金属杨氏模量的测定(传感器技术).pptx

u德国物理学家霍尔1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现，任何导体通过电流时，若存在垂直于电流方向的磁场，则导体内部产生与电流和磁场都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应，它是一种磁电效应（磁能转换为电能）。u 本实验中，霍尔位置传感器是利用了霍尔效应，它将一个微小位移量转换成了一个电学量，从而 可以通过间接测量得到微小长度变化量。前前 言言u熟悉霍尔位置传感器的特性，掌握微小位移的非电量电测新方法。实验目的实验目的u 用梁弯曲法测定金属的杨氏模量。u 练习用逐差法进行数据处理。实验仪器实验仪器实物图实物图123456789101 读数显微镜 2 横梁 3 刀口 4 砝码 5 铁盒（内装磁铁）6 磁铁（两块）7 调节架 8 铜杠杆（杠杆顶端贴有霍耳传感器）10 数字电压表实验仪器实验仪器结构示意图结构示意图实验原理实验原理霍尔效应霍尔效应 一块霍尔元件至于磁感应强度为B的磁场中，当电流 通过霍尔元件时，载流子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，从而在侧面形成电势差 （霍尔电压）。则以下关系成立其中，K为霍尔灵敏度。实验原理实验原理霍尔位置传感器霍尔位置传感器 霍尔位置传感器是利用了霍尔效应，将一个 微小位移量转换成了一个电学量，从而可以通过 间接测量得到微小长度变化量。其中，霍尔电压 的变化 与微小位移 满足关系此式说明若 为常数时，与 成正比。实验原理实验原理杨氏模量杨氏模量 人们在研究材料的弹性性质时，提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变L/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）的概念。在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即 E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。杨氏模量的大小标志了材料的刚性。将厚为 、宽为b的金属棒放在相距为的二刀刃上，在棒上二刀刃的中点处挂上质量为m的砝码，棒被压弯 ，设挂砝码处下降，称此 为驰垂度，这时棒材的杨氏模量等于 实验原理实验原理梁弯曲法梁弯曲法u 调节三维调节架的上下前后位置的调节螺丝，使集 成霍尔位 置传感器探测元件处于磁铁只间的位置。u 用水准器观察是否在水平位置,若偏离时可用底座螺丝 调节到水平位置。u 调节霍尔位置传感器的毫伏表，磁铁盒上可上下调节 螺丝使磁铁上下移动，当毫伏表读数值很小时，停止 调节固定螺丝，最后调节调零电位器使毫伏表读数为 零。u 调节读数显微镜，使眼睛观察十字及分划板刻度线和 数字清晰。然后移动读数显微镜前后距离,使能清晰看 到铜刀上的基线。转动读数显微镜的鼓轮使刀口架的 基线与读数显微镜内十字刻度线吻合,记下初始读值。实验内容实验内容仪器的调节仪器的调节实验内容实验内容微小伸长测量微小伸长测量 逐次增加砝码（每次增加10g砝码），相应从读数显微镜上读出梁的弯曲位移及数字电压表相应的读数值（单位mv）。以便于计算杨氏模量和霍尔位置传感器进行定标。u测量横梁两刀口间的长度及测量不同位置横梁宽度和横梁厚度。实验内容实验内容其它物理量的测量其它物理量的测量u 根据测量精度的要求，应选择适当的工具进行其 它物理量的测量。a）用逐差法按公式进行计算,求得黄铜材料的杨 氏模量。b)求出霍尔位置传感器的灵敏度K。c）把测量结果与公认值进行比较。实验内容实验内容数据处理数据处理实验内容实验内容选做内容选做内容 用霍尔位置传感器测量可锻铸铁的杨氏模量。（1）以逐次增加砝码，相应读出数字电压表读 数值。由霍尔位置传感器的灵敏度，计算 出下降的距离。（2）测量不同位置横梁宽度b和横梁厚度，用 逐差法计算可锻铸铁的杨氏模量。