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试验一霍尔位置传感器及弯曲法杨氏模量的测定

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实验一霍尔位置传感器及弯曲法杨氏模量的测定实验目的1. 掌握用米尺、游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜测量长度的方法2.熟悉霍尔位置传感器的特性;3.弯曲法测量黄铜(或可锻铸铁)的杨氏模量,并对霍尔位置传感器定标; 仪器和用具1.杨氏模量测定仪主体装置如图1-1 所示1. 铜刀口上的基线2. 读数显微镜3. 刀口 4. 横梁 5. 铜杠杆(顶端装有 95A 型图 1-1图 1-2 实验装置的实物照片2、其他用用具米尺,游标卡尺,螺旋测微仪,砝码,待测材料(一根黄铜、一根可铸锻铁)实验原理1. 霍尔位置传感器霍尔元件置于磁感应强度为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:U H K I B ( 1-1 )(1-1 )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:dB U H K I Z ( 1-2 )dZ (1-2 )式中 Z 为位移量,此式说明若QB 为常数时,U H 与 Z 成正比。dZ N图 1-3为实现均匀梯度的磁场,可以如图 1-3 所示,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。间隙大小要根据测量范围和测量灵敏度要求而定,间隙越小,磁场梯度就越大,灵敏度就越高。磁铁截面要远大于霍尔元件,以尽可能的减小边缘效应影响,提高测量精确度。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 ------ 对应关系,当位移量较小(2mm ),这一对应关系具有良好的线性。2、杨氏模量固体、液体及气体在受外力作用时,形状或体积会发生或大或小的改变,称之为形变。当外力不太大时,引起的形变也不会太大,若撤掉外力,形变随之会消失,这种形变称为弹性形变。如一段固体棒,在其两端沿轴方向施加大小相等,方向相反的外力F, 其长度 I 发生改变厶 1, 以 S表示横截面面积 ,称 F/S 为应力 ,相对长变 ( △ I/I )为应变 ,在弹性限度内 ,根据胡克定律有存在一个中性面,面以上的部分发生压缩,面以下的部分发生拉伸...

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