1、實驗二霍爾傳感器測楊氏模量彈性模量是反應(yīng)材料抵抗形變能力的物理量，在工程上作為選擇材料的依據(jù)之一。利用霍爾位置傳感器測量微小位移，可以改進傳統(tǒng)粱彎曲法實驗中的測量方法，使古老的實驗又增添新的技術(shù)內(nèi)容。而霍爾元件及集成霍爾傳感器具有尺寸小、外圍電路簡單、頻響寬、使用壽命長，特別是抗干擾能力強等特點，近年來被廣泛應(yīng)用于物理量的測量、自動控制及信息處理等領(lǐng)域。【實驗?zāi)康摹? 了解霍爾位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理、特性及使用方法。2 學(xué)習(xí)掌握粱彎曲法測量金屬板的楊氏彈性模量。3 學(xué)會確定靈敏度的方法，并確定儀器的靈敏度。4 掌握逐差法處理數(shù)據(jù)。【實驗儀器】霍爾位置傳感器、霍爾位置傳感器輸出信號測量儀、游標(biāo)卡尺

2、、螺旋測微器。【實驗原理】霍爾傳感器置于磁感應(yīng)強度為B的磁場中，在垂直于磁場的方向通入電流I，則會產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，即在與這二者相互垂直的方向上將產(chǎn)生霍爾電勢：(521)Uh =KhIB其中Kh為霍爾傳感器的靈敏度，單位為 mV.，mA T 。如果保持通入霍爾元件的電流 霍爾電勢的變化量為：I不變，而使其在一均勻梯度的磁場中移動，則輸出的dBUh 二 KhIz(5.2.2)dz其中：厶z為位移量；為磁感應(yīng)強度 B沿位移方向的梯度，為常數(shù)。dz為了實現(xiàn)上述均勻梯度磁場，選用兩塊相同的磁鐵。磁鐵平行相對而放，即N極相對放置。兩磁鐵之間的空隙內(nèi)放入霍爾元件，并使此元件平行于磁鐵， 且與兩磁鐵的間距相等,

3、即霍爾元件放置兩磁鐵空隙的中心，如圖所示。若間隙中心截面的中心點 A的磁感應(yīng)強度為零，霍爾元件處于該處時輸出的霍爾電勢應(yīng)為零。當(dāng)霍爾元件偏離中心沿 Z軸發(fā)生位移，由于磁感應(yīng)強度不再為零，霍爾元件也就 有相應(yīng)電勢輸出，其大小可由數(shù)字電壓表讀出。 一般地，將霍爾電勢為零時元件所處的位置 作為位移參考點。2mm),對應(yīng)關(guān)霍爾電勢與位移量之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)位移量較小時(小于 系具有良好的線性，如圖 所示。圖 5.2.1圖522在粱彎曲的情況下，楊氏模量E用下列公式計算:.3(523)d mgE 34a3b 心 z式中：d為兩刀口間的距離，a為粱的厚度，b為粱的寬度， m為砝碼的質(zhì)量，g為重力加

4、速度(g =9.294m/s2)，Az為粱中心由于外力的作用而下降的距離。【實驗裝置】楊氏模量實驗裝置如圖5.2.3所示。【實驗內(nèi)容及步驟】1.實驗內(nèi)容(1) 用霍爾位置傳感器測量黃銅板的 楊氏模量，并確定該儀器的靈敏度Kh = !U，z。(2) 用霍爾位置傳感器測鍛鑄鐵板的楊氏模量。2.實驗步驟(1)調(diào)節(jié)實驗儀器 將圖中橫梁黃銅板2穿在砝碼銅刀口 9內(nèi)，安放在兩立柱刀口中間。砝碼 刀口應(yīng)在兩支柱刀口的正中央。再裝上銅杠桿1.讀數(shù)顯微鏡2 .橫梁3 .刀口 4.砝碼 5.磁鐵固定金屬架 6 .磁鐵(兩塊)7.磁 鐵支架套筒螺母8 .銅杠桿(頂端裝有霍爾傳感器)9 .銅方框上的基線10 .讀數(shù)顯

5、微鏡支架套筒螺母11.固定螺絲圖 5.2.38,有傳感器的一端插入磁鐵的中間，該杠桿中間的銅刀口放在刀座上。圓柱形托尖應(yīng)在砝碼刀口的小圓洞內(nèi)，傳感器若不在磁鐵中間, 可松弛固定螺絲使磁鐵上下移動，或用調(diào)節(jié)架上的套筒螺母旋轉(zhuǎn)使磁鐵上下移動，再固定,然后用水平儀觀察磁鐵是否在水平位置，如不在，可用底座螺絲調(diào)節(jié)，但同時應(yīng)注意杠桿水平。 將銅杠桿上的三眼插座插在立柱的三眼插針上，用儀器電纜一端連接輸出信號 測量儀， 另一端插在立柱的另一三眼插針上， 接通電源， 調(diào)節(jié)磁鐵或儀器上調(diào)零電位器使在 初始負載的情況下儀器指示為零點。 注意： 儀器大約預(yù)熱 10分鐘左右后， 指示值即可穩(wěn)定。 調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡，使

6、得用眼睛能觀察到鏡內(nèi)的十字劃絲和坐標(biāo)刻度，然后移動 讀數(shù)顯微鏡距離， 使其能清楚地看到銅刀口 9 上的基線。 再轉(zhuǎn)動旋鈕使刀口點的基線與讀數(shù) 顯微鏡內(nèi)十字劃線刻度吻合，并計下初始值。(2) 測銅樣品的楊氏模量。 當(dāng)儀器大約預(yù)熱完成后，計下讀數(shù)顯微鏡初始值和電壓初始值(一般是零) ； 在掛鉤下輕輕的加上 20 克砝碼，調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡微分旋鈕，使基線與讀數(shù)顯微 鏡內(nèi)十字劃線刻度吻合，計錄下讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)和電壓值； 重復(fù)步驟，記錄下加砝碼 40g、60g、80g、100g的讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)和電壓值； 測量銅樣品的幾何參量：銅樣品的寬與厚； 測量支架兩刀口間的距離； 記錄游標(biāo)卡尺和螺旋測微器零點誤差。(3) 測鍛鑄鐵板的楊氏模量 (參照測銅樣品的楊氏模量實驗步驟， 自行寫出實驗步驟。 )【注意事項】1 儀器調(diào)零時，儀器上調(diào)零電位器旋鈕應(yīng)處于中間狀態(tài)。2測量前，應(yīng)側(cè)重檢查：杠桿的水平、刀口的垂直、掛砝碼的刀口處于粱的中間等 方面。要防止外部空氣流動的影響。杠桿安放在磁鐵中間，注意不要與有機玻璃外殼接觸。3在加砝碼時，動作要輕，不能使砝碼盤晃動過大。4讀數(shù)時，一定要使觀察鏡內(nèi)的十字劃線