文档介绍：小组成员徐波张忠帅黄建王晓勇实验名称霍尔传感器测杨氏模量【实验目的】 1 .了解霍尔位置传感器的结构原理、特性及使用方法。 2 .学****掌握粱弯曲法测量金属板的杨氏弹性模量。 3 .学会确定灵敏度的方法,并确定仪器的灵敏度。 4 .掌握逐差法处理数据。【实验仪器】霍尔位置传感器、霍尔位置传感器输出信号测量仪、游标卡尺、螺旋测微器。【实验原理】霍尔传感器置于磁感应强度为 B 的磁场中, 在垂直于磁场的方向通入电流 I , 则会产生霍尔效应,即在与这二者相互垂直的方向上将产生霍尔电势: IBKU HH?() 其中 HK 为霍尔传感器的灵敏度,单位为 T mA mV ?。如果保持通入霍尔元件的电流 I 不变,而使其在一均匀梯度的磁场中移动,则输出的霍尔电势的变化量为: zdz dB IKU HH???() 其中: z?为位移量; dz dB 为磁感应强度 B 沿位移方向的梯度,为常数。为了实现上述均匀梯度磁场,选用两块相同的磁铁。磁铁平行相对而放,即 N 极相对放置。两磁铁之间的空隙内放入霍尔元件, 并使此元件平行于磁铁, 且与两磁铁的间距相等, 即霍尔元件放置两磁铁空隙的中心,如图 所示。若间隙中心截面的中心点 A 的磁感应强度为零, 霍尔元件处于该处时输出的霍尔电势应为零。当霍尔元件偏离中心沿 Z 轴发生位移,由于磁感应强度不再为零,霍尔元件也就有相应电势输出, 其大小可由数字电压表读出。一般地, 将霍尔电势为零时元件所处的位置作为位移参考点。霍尔电势与位移量之间存在一一对应的关系,当位移量较小时(小于 2mm ) ,对应关系具有良好的线性,如图 所示。 12 2 4O mm z/ mV /U 图6 .1图6 .2 zx A NN y 小组成员徐波张忠帅黄建王晓勇在粱弯曲的情况下,杨氏模量 E 用下列公式计算: zba mg dE?? 3 34 ( ) 式中: d 为两刀口间的距离, a 为粱的厚度, b 为粱的宽度, m 为砝码的质量, g 为重力加速度( 2792 .9smg?),z?为粱中心由于外力的作用而下降的距离。【实验装置】杨氏模量实验装置如图 6 .3 所示。【实验内容及步骤】 1. 实验内容(1) 用霍尔位置传感器测量黄铜板的杨氏模量,并确定该仪器的灵敏度 z UK H???。(2) 用霍尔位置传感器测锻铸铁板的杨氏模量。 2. 实验步骤(1) 调节实验仪器 1 将图中横梁黄铜板 2 穿在砝码铜刀口 9内, 安放在两立柱刀口中间。砝码刀口应在两支柱刀口的正中央。再装上铜杠杆 8, 有传感器的一端插入磁铁的中间, 该杠杆中间的铜刀口放在刀座上。圆柱形托尖应在砝码刀口的小圆洞内,传感器若不在磁铁中间, 可松弛固定螺丝使磁铁上下移动,或用调节架上的套筒螺母旋转使磁铁上下移动,再固定, 然后用水平仪观察磁铁是否在水平位置, 如不在, 可用底座螺丝调节, 但同时应注意杠杆水平。 2 将铜杠杆上的三眼插座插在立柱的三眼插针上,用仪器电缆一端连接输出信号测量仪, 另一端插在立柱的另一三眼插针上, 接通电源, 调节磁铁或仪器上调零电位器使在初始负载的情况下仪器指示为零点。注意: 仪器大约预热 10 分钟左右后, 指示值即可稳定。 3 调节读数显微镜,使得用眼睛能观察到镜内的十字划丝和坐标刻度,然后移动读数显微镜