一种定压温度测量基准装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种定压温度测量基准装置，其包括：制冷机，其包括至少一个冷头；压力腔，所述制冷机对所述压力腔进行制冷；控压管路部分，其对所述基准装置中的工作气体进行控压，在所述压力腔中设置有准球型微波谐振腔，所述准球型微波谐振腔与控压管路部分相连接。本发明专利技术的相对压力控制精度高，克服了传统测量方法温度测量准确度受制于绝对压力测量准确度的劣势；准球型微波谐振腔共振频率测量精度比绝对压力测量精度高3‑4个数量级，有利于高精度温度测量基准装置的建立。

A constant pressure temperature measurement datum device

The present invention provides a constant pressure temperature measurement standard device, comprising: a refrigerator, which comprises at least one cooling head; a pressure chamber, the refrigerating machine of the pressure chamber of the refrigeration control; pressure pipeline, the pressure control of the working gas of the reference device, the pressure in the the cavity is arranged in the quasi spherical cavity, the quasi spherical microwave resonant cavity and the pressure control part is connected with the pipeline. The invention of the relatively high control precision, overcome the traditional measuring method of temperature measurement accuracy depends on the absolute pressure measurement accuracy disadvantage; quasi spherical resonant frequency of the microwave cavity measurement accuracy than absolute pressure measurement accuracy of 3 4 orders of magnitude, is conducive to the establishment of high precision temperature measurement standard device.

