在建立固体密度基准时，测长系统中温度波动是长度测量的主要误差源。为了减小温度的大幅度波动，避免大气环境压力、湿度以及其它因素对精密测量基准球(硅球)直径的影响，需要把硅球放在真空腔中。在真空腔中压力和湿度是十分微弱的，因此，对硅球直径影响最大的因素是温度。所以要提高硅球直径测量的准确度，对硅球的温度进行精密测量是必不可少的。 本课题就是基于上述背景建立起来的。首先本课题设计了一套多路扫描自动测温系统，用RS-232串行通信技术使该系统实现了自动采集、自动处理数据的功能。采用ANSYS有限元仿真与实验测量相结合的方法，对测长真空腔内的温度场进行了研究。 在实验过程中，采用双层恒温法研究了外界环境温度波动对真空腔内温场分布的影响，并采用最小二乘法拟合出二者的函数关系，为将来测量硅球温度时修正环境温度波动对测量结果的影响提供了可靠的依据。并且还对真空腔内的径向和轴向温度梯度进行了实验研究，结合仿真结果分析了真空腔内的温度分布规律，并且采用多电流法大大降低了自热效应修正给测量结果引入的不确定度。 针对实验测量只能测有限个温度点、实验成本高、测量时间长等缺点，本文用ANSYS有限元法对真空腔的温度性能、径向温度梯度、径向和轴向温度场以及硅球的温度梯进行了数值模拟，其模拟结果与实验结果具有很好的一致性。由测长时硅球的实际放置位置结合径向和轴向温度场的仿真结果发现，硅球周围的整个立体空间内温度梯度都很小，温场相对比较均匀，这一研究结论对准确测量硅球温度具有重要的意义；从硅球温度梯度的仿真结果发现硅球上的温度分布很均匀，温度梯度可忽略，且其温度值与温度计的均值非常接近，因此固体密度基准课题中用非接触法测量硅球的温度是合理的。 本文还对最常用的温度传感器铂电阻和热电偶的真空特性进行了理论研究，并且结合文献中的实验数据推导出未封装的铂电阻温度传感器在真空环境中使用时的压力修正，为将来进一步研究温度传感器在真空环境中计量特性的改变奠定了基础。 本课题提出的有限元法和实验相结合的温场研究方案以及应用多电流法修正自热效应，都为提高硅球温度测量的准确度具有重要的指导意义。