霍尔位置传感器法杨氏模量测定仪.pptx

主要内容主要内容预备知识预备知识实验简介实验简介设计思路设计思路操作指南操作指南基本要求基本要求实验简介实验简介杨氏模量是材料抗弹性形变能力的一个重要参数，在工程技术中又称为“刚度”，无论是对机械设计还是进行材料研究与应用都是非常重要的。该仪器是在弯曲法测量固体材料杨氏模量的基础上，加装霍尔位置传感器而成的。通过霍尔位置传感器的输出电压与位移量线性关系的定标和微小位移量的测量，有利于联系科研和生产实际，使学生了解和掌握微小位移的非电量电测新方法。预备知识预备知识 杨氏模量杨氏模量 霍尔位置传感器霍尔位置传感器 霍尔位置传感器霍尔位置传感器 霍尔元件置于磁感应强度为B B的磁场中，在垂直于磁场方向通以电流I，则与这二者相垂直的方向上将产生霍尔电势差UH:式中K为元件的霍尔灵敏度。如果保持霍尔元件的电流I不变，而使其在一个均匀梯度的磁场中移动时，则输出的霍尔电势差变化量为：式中 为常数时，成正比。为位移量，此式说明若与杨氏模量杨氏模量 在横梁弯曲的情况下，杨氏模量可以用下式表示：其中：d为两刀口之间的距离，M为所加砝码的质量，a为梁的宽度,为梁中心由于外力作用而下降的距离,b为梁的厚度，为重力加速度。设计思路设计思路 为实现均匀梯度的磁场，两块相同的磁铁（磁铁截面积及表面磁感应强度相同）相对放置，即N极与N极相对，两磁铁之间留一等间距间隙，霍尔元件平行于磁铁放在该间隙的中轴上，如图(1)所示。若磁铁间隙内中心截面处的磁感应强度为零，霍尔元件处于该处时，输出的霍尔电势差应该为零。当霍尔元件偏离中心沿Z轴发生位移时，由于磁感应强度不再为零，霍尔元件也就产生相应的电势差输出，其大小可以用数字电压表测量。由此可以将霍尔电势差为零时元件所处的位置作为位移参考零点。霍尔电势差与位移量之间存在一一对应关系，当位移量较小，这一对应关系具有良好的线性。操作指南操作指南 实验装置实验装置 操作要点操作要点实验装置实验装置读数显微镜读数显微镜刀口刀口信号测量仪信号测量仪待测样品待测样品霍尔元件霍尔元件操作要点操作要点（1）安装好实验仪器，并调节底座箱上的水平螺丝，使实验装置处于水平状态。（2）接通电源，调节磁铁或仪器上调零电位器使在初始负载的条件下仪器指示处于零值。（3）调节读数显微镜目镜，直到眼睛观察镜内的十字线和数字清晰，然后移动读数显微镜使通过其能够清楚看到铜刀口上的基线,再转动读数旋纽使刀口点的基线与读数显微镜内十字刻线吻合。(4)轻轻的加10克砝码，转动读数旋纽使刀口点的基线与读数显微镜内十字刻线再次吻合，记录数字电压表上显示的数字及读数显微镜的读数填入表格。(5)再加20克砝码，重复（4）的步骤。基本要求基本要求 思考与作业思考与作业 数据记录数据记录数据记录数据记录M(g)Z(mm)U(mV)1.霍尔位置传感器静态特性测量2.杨氏模量的测量杨氏模量的测量 M(g)Z(mm)3.用逐差法计算杨氏模量Y,并与公认值进行比较。4.用作图法，以Z为横坐标,U为纵坐标作图，求斜率K,即为霍尔位置传感器的灵敏度。思考与作业思考与作业分析产生误差的主要原因，实验中哪个量的测量误差对结果的影响大？如何进一步改进？