与斯特林等其他小型低温制冷机相比，脉冲管制冷机省去了低温端的运动部件，具有结构简单、寿命长、振动小、可靠性高等优点，而超高频脉冲管制冷机（通常指工作频率达100Hz左右的制冷机）在此基础上更具重量轻、体积小、降温速度快、能量密度高等优点。超高频脉冲管制冷机的优点使其受到空间与军事领域的关注，近二十年来得到了迅速的发展，并逐渐投入使用。在装备的发展过程中，人们对制冷机效率的要求越来越高，因此学者们从各个方面研究脉冲管制冷机使其效率不断提高。在脉冲管制冷机的实验中存在一个现象:同一冷指匹配不同压缩机，制冷机获得同一制冷性能时压缩机表现出不同的运行参数，相反，同一压缩机匹配不同冷指也会表现出不同的运行参数，这一现象在超高频脉冲管制冷机中尤其明显。因此，压缩机和冷指间存在一定的匹配关系。基于这个现象，本文对超高频脉冲管制冷机中冷指与线性压缩机之间的耦合特性展开理论研究，基于超高频小型化脉冲管制冷机展开实验研究，研究内容如下:　　1.超高频脉冲管制冷机耦合特性的理论研究　　对线性压缩机进行了动力学、电学分析。基于线性压缩机的基本控制方程推导出双活塞对置分布、两线圈并联在电路中的动圈式线性压缩机的控制方程，联立压缩机负载阻抗方程，推导出该款线性压缩机的理论铜耗效率公式及理论PV功转化效率公式。两个公式将压缩机负载阻抗与压缩机的特征参数联系起来。其中PV功转化效率直接反映压缩机与冷指匹配的好坏。因此，通过PV功转化效率公式可以找出压缩机负载与压缩机的匹配关系。　　2.超高频脉冲管制冷机耦合理论的实验验证　　搭建实验系统对推导的理论铜耗效率公式及理论PV功转化效率公式进行验证。采用同一负载耦合不同压缩机、同一压缩机耦合不同负载进行实验，这几组实验验证了两个公式的正确性。并根据不同的实验对比分析了PV功转化效率公式中压缩机各参数与负载阻抗对压缩机效率的影响。在PV功转化效率公式中，电磁参数Re2/(Bl)^2越小PV功转化效率越高，压缩机动质量和板弹簧弹性系数之间存在一定的相互关系和规律。　　3.1kg级超高频小型化脉冲管制冷机的研制　　耦合理论在超高频脉冲管制冷机的小型化中得到充分地应用。整机总重量为1kg的超高频小型化脉冲管制冷机的研制过程中，通过耦合理论优化了0.7kg的动圈式线性压缩机，优化的主要方法是增加活塞直径和减小板弹簧弹性系数。优化后获得的超高频脉冲管制冷机在35W输入电功率下可获得54.7K的无负荷最低温度，在80K获得1.24W的制冷量，在同等体积重量的制冷机中其制冷性能已达到世界先进水平。　　4.耦合理论在超高频双冷指脉冲管制冷机中的应用　　在超高频双冷指脉冲管制冷机的研究中，单个冷指与压缩机耦合获得的效率、制冷性能比双冷指与该压缩机耦合的好。本文通过理论PV功转化效率公式计算出了与双冷指耦合的压缩机的优化方向，如减小电磁参数、减小动质量或增加板弹簧弹性系数、增加活塞直径。优化后的双冷指脉冲管制冷机可获得和单冷指脉冲管制冷机几乎一致的理论PV功转化效率。　　超高频脉冲管制冷机耦合特性的研究为动圈式线性压缩机与超高频脉冲管冷指的匹配效率的优化提供理论指导。