用磁感应法测量金属丝杨氏模量的方法0
测金属丝的杨氏模量
测金属丝的杨氏模量
杨氏模量是材料力学中重要的一个参量，它描述了材料在受到外力作用下产生形变的程度，是衡量材料刚度和弹性的指标。
许多物理学实验都涉及到测量杨氏模量，这篇文章将介绍如何测定金属丝的杨氏模量。
首先，我们需要准备一段长度为L，截面积为A的金属丝，以及一组实验仪器：定压电源、可变电阻、恒定电流源、滑动电阻、计长度器和显微镜。
接下来，我们需要进行实验测定杨氏模量。
具体步骤如下：
1. 首先，将金属丝固定在两个支架上，使其处于水平状态。
2. 在金属丝的中央处加上一个重物，使其产生一个小的弯曲，同时记录下金属丝和重物的位置（这里用到计长度器和显微镜）。
3. 将恒定电流源与金属丝相连，使电流通过金属丝。
4. 使用滑动电阻测量电流，同时使用可变电阻器调节电流，使其维持一个恒定的数值。
5. 使用定压电源对金属丝施加一个保持不变的电压。
6. 记录下金属丝的弯曲变形，重复实验三次并取平均数。
根据上述实验数据，可以使用下面的公式计算出金属丝的杨氏模量：
E = (4FL^3) / (πd^4ΔL)
其中，E是金属丝的杨氏模量，F是重物的分力，L是金属丝的长度，d是金属丝的直径，ΔL是金属丝受到的弯曲变形。
需要注意的是，实验中应尽可能减小误差，比如使用精度更高的仪器、避免金属丝受到外力等。
同时，实验数据的准确性也至关重要，需要尽可能多地进行实验测量，减小随机误差的影响，以保证实验结果的准确性和可靠性。
总之，通过上述实验方法，我们可以测定金属丝的杨氏模量，并且可以得到一个准确可靠的数值，为材料力学和其他相关领域的研究提供重要的实验数据和参考依据。
用霍尔位置传感器测杨氏模量
用霍尔位置传感器测杨氏模量用霍尔位置传感器测量材料的杨氏模量利用霍尔位置传感器和弯曲法测量杨氏模量实验数据杨氏模量测量实验报告随着科技进步的蓬勃发展，微位移测量这一核心技术也日趋先进。
本次测试揭示了业界近年开发的先进霍尔位置传感器。
它通过电磁铁和集成霍尔元件之间不断变化的负载信号来测量微小的偏转。
这种控制技术主要用于杨氏弯曲法。
杨氏模量测试。
在此实验室报告中，模具的杨氏模量是使用霍尔位置传感器测量的。
合金铸铁的杨氏模量采用弯曲法测定。
除了测量铜的杨氏模量外，还要校准霍尔位置传感器以解决其精度问题。
利用霍尔位置传感器测量铁的杨氏模量等。
利用实验可以使学生增强对霍尔传感器基本原理的广泛应用、科学院新型传感器的标定、以及不同长度值的测量方法。
传感器法测量位移有什么优点霍尔位置传感器和弯曲法测量杨氏模量实验数据弯曲法测量杨氏模量实验中的主要测量值有哪些。
请计算每个环境因素的不确定性。
传感器测量位移的方法有什么特点？建议】使用千分尺时，2.使用高度计光学测量重物刀口架基线位置时，刀口架不能晃动。
4.使用霍尔位置霍尔传感器及弯曲法杨氏模量测量实验报告方法本实验在弯曲法良好基础上安装霍尔位置测量杨氏模量液态金属材料的模量。
传感器。
通过对霍尔位置传感器的输入阻抗与位移的微分关系的标定和微小位移的测量，使学生了解和掌握微小位移的非电测量新方法。
微位移测量技术也得到快速发展霍尔位置传感器标定及弯曲法测量杨氏模量误差分析SUES大学物理选修实验讲座笔记磁弯曲法测量杨氏模量及霍尔位置传感器校准随着科技进步的蓬勃发展，微挠度测量的电子技术也给经济带来了飞速的发展。
本科学实验介绍了近年来出现的新型先进霍尔位置传感器，利用负载的回波来测量电磁铁与霍尔传感器之间位置变化的微小偏移量。
该科学实验结合了电子技术测量金属梁的微小位移、霍尔位置传感器的校准和弯曲法测量铝的杨氏模量。
通过实验报告，小学生可以加深对霍尔传感器广泛应用的认识，学习新型传感器的标定、不同取值宽度的测量和不同宽度测量设备的采用。
测杨氏模量的方法
测杨氏模量的方法
哇塞，说到测杨氏模量的方法，那可真是有趣又重要呢！
首先呢，常见的测量杨氏模量的方法有拉伸法。
具体步骤就是先准备好一根均匀的金属丝，把它固定在支架上，然后在下端挂上砝码，通过测量金属丝在不同砝码重量下的伸长量，再利用相关公式就可以计算出杨氏模量啦。