【技术实现步骤摘要】
一种定压温度测量基准装置
本专利技术涉及一种基准装置，特别是涉及一种定压温度测量基准装置。
技术介绍
热力学温度是国际单位制七个基本单位之一。低温尤其是在24.5561K以下温区的高准确度热力学温度测量，对于前沿科学的研究、科研装备的研制、国防安全的保障和高新技术的发展具有重要的支撑意义。温度量值溯源系统按照测温准确度从高至低，可依次划分为基准装置(准确度1mK)、标准装置(准确度3mK)和工业应用装置。目前，在0.65K-24.5561K温区，建立热力学温度测量基准装置主要有三种方法：气体定容法、气体介电常数法和气体声学法。气体定容法是根据理想气体状态方程，在定容条件下，温度的测量准确度直接取决于系统内工质绝对压力测量的准确度和非理想修正等因素。绝对压力测量的准确度只是10项准确度评估项中的1项，但权重最大。相对于气体定容法，气体介电常数法准确度除了取决于绝对压力测量还取决于电容桥的测量准确度。目前，国家压力基准在0.1MPa-10MPa范围内的测量不确定度为21ppm(1ppm＝10-6)。若想在5.0K-24.5561K温区实现准确度优于1mK的测量，在温度为24.5561K时，测温总准确度应控制在41ppm以内。因此，受绝对压力测量精度的限制，很难利用气体定容法和气体介电常数法建立热力学温度测量基准装置。气体声学法利用理想气体声速与热力学温度之间的关系开展测量，相对于前两种基准方法，气体声学法降低了对绝对压力测量的依赖，通过测量特定腔体内气体在不同压力下的谐振频率(声波谐振频率测量)和腔体尺寸(微波谐振频率测量)得到声速，进而外推至理想气体状态。该方法集成了声波谐振频率测量以及微波谐振频率测量，是在该温区测量热力学温度准确度最小的方法，但是由于低温下恒温系统的噪声对声学测量产生不可忽略的影响，使得其测量难度大大提高。综上，国际上已有的三种热力学温度测量基准方法各自具有优缺点，其中气体定容法和气体介电常数法准确度依赖于绝对压力测量水平，气体声学法准确度在低温测量时易受环境噪声影响。当前，绝对压力测量准确度较低，很难实现优于1mK的测量准确度。因此，要获得高准确度热力学温度测量必须在测试原理上进行创新。
技术实现思路
本专利旨在解决传统气体定容法和气体介电常数法依赖于绝对压力测量水平以及气体声学法在低温时易受环境噪声影响等问题。本专利技术提供一种定压温度测量基准装置，其包括：制冷机，其包括至少一个冷头；压力腔，所述制冷机对所述压力腔进行制冷；控压管路部分，其对所述基准装置中的工作气体进行控压，在所述压力腔中设置有准球型微波谐振腔，所述准球型微波谐振腔与控压管路部分相连接。其中，所述工作气体为高纯度氦气。其中，在所述压力腔上设置有压力腔法兰。其中，在制冷机与零级法兰之间设置有弹簧减震器。其中，所述制冷机为低振动的脉冲管制冷机。其中，还包括至少一个防辐射屏。本专利技术的定压温度测量基准装置通过将绝对压力测量转换为相对压力控制，使得压力测量不确定度由21ppm降低至3.4ppm(1ppm＝10-6)，克服了传统气体定容法和气体介电常数法依赖于绝对压力测量的劣势；通过微波谐振测量技术，可以获得比测量绝对压力更高的精度，微波谐振测量不确定度可达2ppb(1ppb＝10-9)；通过采用压力腔与准球型微波谐振腔的连通结构解决准球型微波谐振腔在真空和充气状态下的变形问题，降低了非理想因素的影响。附图说明图1为本专利技术的定压温度测量基准装置的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对专利技术进行解释，而不作为对其范围的具体限定。图1为本专利技术的定压温度测量基准装置的结构示意图。该定压温度测量基准装置包括：制冷机1，所述制冷机1为低振动的脉冲管制冷机，为压力腔26和准球型微波谐振腔31提供高效稳定的冷源，为准球型微波谐振腔31提供冷量使其内部温度降至设定温度。为了减少制冷机1工作时的轻微震动，在零级法兰3上加装有弹簧减震器2，在一级冷头8和二级冷头17加装有一级柔性热连接9和二级柔性热连接18；零级法兰3和真空筒4与一级法兰12和一级防辐射屏13相连通共同构建一个密闭空间，二级法兰21和二级防辐射屏22共同构建一个密闭空间，这两个密闭空间一起为压力腔26和准球型微波谐振腔31提供稳定的真空绝热的工作环境。如图1中所示，制冷机1包括一级冷头8和二级冷头17，其中一级冷头8与一级法兰12相连，在一级冷头8上连接有一级冷头温度计6和一级冷头加热器7，通过所述一级冷头温度计6对所述一级冷头8的温度进行测量，通过一级冷头加热器7对所述一级冷头8的温度进行微调；所述二级冷头17与二级法兰21相连，在二级冷头17上连接有二级冷头温度计15和二级冷头加热器16，通过所述二级冷头温度计15对所述二级冷头17的温度进行测量，通过二级冷头加热器16对所述二级冷头17的温度进行微调。所述一级冷头8的下方安装有一级柔性热连接9，所述二级冷头17的下方加装有二级柔性热连接18，通过所述一级柔性热连接9和二级柔性热链接18可有效降低了脉冲管内气体周期性压力波动引起管壁弹性形变带来的振动影响；通过弹簧减震器2、一级柔性热连接10和二级柔性热连接19双重减震措施有效解决了制冷机1的振动问题，所述柔性连接为弹性材料且具有较好的热传递性能，既能消除振动又能较好的进行制冷传递，为微波谐振系统营造一个良好的低温环境。在所述弹簧减震器2的下方连接有零级法兰3，在所述一级法兰12与零级法兰3之间设置有零级吊杆5，在所述二级法兰21与一级法兰12之间设置一级吊杆14，通过所述零级吊杆5和一级吊杆14将法兰进行相连，两层吊杆的结构简单、安装拆卸十分方便，吊杆由绝热材料制成，同时还可以减少不同级法兰间的传热。另外，所述一级法兰12、一级防辐射屏13、二级法兰21和二级防辐射屏22均为镀金结构，可有效降低辐射换热；为了对法兰的温度进行控制，在所述一级法兰12上设置一级法兰温度计10和一级法兰加热器11，通过一级法兰温度计10对所述一级法兰的温度进行测量，通过一级法兰加热器11对所述一级法兰12的温度进行微调；在所述二级法兰21上设置二级法兰温度计19和二级法兰加热器20，通过二级法兰温度计19对所述二级法兰21的温度进行测量，通过二级法兰加热器20对所述二级法兰21的温度进行微调。图1中，在二级法兰21的下方设置有压力腔26，所述压力腔26与压力腔法兰25组成工作测试环境，在所述压力腔法兰25上具有引入端口，所述引入端口与进气管32、出气管33和真空引线接口34相连接，所述二级法兰21通过二级吊杆23与所述压力腔法兰25进行连接。真空筒4与零级法兰3、一级防辐射屏13与一级法兰12，二级防辐射屏22与二级法兰21，压力腔26与压力腔法兰25均可由螺栓连接，可自由拆装；零级法兰3、真空筒4、一级法兰12、一级防辐射屏13、二级法兰21和二级防辐射屏22构成的真空系统具有很好的绝热效果，保证了一级防辐射屏13和二级防辐射屏22等外围部分及压力腔26和准球型微波谐振腔31内温场的均匀性。所述定压温度基准装置包括控压管路部分，所述控压管路部分与所述进气管32以及出气管33进行连接，通过所述控压管路部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定压温度测量基准装置，其包括：制冷机，其包括至少一个冷头；压力腔，所述制冷机对所述压力腔进行制冷；控压管路部分，其对所述基准装置中的工作气体进行控压，其特征在于：在所述压力腔中设置有准球型微波谐振腔，所述准球型微波谐振腔与控压管路部分相连接。

【技术特征摘要】
1.一种定压温度测量基准装置，其包括：制冷机，其包括至少一个冷头；压力腔，所述制冷机对所述压力腔进行制冷；控压管路部分，其对所述基准装置中的工作气体进行控压，其特征在于：在所述压力腔中设置有准球型微波谐振腔，所述准球型微波谐振腔与控压管路部分相连接。2.如权利要求1所述的定压温度测量基准装置，其特征在于：所述工作气体为高纯度氦气。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：高波，罗二仓，张海洋，林鹏，陈燕燕，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11