热力学温度单位开尔文是国际单位制SI 定义的7个基本单位之一，也是仅存的两个仍然定义在实物物理性质上的基本单位之一。为了改变开尔文单位对实物物理性质的依赖，国际计量委员会已做出决议，将热力学温度单位开尔文定义在玻尔兹曼基本常数上。以此背景，中国计量科学院开展了声学共鸣法测量玻尔兹曼常数研究。　　 课题组通过比较分析、对比多种形状的声学共鸣腔，选取了基于F-P腔形式的圆柱形声学共鸣腔。对于圆柱形声学共鸣腔，需要测量的一个关键参数是声学共鸣腔腔长。　　 因此，必须建立一套高分辨率、高精度的圆柱形声学共鸣腔特征长度测量系统。本文建立了一套分辨率为0.5nm，测量精度为0.03μm的圆柱形声学共鸣腔特征长度由硬件、软件两部分组成测量系统，并对系统进行了调试及测量不确定度的分析。　　 激光器、声学共鸣腔测量模块、波长计及计算机构成了长度测量的硬件系统。激光器为He-Ne高稳频激光器和半导体稳频激光器。声学共鸣腔测量模块由光束自动切换系统、扩束器、声学共鸣腔（待测物体）、旋转台、光透镜具组和CCD组成。激光器输出的激光在光束自动切换系统的控制下先后入射声学共鸣腔测量模块，产生等倾环干涉图像，被CCD接收并发送到计算机待进一步处理。波长计以He-Ne激光为参考光，实时的监测半导体激光的波长值，解决了半导体激光器稳定性较低对系统测量精度的影响，改善了系统的性能，减小了系统的相对不确定度。　　 基于面向对像的图形化编程语言Labview，自行编写了一套软件系统。该软件分为自动控制和图像处理两部分，完成了对系统中各仪器设备的自动控制，实现了对等倾环图像合理处理，精确测量了等倾环直径，计算并输出了共鸣腔的腔长。　　 对充满氩气，压强为101.532kpa，温度为20℃的共鸣腔进行了多次测量。分析数据，测量结果相对标准偏差为1.63×10-8，系统具有很高的重复性。在此基础上，测量了498.18kpa下20.01℃、15.02℃、9.99℃、5.01℃、0.25℃五个温度点的腔长。测量结果表明，随着温度的降低，腔长逐渐减小，二者近似线性关系。之后对0.01℃，498.18kpa、401.58kpa、298.09kpa、101.54kpa、49.27kpa、20.52kpa六个压强下的腔长进行了实验研究。腔长随着压强的减小不断的减小。　　 最后，对长度测量系统不确定度的影响因素进行了分析。He-Ne 激光器的不确定度、折射率的不确定度、等倾干涉环直径测量的不确定度、波长计测量不确定度是影响测量结果的因素。分析结果表明，系统实现了0.03μm 高精密测量目标。