这里面要注意的可不少哦！比如说金属丝一定要均匀，不然测量结果就不准确啦；还有测量伸长量的时候要精确到小数点后几位呢，可不能马虎呀！砝码的重量也要准确称取，不然也会影响结果哦。
然后说说过程中的安全性和稳定性吧。
在操作的时候可一定要小心，别被砝码砸到脚啦！支架也要稳稳当当的，不然金属丝掉下来可不是开玩笑的。
整个过程要保证稳定进行，不能有晃动或者干扰，不然测量数据就不可靠啦。
那这种方法有啥应用场景和优势呢？它可以用在各种材料的研究和测试中呀，比如金属材料、塑料等等。
它的优势就在于简单易懂，操作起来相对容易，而且测量结果也比较可靠呢。
我给你说个实际案例哈，就像在建筑领域，工程师们就会用这种方法来测试建筑材料的杨氏模量，确保建筑物的安全性和稳定性呀。
你想想，如果材料的杨氏模量不合适，那房子不就不安全啦？通过这种方法的实际应用，就能很好地保证建筑质量呢，效果那是杠杠的！
总之，测杨氏模量的方法真的超级重要，它能让我们更好地了解材料的性质，为各种领域的发展提供有力的支持呀！。
实验一霍尔位置传感器及弯曲法杨氏模量地测定
实验一霍尔位置传感器与弯曲法杨氏模量的测定实验目的1.掌握用米尺、游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜测量长度的方法2.熟悉霍尔位置传感器的特性；3.弯曲法测量黄铜〔或可锻铸铁〕的杨氏模量，并对霍尔位置传感器定标；仪器和用具图1-195型1.铜刀口上的基线 2.读数显微镜 3.刀口 4.横梁 5.铜杠杆〔顶端装有A 集成霍尔传感器〕 6.磁铁盒 7.磁铁〔N极相对放置〕 8.调节架 9砝码图1-2 实验装置的实物照片2、其他用用具米尺，游标卡尺，螺旋测微仪，砝码，待测材料〔一根黄铜、一根可铸锻铁〕 实验原理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 ，如此与这二者相垂直的方向上将产生霍尔电势差H U :B I K U H ⋅⋅= 〔1-1〕〔1-1〕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，如此输出的霍尔电势差变化量为：Z dZdBI K U H ∆⋅⋅⋅=∆ 〔1-2〕 〔1-2〕式中Z ∆为位移量，此式说明假如dZdB 为常数时，H U ∆与Z ∆成正比。
图1-3为实现均匀梯度的磁场，可以如图1-3所示，两块一样的磁铁〔磁铁截面积与外表磁感应强度一样〕相对放置，即N 极与N 极相对，两磁铁之间留一等间距间隙，霍尔元件平行于磁铁放在该间隙的中轴上。
间隙大小要根据测量X 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，提高测量准确度。
假如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。
由此可以将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〔mm 2<〕，这一对应关系具有良好的线性。
实验6 霍尔传感器测杨氏模量
实验6 霍尔传感器测杨氏模量杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的重要物理量，在工程上作为选择材料的依据之一，是工程技术中常用的参数。
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：IB K U H H = (5.2.1)其中H K 为霍尔传感器的灵敏度，单位为T mA mV ⋅。
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：z dzdBIK U H H ∆=∆ (5.2.2) 其中：z ∆为位移量；dzdB为磁感应强度B 沿位移方向的梯度，为常数。
为了实现上述均匀梯度磁场，选用两块相同的磁铁。
磁铁平行相对而放，即N 极相对放置。
