但權重最大。相對于氣體定容法，氣體介電常數法準確度除了取決于絕對壓力測量還取決于電容橋的測量準確度。目前，國家壓力基準在0.1MPa-10MPa范圍內的測量不確定度為21ppm(1ppm＝10^-6)。若想在5.0K-24.5561K溫區實現準確度優于1mK的測量，在溫度為24.5561K時，測溫總準確度應控制在41ppm以內。因此，受絕對壓力測量精度的限制，很難利用氣體定容法和氣體介電常數法建立熱力學溫度測量基準裝置。

氣體聲學法利用理想氣體聲速與熱力學溫度之間的關系開展測量，相對于前兩種基準方法，氣體聲學法降低了對絕對壓力測量的依賴，通過測量特定腔體內氣體在不同壓力下的諧振頻率(聲波諧振頻率測量)和腔體尺寸(微波諧振頻率測量)得到聲速，進而外推至理想氣體狀態。該方法集成了聲波諧振頻率測量以及微波諧振頻率測量，是在該溫區測量熱力學溫度準確度最小的方法，但是由于低溫下恒溫系統的噪聲對聲學測量產生不可忽略的影響，使得其測量難度大大提高。

綜上，國際上已有的三種熱力學溫度測量基準方法各自具有優缺點，其中氣體定容法和氣體介電常數法準確度依賴于絕對壓力測量水平，氣體聲學法準確度在低溫測量時易受環境噪聲影響。當前，絕對壓力測量準確度較低，很難實現優于1mK的測量準確度。因此，要獲得高準確度熱力學溫度測量必須在測試原理上進行創新。

實用新型內容

本專利旨在解決傳統氣體定容法和氣體介電常數法依賴于絕對壓力測量水平以及氣體聲學法在低溫時易受環境噪聲影響等問題。

本實用新型提供一種定壓溫度測量基準裝置，其包括：制冷機，其包括至少一個冷頭；壓力腔，所述制冷機對所述壓力腔進行制冷；控壓管路部分，其對所述基準裝置中的工作氣體進行控壓，在所述壓力腔中設置有準球型微波諧振腔，所述準球型微波諧振腔與控壓管路部分相連接。

其中，所述工作氣體為高純度氦氣。

其中，在所述壓力腔上設置有壓力腔法蘭。

其中，在制冷機與零級法蘭之間設置有彈簧減震器。

其中，所述制冷機為低振動的脈沖管制冷機。

其中，還包括至少一個防輻射屏。

本實用新型的定壓溫度測量基準裝置通過將絕對壓力測量轉換為相對壓力控制，使得壓力測量不確定度由21ppm降低至3.4ppm(1ppm＝10^-6)，克服了傳統氣體定容法和氣體介電常數法依賴于絕對壓力測量的劣勢；通過微波諧振測量技術，可以獲得比測量絕對壓力更高的精度，微波諧振測量不確定度可達2ppb(1ppb＝10^-9)；通過采用壓力腔與準球型微波諧振腔的連通結構解決準球型微波諧振腔在真空和充氣狀態下的變形問題，降低了非理想因素的影響。

附圖說明

圖1為本實用新型的定壓溫度測量基準裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面結合附圖對本實用新型的實施例進行說明，本領域技術人員應當理解，下述的說明只是為了便于對實用新型進行解釋，而不作為對其范圍的具體限定。