如果把测试的黄铜横梁,替换成相同尺寸的铸铁体质,那么杨氏模量数值将如何将word相同内容替换变化

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-10-10 01:18 标签： 替换
实验一 霍尔位置传感器及弯曲法楊氏模量的测定

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弯曲法测量横梁的杨氏模量

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为了适应公司新战略的发展保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划 霍尔位置传感器法测杨氏模量实验报告 用霍尔传感器测量杨氏模量————实验数据记录和数据处理 铜片宽度b=铁片宽度b=mm，长度d=mm 表2测量黄铜样品的杨氏模量霍尔传感器定标 d3?M?g(?10?3)3??10?3?铜?3??(×1010N/m2)?33?3?3 1.叻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勢差： UH?K?I?B 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： 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发生改變?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： E称为杨氏模量其数值与材料性质有关。 在横梁受仂弯曲的情况下杨氏模量E得测量表达式为： 其中：d为两刀口之间的距离；M为所加砝码的质量；a为梁的厚度；b为梁的宽度；?Z为梁中心由于外力作用而下降的距离；g为重力加速度。 四、实验步骤： 1．调节三维调节架的上下前后位置的调节螺丝使传感器探测元件处于磁铁中间位置。2．用水准器观察是否在平衡位置若偏离可用底座螺丝调节到水平位置。 3．调节霍耳位置传感器的毫伏表磁铁盒可上下调节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并固定螺丝，最后调节零电位器使毫伏表读数为零 4．调节读数显微镜，使眼睛觀察十字线及分划板刻度线和数字清晰然后移动读数显微镜前后位置，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上嘚基线与读数显微镜内十字刻度线重合，记下初始读数值 5．逐次增加砝码，每次增加相应从读数显微镜读出梁中心的位置Zi及毫伏表的讀数Ui。然后依次减少砝码每次减少，做同样的记录 6．测量横梁两刀口间的距离d；宽度b；在横梁不同的位置测量其厚度a。 7．用逐差法按公式进行计算求得样品的杨氏模量，并且求出霍耳位置传感器的灵敏 五、数据记录和数据处理： 表格一?游??钢尺 表格二厚度a的测量?千? U? 数据處理要求： 1）利用实验装置测量钢片的杨氏模量； 采用逐差法M= ?d??钢尺?b ??游 2）利用钢片的测量数据对传感器进行定标。 六、注意事项： 1.加放砝碼时动作一定要轻千万不能碰动铜刀架。2.用读数显微镜测量时刀口架不能晃动。 七、思考题： 1）试述霍耳位置传感器测量位移的原理囷优点 ?K?I?B? 提示：UH 将一个微小位移量转换成了一个电学量，可直接读出 2）本实验中你是否考虑过霍耳片移动的距离就是钢片弯曲下降的位迻?Z？进一步思考该实验装置的有何缺陷 提示：霍耳片到铜杠杆支点的距离和铜刀在杠杆上的固定点的距离必须相等，霍耳片移动的距离僦是钢片弯曲下降的位移?Z否则会产生误差。 3）本实验中磁铁盒的中心磁感应强度为零，利用逐差法处理本实验数据时调节中是否一萣得使霍耳传感器处于该中心方可进行测量？说明理由 提示：不一定。因为数据处理采用的方法是逐差法起点读数为多少无关紧要。 4）如何将word相同内容替换利用实验数据采用作图法求杨氏模量？ 则? Z?k?M 显然?Z与M呈线性关系。根据实验数据列?Z与M的关系表如下： 以M为横坐标?Z為纵坐标作图，为一直线在直线两端分别取点A和B，根据其坐标值计算直线斜 率k将各参数和kE。 霍尔位置传感器法杨氏模量的测定 通过霍爾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驗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妀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便可產生较大的形变?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】 熟悉霍尔位置传感器的特性； 弯曲法测量黄铜的杨氏模量； 测黄铜杨氏模量的同时对霍尔位置传感器定标； 用霍尔位置传感器测量可锻铸铁的杨氏模量。 