两磁铁之间的空隙内放入霍尔元件，并使此元件平行于磁铁，且与两磁铁的间距相等，即霍尔元件放置两磁铁空隙的中心，如图6.1所示。
若间隙中心截面的中心点A 的磁感应强度为零，霍尔元件处于该处时输出的霍尔电势应为零。
当霍尔元件偏离中心沿Z 轴发生位移，由于磁感应强度不再为零，霍尔元件也就有相应电势输出，其大小可由数字电压表读出。
一般地，将霍尔电势为零时元件所处的位置作为位移参考点。
霍尔电势与位移量之间存在一一对应的关系，当位移量较小时（小于2mm ），对应关系具有良好的线性，如图6.2所示。
金属丝杨氏模量的测量实验报告
金属丝杨氏模量的测量实验报告实验目的：本实验旨在通过测量金属丝的杨氏模量，掌握金属丝杨氏模量的测量方法，加深对金属材料力学性能的理解。
实验仪器与设备：1. 金属丝。
2. 悬挂物。
3. 千分尺。
4. 螺旋测微器。
5. 电子天平。
6. 螺旋测微器。
7. 螺旋测微器。
实验原理：杨氏模量是描述材料刚性和弹性的物理量，是材料的一项重要力学性能参数。
实验中，我们利用金属丝的弹性变形来测量其杨氏模量。
当外力作用在金属丝上时，金属丝会发生形变，根据胡克定律，应变与应力成正比。
利用这一原理，我们可以通过测量金属丝的应变和受力情况，计算出杨氏模量。
实验步骤：1. 准备金属丝和悬挂物，将悬挂物挂在金属丝上。
2. 利用千分尺测量金属丝的直径，并记录下来。
3. 用螺旋测微器测量金属丝的长度，并记录下来。
4. 用电子天平测量悬挂物的质量，并记录下来。
5. 施加一定的拉力，测量金属丝的伸长量，并记录下来。
6. 根据实验数据，计算金属丝的应变和应力。
7. 利用应变和应力的关系，计算金属丝的杨氏模量。
实验结果与分析：通过实验测得金属丝的直径为0.5mm，长度为2m，悬挂物的质量为100g，施加拉力后金属丝的伸长量为0.02m。
根据实验数据计算得到金属丝的应变为0.01，应力为100N/m²。
根据应变和应力的关系公式，计算得到金属丝的杨氏模量为2.5×10^11N/m²。
结论：通过本次实验，我们成功测量了金属丝的杨氏模量，并得到了较为准确的结果。
实验结果表明，金属丝的杨氏模量为2.5×10^11N/m²。
这一结果与金属材料的性能参数相符，说明本次实验取得了较好的实验效果。
同时，通过本次实验，我们也加深了对金属材料力学性能的理解，为今后的科研工作和工程实践提供了重要的参考。
实验中可能存在的误差：1. 测量金属丝直径和长度时，仪器的精度和人为操作误差可能会对结果产生影响。
2. 电子天平的测量精度和悬挂物的形状、密度等因素可能会对悬挂物质量的测量结果产生影响。
用磁感应法测量金属丝杨氏模量的方法0
(12)
i =1, 2L
∑
n
2 (ξ i −1 − ξ i −4 ) i
(13)
将霍尔电压的算术平均值代入式(13)得 1 [(V5 − V 2 ) + (V 4 − V1 ) + (V3 − V 0 )] = 3 1 [(0.680 − 0.290 ) + (0.572 − 0.141) + (0.443 − 0.005)] = 0.420 3 用米尺和螺旋测微仪测出金属丝长度L、直径d的数值，并取平均值加上测量误差为 VH = d = (7.06 ± 0.05 ) × 10 −4 计算出的截面积为
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电 子 科 技 大 学 学 报
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V2=(0.280＋0.299)/2=0.290 V3=(0.438＋0.448)/2=0.443
V6 =(0.742＋0.785)/2=0.763 V7 =(0.779＋0.785)/2=0.780
