液壓法測彈性模量符秀麗第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日1.了解和研究壓力傳感器的靜態、動態特性及其應用。2.理解非平衡電橋電路原理。3.設計電子稱原理。實驗目的第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日◆應變

物體在外部壓力或拉力作用下發生形變的現象?！魪椥詰?/p>

當外力去除后，物體能夠完全恢復其尺寸和形狀的應變?！魬兪絺鞲衅?/p>

利用電阻應變片將應變轉換為電阻變化的傳感器。工作原理是基于“應變效應”。即導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時，其電阻值相應發生變化,這種現象稱為“應變效應”?！魬兪絺鞲衅鞯慕Y構：

應變式傳感器由彈性元件上粘貼電阻應變片構成。工作原理第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日金屬電阻應變片的內部結構

第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日一根金屬電阻絲，在其未受力時，原始電阻值為：

當電阻絲受到拉力F作用時，將伸長Δl，橫截面積相應減小ΔA，電阻率因材料晶格發生變形等因素影響而改變了Δρ，從而引起電阻值變化量為：電阻相對變化量：電阻應變片第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日測量電路

直流電橋當R0→∞時，電橋輸出電壓為：

R0當電橋平衡時，Uo=0，則有：

R1R4=R2R3或：

第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日2.電阻的變化與電壓的關系若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4＝ΔR，則有

當受應變時：若應變片電阻變化為ΔR，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓Uo≠0，則電橋不平衡，輸出電壓為注意：電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓，供電電壓越高，電橋電壓靈敏度越高，但供電電壓的提高受到應變片允許功耗的限制，所以要作適當選擇。第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日3.壓力傳感器的靈敏度S

傳感器在靜態工作條件下單位壓力所產生的輸出電壓，稱為靜態靈敏度。靈敏度越高，其分辨率也高。如下公式表示：這實際上就是傳感器輸入輸出特性曲線上某點的斜率。非線性傳感器各處的靈敏度是不相同的，對于線性傳感器靈敏度則為：第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日給出設計思路，確定實驗步驟，并列出原始數據表格。2.對設計的產品進行檢驗，給出輸出電壓與重量之間的對應關系，并求出該電阻應變片直流電橋壓力傳感器的靈敏度S。實驗步驟第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日液壓拉伸法測量彈性模量第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日目錄一.實驗目的二.實驗原理三.實驗裝置四.實驗內容五.數據處理第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日實驗目的了解楊氏模量的物理概念，掌握其測量原理和方法。學會用光杠桿測量微小伸長量的方法。第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日一、胡克定律在外力作用下，固體所發生的形狀變化稱為形變。形變可分為：彈性形變：外力撤除后，物體能完全恢復原狀的形變。范氏形變：外力較大，撤除后物體不能完全恢復原狀，而留下剩余形變。實驗原理第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日特點：楊氏模量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。測量方法：拉伸法、梁的彎曲法、振動法、內耗法等等，本實驗采用拉伸法測定彈性模量。二、彈性模量設物體的原長為L，橫截面積為S，當在長度方向施加外力F時，其伸長(或縮短)ΔL。根據胡克定律，在彈性限度內，單位面積上的垂直作用力F/S（正應力）與金屬絲的相對伸長ΔL/L（線應變）成正比，其比例系數稱為彈性模量，用E表示，即條形物體（如鋼絲）沿縱向的彈性模量叫楊氏模量。第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日三、光杠桿裝置及放大原理（1）光杠桿裝置示意圖光杠桿結構示意圖三角形鐵板

光杠桿傾角調節架

光杠桿反射鏡

第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日（2）光杠桿放大原理示意圖照明標尺光杠桿

調節反射鏡望遠鏡－鋼絲的實際伸長量；N－放大后的鋼絲伸長量。第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日鋼絲的截面積為

鋼絲伸長量與標尺讀數的關系楊氏模量的測量公式

（3）測量公式上式中，各物理量的意義：

E－彈性模量；F－施加的外力；L－鋼絲的長度；D－調節反射鏡到標尺的距離；d－鋼絲的直徑（在鋼絲上6處測量，然后取其平均值）；b－光杠桿后足尖A到兩前足尖BC連線的垂直距離。第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日實驗裝置示意圖液壓加力裝置實驗裝置第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日實驗內容1.

調整楊氏彈性模量儀的支架底角螺旋H，使支架鉛直。2.調節光杠桿裝置。（1）粗調：調整兩平面鏡與望遠鏡在同一高度。調整兩平面鏡的傾角及望遠鏡方位，使得從望遠鏡上方看去，能在光杠桿反射鏡中看到調節反射鏡像中直尺的像。（2）細調

3.測量打開電源，待顯示器出現“0.000”后用液壓加力盒調節螺旋桿緩慢加力，數顯拉力從10kg開始，每加1kg記錄一次標尺讀數，共測10或12組數據；將液壓螺旋調節桿旋至最外，即數顯拉力指示為“0.000”附近后，關閉電源；測量：D——調節反射鏡到標尺的距離L——鋼絲原長b——光杠桿腿長d——鋼絲直徑（測6次）第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日注意事項調好光杠桿和鏡尺組構成的光路后，在測量過程中不能再動；應緩慢增加壓力，加力停之后拉力會有微小變化，0.5-1分鐘內壓力變化最緩慢，適宜測量；測量結束后，必須將壓力減小至0附近，即液壓螺旋桿旋至最外方可關閉電源。第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日

數據記錄原始數據表格：所施拉力（kg）n0n1n2n3n4n5n6n7n8n910111213141516171819望遠鏡讀數（cm）2.測量金屬棒的直徑，千分尺的零點誤差

1.楊氏模量的測量3.其他物理量的測量D=；L=；b=；d=第二十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日（1）根據理論公式，數據處理對測量結果進行線性擬合回歸系數a