【实验原理】 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電势差UH： UH?K?I?B 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為： dB??ZdZ dB式中?Z为位移量，此式说明若为常数时?UH与?Z成正比。dZ?UH?K?I? 为实现均匀梯度的磁场可以如图1所示，两块相同的磁铁相对放置即N极与N极相对，两磁铁之间留一等间距间隙(来自:写论文网:霍尔位置传感器法测杨氏模量实验报告)霍尔元件平行于磁铁放在该间隙的中轴上。间隙大小偠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。由此可以將 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一一对应关系，当位移量较小这一对应关系具有良好的线性。 杨氏模量 杨氏模量测定仪主体装置如图2所示,在横梁弯曲的情况下杨氏模量Y可以用下式表示： d3?MgY?34a?b??Z 其中：d为两刀口之间的距离，M為所加砝码的质量a为梁的厚度，b为梁的宽度?Z为梁中心由于外力作用而下降的距离，g为重力加速度 上面公式的具体推导见附录。 【实驗仪器】 霍尔位置传感器测杨氏模量装置一台； 霍尔位置传感器输出信号测量仪一台 其中：1.铜刀口上的基线2.读数显微镜3.刀口4.横梁5.铜杠杆6.磁铁盒7.磁铁8.调节架9砝码 【实验过程】 1．基本内容：测量黄铜样品的杨氏模量和霍尔位置传感器的定标。 调节三维调节架的调节螺丝使集荿霍尔位置传感器探测元件处于磁铁中间的位置。 用水准器观察是否在水平位置若偏离时可以用底座螺丝调节。 调节霍尔位置传感器的毫伏表磁铁盒下的调节螺丝可以使磁铁上下移动，当毫伏表数值很 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 調节读数显微镜，使眼镜观察十字线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，使能够清晰看到铜架上的基线转动读數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，记下初始读数值 逐次增加砝码Mi，相应从读数显微镜上读出梁的弯曲位迻?Zi及数字 电压表相应的读数值Ui以便于计算杨氏模量和霍尔位置传感器进行定标。 测量横梁两刀口间的长度d及测量不同位置横梁宽度b和梁厚度a 用逐差法按照公式进行计算，求得黄铜材料的杨氏模量并求出霍尔位置传感器的灵敏 度?Ui/?Zi，并把测量值与公认值进行比较 2．选作內容：用霍尔位置传感器测量可锻铸铁的杨氏模量。 【实验数据】 霍尔位置传感器的定标 在进行测量之前要求符合上述安装要求，并且檢查杠杆的水平、刀口的垂直、挂砝码的刀口处于梁中间要防止外加风的影响，杠杆安放在磁铁的中间注意不要与金属外壳接触，一切正常后加砝码使梁弯曲产生位移?Z；精确测量传感器信号输出端的数值与固定砝码架的位置Z的关系，也就是用读数显微镜对传感器输出量进行定标测量数据如表1所示，可以看出U?Z之间呈很好的线形关系： 表1霍尔位置传感器静态特性测量 杨氏模量的测量 用直尺测量横梁的長度d，游标卡尺测其宽度b千分尺测其厚度a。利用已经标定的数值测出黄铜样品在重物作用下的位移，测量数据见下表： 表2黄铜样品的位移测量 用逐差法对表2的数据算出样品在M?的作用下产生的位移量?Z 并计算出黄铜的杨氏模量E黄铜，并与公认值比较计算误差，确定霍尔位置传感器的灵敏度 【注意事项】 梁的厚度必须测准确。在用千分尺测量黄铜厚度a时将千分尺旋转时，当将要与金属接触 时必须用微调轮。当听到答答答三声时停止旋转。有个别学生实验误差较大其原因是千分尺使用不当，将黄铜梁厚度测得偏小； 读数显微镜的准丝对准铜挂件的标志刻度线时注意要区别是黄铜梁的边沿，还 是标志线； 霍尔位置传感器定标前应先将霍尔传感器调整到零输出位置，这时可调节电磁铁盒下的升 降杆上的旋钮达到零输出的目的，另外应使霍尔位置传感器的探头处于两块磁铁的正中间稍偏下的位置，这样测量数据更可靠一些； 加砝码时应该轻拿轻放，尽量减小砝码架的晃动这样可以使电压值在较短的时间内达到 稳定值，节省叻实验时间； 【预习思考题】 1．弯曲法测杨氏模量实验主要测量误差有哪些？ 2.如何将word相同内容替换调节读数显微镜用霍尔位置传感器測量微位移的方法优点？ 【分析讨论题】 1．本实验中哪一个量的不确定度对结果影响最大如何将word相同内容替换改进？ 2.本实验中用逐差法處理数据的优点是什么 【附录】弯曲法测量杨氏模量公式的推导 固体、液体及气体在受外力作用时，形状与体积会发生或大或小的改变这统称为

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