将以上所得平均值 V0 ～V7 和位移值 X1～ X7 描点作出VH ～X 的关系曲线如图4 所示，根据直线方 y1 − y 0 y −y = 2 1 算 出 V 0 ～ V 5 与微位移量 X i ～ X i － 1 的比例系数 K 的值，在剔除非线性 程斜率 k = x1 − x 0 x 2 − x1 段上K6～K10的值，使K值拟合的直线较好，则 K1=(0.141－0.005)/(0.10－0.00)=1.30 K2=(0.290－0.141)/(0.20－0.10) =1.49 K3=(0.443－0.290)/(0.30－0.20)=1.53 K4=(0.572－0.443)/(0.40－0.30)=1.29 K5=(0.680－0.572)/(0.50－0.40)=1.09 取平均值 K 均 =(1.36＋1.49＋1.53＋1.29＋1.09)/5= 1.35±0.002 由逐差公式 ∆ξ =
金属丝杨氏模量的测定
金属丝杨氏模量的测定金属丝杨氏模量的测定是一个重要的物理实验，它用来测量金属材料的弹性性质。
杨氏模量是一个表征材料刚度的物理量，它反映了材料在弹性范围内变形时的抵抗力。
杨氏模量的测定对于金属丝的性能评估以及材料科学的深入研究都具有重要意义。
一、实验原理杨氏模量是指在线性弹性范围内，垂直于材料轴向的单位面积上所承受的拉伸力与材料伸长量之比。
数学表达式为：E = σ / ε其中，E为杨氏模量，σ为应力（单位面积上所承受的拉伸力），ε为应变（材料的伸长量）。
二、实验步骤1.样品准备：选取一段金属丝，长度约数十厘米，直径约数毫米。
用细线将金属丝悬挂起来，让其自然下垂。
2.测量初始长度：使用测量显微镜或读数显微镜，测量金属丝的自然下垂长度（原始长度）。
3.加荷：通过砝码或压力器将一定的重力施加于金属丝的下端，使其产生拉伸形变。
根据所施加的重力，可以计算出应力和应变的关系。
4.测量形变：使用测量显微镜或读数显微镜，测量金属丝在重力作用下的伸长量。
5.数据记录：将不同重力的拉伸形变数据记录在表格中，用于后续的数据分析和处理。
6.数据分析：利用实验数据计算金属丝的杨氏模量。
三、数据处理根据实验数据，利用线性拟合的方法，将应力和应变的关系绘制在直角坐标系中，得到一条直线。
该直线的斜率即为金属丝的杨氏模量。
四、误差分析在实验过程中，可能存在以下误差来源：1.测量误差：由于测量显微镜或读数显微镜的精度限制，可能导致对金属丝长度和伸长量的测量存在误差。
可以通过使用更高精度的测量设备来减小这种误差。
2.加荷误差：由于砝码或压力器的重力不准确，可能导致对金属丝应力的测量存在误差。
可以通过使用更高精度的加荷设备来减小这种误差。
3.环境误差：环境温度和湿度的变化可能影响金属丝的力学性能，从而产生误差。
为了减小这种误差，实验过程中应保持稳定的实验环境。
4.操作误差：由于实验操作不当（如金属丝放置不直、受力不均匀等），可能导致实验结果存在误差。
金属丝杨氏模量的测量实验报告
金属丝杨氏模量的测量实验报告金属丝杨氏模量的测量实验报告引言：杨氏模量是衡量材料刚度和弹性的重要物理量，对于材料的力学性能研究具有重要意义。
本实验旨在通过测量金属丝的应变和应力，计算出金属丝的杨氏模量，并探究不同材料的弹性特性。
实验原理：杨氏模量的定义是材料在单位面积上受到的应力与应变之比。
实验中，我们使用了一根金属丝作为实验样品。
通过施加不同的力，测量金属丝的伸长量，并计算出应变。
同时，利用外力施加装置和测力计，测量金属丝所受到的力，从而计算出应力。
通过应力和应变的关系，我们可以得到金属丝的杨氏模量。
实验步骤：1. 准备工作：根据实验要求，选择合适的金属丝样品，并测量其初始长度和直径。
2. 悬挂金属丝：将金属丝固定在两个支架上，保证其垂直悬挂，并确保金属丝的长度大于支架间距。
3. 施加外力：使用外力施加装置，逐渐增加金属丝的拉伸力，同时记录下对应的伸长量。
4. 测量应变：根据金属丝的伸长量和初始长度，计算出金属丝的应变。
5. 测量应力：使用测力计测量金属丝所受到的拉力，并根据金属丝的直径计算出应力。
6. 计算杨氏模量：根据应力和应变的关系，计算出金属丝的杨氏模量。
实验结果与分析：通过实验测量得到金属丝的伸长量和所受拉力的数据，我们可以计算出金属丝的应变和应力。
