金屬楊氏模量的測定(傳感器技術)

德國物理學家霍爾1879年研究載流導體在磁場中受力的性質時發(fā)現(xiàn)，任何導體通過電流時，若存在垂直于電流方向的磁場，則導體內部產生與電流和磁場都垂直的電場，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應，它是一種磁電效應（磁能轉換為電能）。

本實驗中，霍爾位置傳感器是利用了霍爾效應，它將一個微小位移量轉換成了一個電學量，從而可以通過間接測量得到微小長度變化量。前言熟悉霍爾位置傳感器的特性，掌握微小位移的非電量電測新方法。實驗目的

用梁彎曲法測定金屬的楊氏模量。

練習用逐差法進行數(shù)據(jù)處理。實驗儀器——實物圖123456789101讀數(shù)顯微鏡2橫梁3刀口4砝碼5鐵盒（內裝磁鐵）6磁鐵（兩塊）

7調節(jié)架8銅杠桿（杠桿頂端貼有霍耳傳感器）10數(shù)字電壓表實驗儀器——結構示意圖實驗原理——霍爾效應

一塊霍爾元件至于磁感應強度為B的磁場中，當電流通過霍爾元件時，載流子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉，從而在側面形成電勢差（霍爾電壓）。則以下關系成立其中，K為霍爾靈敏度。實驗原理——霍爾位置傳感器

霍爾位置傳感器是利用了霍爾效應，將一個微小位移量轉換成了一個電學量，從而可以通過間接測量得到微小長度變化量。其中，霍爾電壓的變化與微小位移滿足關系此式說明若為常數(shù)時，與成正比。實驗原理——楊氏模量

人們在研究材料的彈性性質時，提出了應力F/S（即力與力所作用的面積之比）和應變△L/L（即長度或尺寸的變化與原來的長度或尺寸之比）的概念。在胡克定律成立的范圍內，應力和應變之比是一個常數(shù)，即E被稱為材料的楊氏模量，它是表征材料性質的一個物理量，僅與材料的結構、化學成分及其加工制造方法有關。某種材料發(fā)生一定應變所需要的力大，該材料的楊氏模量也就大。楊氏模量的大小標志了材料的剛性。將厚為、寬為b的金屬棒放在相距為的二刀刃上，在棒上二刀刃的中點處掛上質量為m的砝碼，棒被壓彎，設掛砝碼處下降，稱此為馳垂度，這時棒材的楊氏模量等于實驗原理——梁彎曲法

調節(jié)三維調節(jié)架的上下前后位置的調節(jié)螺絲，使集成霍爾位置傳感器探測元件處于磁鐵只間的位置。用水準器觀察是否在水平位置,若偏離時可用底座螺絲調節(jié)到水平位置。調節(jié)霍爾位置傳感器的毫伏表，磁鐵盒上可上下調節(jié)螺絲使磁鐵上下移動，當毫伏表讀數(shù)值很小時，停止調節(jié)固定螺絲，最后調節(jié)調零電位器使毫伏表讀數(shù)為零。調節(jié)讀數(shù)顯微鏡，使眼睛觀察十字及分劃板刻度線和數(shù)字清晰。然后移動讀數(shù)顯微鏡前后距離,使能清晰看到銅刀上的基線。轉動讀數(shù)顯微鏡的鼓輪使刀口架的基線與讀數(shù)顯微鏡內十字刻度線吻合,記下初始讀值。。實驗內容——儀器的調節(jié)實驗內容——微小伸長測量

逐次增加砝碼（每次增加10g砝碼），相應從讀數(shù)顯微鏡上讀出梁的彎曲位移及數(shù)字電壓表相應的讀數(shù)值（單位mv）。以便于計算楊氏模量和霍爾位置傳感器進行定標。測量橫梁兩刀口間的長度及測量不同位置橫梁寬度和橫梁厚度。

實驗內容——其它物理量的測量

根據(jù)測量精度的要求，應選擇適當?shù)墓ぞ哌M行其它物理量的測量。a）用逐差法按公式進行計算,求得黃銅材料的楊氏模量。

b)求出霍爾位置傳感器的靈敏度K。

c）把測量結果與公認值進行比較。實驗內容——數(shù)據(jù)處理實驗內容——選做內容

用霍爾位置傳感器測量可鍛鑄鐵的楊氏模量。（1）以逐次增加砝碼，相應讀出數(shù)字電壓表讀數(shù)