霍尔位置传感器测量杨氏模量数据处理

霍尔位置传感器法杨氏模量的测定

通过霍尔位置传感器法对固体材料杨氏模量的测量实验，可以学习和掌握基本长度和微小位移量测量的方法和手段，提高学生的实验技能。该实验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。

本实验对经典实验装置和方法进行了改进，不仅保留了原有实验的内容，还增加了霍尔位置传感器的结构、原理、特性及使用方法的了解，将先进科技成果应用到教学实验中，扩大了学生的知识面，是经典实验教学现代化的一个范例。弯曲法测金属杨氏模量实验仪的特点是待测金属薄板只须受较小的力F，便可产生较大的形变?Z，而且本仪器体积小、重量轻、测量结果准确度高，本仪器杨氏模量实际测量误差小于3%。 【实验目的】

（1）熟悉霍尔位置传感器的特性； （2）弯曲法测量黄铜的杨氏模量；

（3）测黄铜杨氏模量的同时，对霍尔位置传感器定标； （4）用霍尔位置传感器测量可锻铸铁的杨氏模量。 【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

霍尔位置传感器法杨氏模量的测定

通过霍尔位置传感器法对固体材料杨氏模量的测量实验，可以学习和掌握基本长度和微小位移量测量的方法和手段，提高学生的实验技能。该实验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。

本实验对经典实验装置和方法进行了改进，不仅保留了原有实验的内容，还增加了霍尔位置传感器的结构、原理、特性及使用方法的了解，将先进科技成果应用到教学实验中，扩大了学生的知识面，是经典实验教学现代化的一个范例。弯曲法测金属杨氏模量实验仪的特点是待测金属薄板只须受较小的力F，便可产生较大的形变?Z，而且本仪器体积小、重量轻、测量结果准确度高，本仪器杨氏模量实际测量误差小于3%。 【实验目的】

（1）熟悉霍尔位置传感器的特性； （2）弯曲法测量黄铜的杨氏模量；

（3）测黄铜杨氏模量的同时，对霍尔位置传感器定标； （4）用霍尔位置传感器测量可锻铸铁的杨氏模量。 【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

霍尔位置传感器法杨氏模量的测定

通过霍尔位置传感器法对固体材料杨氏模量的测量实验，可以学习和掌握基本长度和微小位移量测量的方法和手段，提高学生的实验技能。该实验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。

本实验对经典实验装置和方法进行了改进，不仅保留了原有实验的内容，还增加了霍尔位置传感器的结构、原理、特性及使用方法的了解，将先进科技成果应用到教学实验中，扩大了学生的知识面，是经典实验教学现代化的一个范例。弯曲法测金属杨氏模量实验仪的特点是待测金属薄板只须受较小的力F，便可产生较大的形变?Z，而且本仪器体积小、重量轻、测量结果准确度高，本仪器杨氏模量实际测量误差小于3%。 【实验目的】

（1）熟悉霍尔位置传感器的特性； （2）弯曲法测量黄铜的杨氏模量；

（3）测黄铜杨氏模量的同时，对霍尔位置传感器定标； （4）用霍尔位置传感器测量可锻铸铁的杨氏模量。 【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

实验二 霍尔传感器测杨氏模量

弹性模量是反应材料抵抗形变能力的物理量，在工程上作为选择材料的依据之一。利用霍尔位置传感器测量微小位移，可以改进传统粱弯曲法实验中的测量方法，使古老的实验又增添新的技术内容。而霍尔元件及集成霍尔传感器具有尺寸小、外围电路简单、频响宽、使用寿命长，特别是抗干扰能力强等特点，近年来被广泛应用于物理量的测量、自动控制及信息处理等领域。

【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．学习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：

UH?KHIB (5.2.1)

其中KH为霍尔传感器的灵敏度，单位为mVmA?T。

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：

?UH?KHI其中：?z为位移量；

dB

霍耳位置传感器法测杨氏模量

一、实验内容：

1.了解霍耳效应及霍耳位置传感器的原理 2.学会使用霍耳位置传感器法测杨氏模量

二、实验仪器：

杨氏模量测试仪、千分尺、游标卡尺

杨氏模量测试仪

三、实验原理：

1．霍耳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，则与这二者平面垂直的方向上产生霍耳电势差：

UH?K?I?B （1）

上式中K为元件的霍耳灵敏度。如果保持霍耳元件的电流I不变，而使其在一均匀梯度的磁场中移动时，则输出的霍耳电势差变化量为： ?U?K?I?dBdZ??Z （2）

H上式中?Z为位移量，此式说明若

dBdZ为常数时，?U与?Z成正比。

2．一段固体棒，在其两端沿轴发现施加大小相等、方向相反的外力F，其长度L发生改变?L，以S表示横截面面积，称F/S为胁强，相对长变?L/L为胁变。在弹性限度内，由胡克定律有：