根据应力和应变的关系，我们可以绘制出应力-应变曲线，并通过线性拟合得到杨氏模量的数值。
在实验中，我们选择了不同材料的金属丝进行测量，比较它们的杨氏模量。
实验结果表明，不同材料的金属丝具有不同的杨氏模量。
这是因为杨氏模量与材料的组成、结构和晶格等因素密切相关。
例如，钢材的杨氏模量较高，而铝材的杨氏模量较低。
这与钢材的晶格结构紧密、原子间键合强度高有关。
结论：通过本实验，我们成功测量了金属丝的杨氏模量，并比较了不同材料的弹性特性。
实验结果表明，杨氏模量是衡量材料弹性的重要指标，不同材料具有不同的杨氏模量。
这对于材料工程和结构设计具有重要意义。
高中物理实验大全
高中物理实验大全1.简介物理实验是高中物理课程的重要组成部分，通过实际操作来观察、检验和验证物理理论，帮助学生深入理解物理知识。
本文将介绍一些适合高中阶段的物理实验，帮助学生在实践中更好地掌握物理原理。
2.实验一：杨氏模量测定实验实验目的：测定金属丝的杨氏模量。
实验步骤：使用弹簧秤将金属丝悬挂在水平方向，并固定好。
给金属丝施加一定的拉力，测量金属丝的长度变化，并记录相应的载荷。
通过计算，得到金属丝的杨氏模量。
实验原理：根据胡克定律以及杨氏模量的定义公式进行理论推导，与实验数据进行比对，验证理论公式的准确性。
3.实验二：声速测定实验实验目的：测定空气中的声速。
实验步骤：在一定温度条件下，通过测量声波传播的时间和距离，计算得到声速的数值。
实验原理：利用声波的传播特性以及声学中的声速公式，将实际测得的数据带入公式，计算得到声速。
4.实验三：焦距测定实验实验目的：测定凸透镜和凹透镜的焦距。
实验步骤：使用光屏和凸透镜/凹透镜进行实验，通过移动光屏的位置，找到成像最为清晰的位置，并测量此时的屏距和像距，从而计算出凸透镜/凹透镜的焦距。
实验原理：根据透镜成像公式，结合凸透镜和凹透镜的特点，进行实验并验证公式的准确性。
5.实验四：电阻测量实验实验目的：测量电阻的大小。
实验步骤：通过电流表和电压表的测量，计算得到电阻的数值。
实验原理：利用欧姆定律以及串并联电阻的组合原理，根据实验数据计算得到电阻大小。
6.实验五：电磁感应实验实验目的：观察电磁感应现象。
实验步骤：使用线圈和磁铁进行实验，通过改变磁场的变化，产生感应电动势，并观察电流变化。
实验原理：根据法拉第电磁感应定律和楞次定律，通过实验验证这两个定律的准确性。
7.实验六：光的折射实验实验目的：观察光在不同介质中的折射现象。
实验步骤：使用光源和凸透镜进行实验，改变入射角度和介质的折射率，观察折射光线的方向变化。
实验原理：根据光的折射定律，通过实验数据验证定律的准确性。
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(12)
i =1, 2L
∑
n
2 (ξ i −1 − ξ i −4 ) i
(13)
将霍尔电压的算术平均值代入式(13)得 1 [(V5 − V 2 ) + (V 4 − V1 ) + (V3 − V 0 )] = 3 1 [(0.680 − 0.290 ) + (0.572 − 0.141) + (0.443 − 0.005)] = 0.420 3 用米尺和螺旋测微仪测出金属丝长度L、直径d的数值，并取平均值加上测量误差为 VH = d = (7.06 ± 0.05 ) × 10 −4 计算出的截面积为
Jn在x, y两个分量为
J nx = qnµ n E x
Ey = − 即工作电流Ic和霍尔电压VH为 I c = J nx wd VH = E y w 由式(6)、(7)消去Ey、w得出霍尔电压 VH = − 设 则 V H = RH I cB d µn Ic B µ n qn µ 1 R H = − Hn µ n qn µH
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V2=(0.280＋0.299)/2=0.290 V3=(0.438＋0.448)/2=0.443
V6 =(0.742＋0.785)/2=0.763 V7 =(0.779＋0.785)/2=0.780
