脉冲管制冷机冷端无运动部件，具有结构简单、振动小、电磁干扰小等优点，因此在空间和军事领域受到了广泛的重视，在近三十年来得到了迅速的发展和应用。随着空间和军事等科技的发展，对制冷机的要求也越来越高，新一代的制冷机要求体积小、重量轻、能量密度高，实现制冷机的小型化，甚至微型化。高频脉冲管制冷机以其体积小、重量轻等优点成为空间和军事领域应用的一个重要选择。而目前的高频脉冲管制冷机运行频率一般为30-60Hz，为了进一步减小脉冲管制冷机的体积和重量，同时获得高效的制冷机，必须进一步提高脉冲管制冷机的运行频率，实现超高频化，因此超高频脉冲管制冷机成为近几年来该领域发展的一个前沿方向。　　 本文重点研究了百赫兹超高频脉冲管制冷机的冷指部分以及制冷机整机的性能，研究内容主要分为以下几个方面：　　 1.超高频脉冲管制冷机特性分析　　 从相位理论分析了提高频率可以减小脉冲管制冷机的体积，实现制冷机的微型化，从制冷机内部的损失分析了提高超高频脉冲管制冷机性能的方法。超高频脉冲管制冷机可以有效地减小制冷机的体积和重量，在提高频率的同时需要提高充气压力，采用水力直径更小的回热器填料以提高制冷机的性能。　　 2.制冷机冷指部分的设计　　 采用NIST的模拟软件REGEN3.2计算回热器，设计回热器的尺寸，并分析各种参数在百赫兹超高频下对回热器性能的影响。根据绝热膨胀的要求设计脉冲管，并分析脉冲管冷热端相位关系。采用DeltaEc模拟惯性管，分析惯性管调相在超高频下的特性，选择合适的调相机构。　　 3.直线型脉冲管制冷机实验研究　　 在模拟计算的基础上设计加工直线型脉冲管制冷机原理样机，通过实验验证模拟设计结果，研究超高频脉冲管制冷机特性，并对制冷机进行优化。最佳工况下，制冷机最低无负荷温度为54K，80K可获得1.22W制冷量。　　 4.同轴型脉冲管制冷机实验研究　　 在直线型样机优化的基础上设计加工同轴型脉冲管制冷机样机，并通过压缩机的匹配和双向进气的调节对制冷机进行优化，在80W压缩机输入电功率下，获得了46.4K最低无负荷温度，80K制冷量达到2.2W。为了进一步减小制冷机整机的体积和重量，采用单活塞压缩机驱动同轴型制冷机，在50W输入电功率下，最低无负荷温度达到61K，80K制冷量达到1W，并采用合适的方式减小了单活塞压缩机工作时引起的振动。　　 本文通过相位理论和损失分析研究了超高频脉冲管制冷机的特性，在模拟计算的基础上设计了超高频脉冲管制冷机的冷指部分，并通过实验对其结果进行了验证，获得了超高频脉冲管制冷机设计的思路和方法。在此基础上通过实验进一步优化，获得了性能优良的百赫兹超高频微型化同轴型制冷机样机，满足了空间和军事应用小冷量微型化制冷机的需要。