FS?E??LL E称为杨氏模量，其数值与材料性质有关。

在横梁受力弯曲的情况下，杨氏模量E得测量表达式为： E?d33?Mg4a?b??Z

用列表法处理杨氏模量的测量数据

i Mi 望 远 镜 读 数 差值 ?n V2i Vi 增砝码 减砝码 平均值?V2i(g)?n i(cm)(cm)(cm2) (cm2)ni(cm) ni(cm) ni(cm) (cm) 0 n5?n0 1 500 = 2 1000 n6?n1 3 1500 = 4 2000 n7?n2 5 2500 = 6 3000 n8?n3 7 3500 = 8 4000 n9?n4 9 4500 = 测量结果的计算及不确定度的计算过程（公式——代入数据——计算结果） *注意有效数字的计算 N?cm u(N)?1(n?1)V212i?4Vi? D?D测?D0?mm u22a(D)?mm ub(D)?mm u2b(D)?mm2 u(D)?u22a(D)?ub(D)?mm 1

E?8MgLR?DbN?**N/m22 u(L)?0.3cm u(R)?0.5cm u(b)?0.5mm u(E)u(L)2u(R)22E?(L)?(u(D)2u(N)2u(M)2u(b)2R)?(

动态悬挂法测杨氏模量数据处理参考范例

1． 数据记录

表1 各测量量测量值

样品 黄铜 不锈钢

表2 样品直径测量值

黄铜直径

次数 1 2 3 4 5 6

2． 数据处理 （1）黄铜：

不锈钢直径

L mm

mL mm

0.05 0.05

m g

mm g

f1 Hz

mf1 Hz

0.1 1

0.01 0.01

d mm

md mm

0.005

d mm

md mm

0.005

L

：

u uB u uB

0.029mm

m0.01 0.0033g33m： u uB 0.058Hzf

1：

d：用肖维涅准则检查无坏值出现 d 5.998mm

uA kp 1.11 0.017 0.019mm

uB

0.0029mm

33

u 0.020mm

Y：

160.00 10 37.93 10 3 701.02 L3mf12

Y 1.6067 1.6067

34d45.998 10

9.477 1010Nm2EY

1.3%

则uY Y EY 9.477 1010 1.3% 0.13 1010Nm2 （2）不锈钢

L

：

u uB u uB

0.029mm

m0.01 0.0033g33m： u uB 0.58Hzf

1：

d：用肖维涅准则检查无坏值出现

杨氏模量的测量 大学物理实验论文

摘要：物体受外力作用时要发生形变，只要外力不超过一定限度，则作用力和相应形变之间将遵循胡克定律。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量。杨氏模量测试方法一般有静态法和动态法，静态法包括拉伸法、扭转法和弯曲法，动态法包括弯曲共振法、横向共振法、扭转共振法。

关键词：杨氏模量 拉伸法 弯曲共振法 Measurement of Young's modulus

Abstract: The object to be deformed by external force, as long as the external force does not exceed a certain limit, then force of action and corresponding deformation will follow the Hooke's law . According to Hooke's law, the object within the elastic limit stress and strain is proportional to

实验1 拉伸法测量杨氏模量

杨氏弹性模量(以下简称杨氏模量)是表征固体材料性质的重要的力学参量，它反映材料弹性形变的难易程度，在机械设计及材料性能研究中有着广泛的应用。其测量方法有静态拉伸法、悬臂梁法、简支梁法、共振法、脉冲波传输法，后两种方法测量精度较高；本实验采用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量，因涉及多个长度量的测量，需要研究不同测量对象如何选择不同的测量仪器。

【实验目的】

1. 学习用静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量。 2. 掌握钢卷尺、螺旋测微计和读数显微镜的使用。 3. 学习用逐差法和作图法处理数据。 4. 掌握不确定度的评定方法。

【仪器用具】

杨氏模量测量仪（包括砝码、待测金属丝）、螺旋测微计、钢卷尺、读数显微镜

【实验原理】

1. 杨氏模量的定义

本实验讨论最简单的形变——拉伸形变，即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用后的

F?L伸长或缩短。按照胡克定律：在弹性限度内，弹性体的应力与应变成正比。

SL设有一根原长为l，横截面积为S的金属丝（或金属棒），在外力F的作用下伸长了?L，则根据胡克定律有

FS?E(?LL) （1-1）

式中的比例系数E称为杨氏模量，单位为Pa（或N·

实验11 动态法测量固体材料的杨氏模量

（一）讲课提纲

【教学目的】

1．理解动态法测量杨氏模量的基本原理。

2．掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会用动态法测量杨氏模量。 3．了解压电陶瓷换能器的功能，熟悉信号源和示波器的使用。 4．培养综合运用知识和使用常用实验仪器的能力。

【教学要求】

1．了解测量杨氏模量的主要方法，理解动态法测量杨氏模量的基本原理。 2．掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会用动态法测量杨氏模量。 3．了解压电换能器的功能，学习信号源和数字存储示波器的使用。 4．理解共振频率的基本概念，掌握利用示波器观测共振频率的基本方法。 5．了解基频共振的基本概念，学会判断基频共振的基本方法。

6．理解外延法测量物理量的基本思想，掌握外延法测量基频共振频率的基本原理和实现方法。 7．学会直接测量量和间接测量量不确定度的估算，完整表示实验结果。

【实验设计思想与实现方法】

1．杨氏模量

杨氏模量的定义与物理意义，测量杨氏模量的理论研究和工程应用意义，测量杨氏模量的基本方法――静态法和动态法。

静态法的基本原理，拉伸法测量钢材的杨氏模量，压缩法测量金属材料的杨氏模量。静态法的优缺点，为什么要用动态法？

2．动态法的基本思想

动态