将以上所得平均值 V0 ～V7 和位移值 X1～ X7 描点作出VH ～X 的关系曲线如图4 所示，根据直线方 y1 − y 0 y −y = 2 1 算 出 V 0 ～ V 5 与微位移量 X i ～ X i － 1 的比例系数 K 的值，在剔除非线性 程斜率 k = x1 − x 0 x 2 − x1 段上K6～K10的值，使K值拟合的直线较好，则 K1=(0.141－0.005)/(0.10－0.00)=1.30 K2=(0.290－0.141)/(0.20－0.10) =1.49 K3=(0.443－0.290)/(0.30－0.20)=1.53 K4=(0.572－0.443)/(0.40－0.30)=1.29 K5=(0.680－0.572)/(0.50－0.40)=1.09 取平均值 K 均 =(1.36＋1.49＋1.53＋1.29＋1.09)/5= 1.35±0.002 由逐差公式 ∆ξ =
VH / mV 1.200
y(x)为输出量；x 为输入量；c0为零位输出；c1为传感器线性灵敏度；
c2,c3,…,cn为待定常数，略去高次项c2=c3 =…=cn =0, 可得到一个近似的线性
0.750
y = c0 + c1 x
若c0=0，则理想的输出特性方程为
(9) (10)
图3
0
2
4 X / mm
外，其他参数可以直接测量。只要测出微位移量Δ L，就能得到杨氏模量值。把被测金属丝挂在钢 梁处，在其下端用螺栓与磁铁板紧固连接，磁铁下方是一个磁场均匀的腔体模块，放入霍尔传感器。 当磁铁板上面增加或减少砝码时，在压力作用下，被测物金属丝伸长( 或缩短)产生微小位移。根据 磁感应原理，磁铁板上下移动使腔体磁场磁路发生变化，霍尔器件输出电压信号，实验原理如图1 所示。 霍尔片的结构如图2所示，图中，d是霍尔片厚度，l是长度，w是宽度，其电流密度为[1]
J n = qnµ n E − µ H J × B
n
(2)
式中
q为电子电荷量； µn和 µHn分别是电子漂移迁移率和霍尔迁移率； E为电场强度； n 为电子浓度。 J nx = qn µ n E x − µ Hn J ny B J ny = qnµ n E y + µ Hn J nx B 当输出极开路时 J ny = 0 (3) (4) (5) (6)
1
实验原理
根据虎克定律，在弹性限度内，物体的胁强和胁变成正比，其杨氏模量为 F L Y= S ∆L
(1)
2002年7月8日收稿 * 男 41岁 大学 助理工程师
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电 子 科 技 大 学 学 报
第 31 卷
式中
F为沿长度方向施加的力；S 为金属丝横截面积；∆L 为金属丝原长，除∆L 须用实验方法测量
第 31 卷 第 4 期 2002 年 8 月
电 子 科 技 大 学 学 报 Journal of UEST of China
Vol.31 No.4 Aug. 2002
用磁感应法测量金属丝杨氏模量的方法
严一民*
(电子科技大学物理电子学院 成都 610054)
【摘要】根据霍尔器件能构成均匀的腔体磁场，提出了一种用磁感应法测量金属丝杨氏模量的方法。通 过导磁铁微移动影响腔体磁路变化确定了霍尔电压与位移函数的关系，计算出了K值。最后将其与拉伸法测量 金属丝杨氏模量的两种测量方法结果值进行了比较：在霍尔器件静态输入－ 输出特性下，所测杨氏模量有较大 改善。 关 键 词 磁感应; TN382; 霍尔器件; TM933.12 位移; 杨氏模量
6
y = c1 x
式中 式中 c1为常数，由此推出在线性段上霍尔电压输出与位移变化为
霍尔电压与位移关系
V H = K∆X
统处理后，再对R值修正可直接用数字毫伏表显示位移值。
(11)
K为比例系数，可用作图法算出K值，如果将霍尔电压模拟信号变为数字信号，经 A/D转换器系
3
实验数据
本文实验中设定砝码为一等，精度±4 ×10−3 kg，每增加 1 kg砝码，以等距伸长0.10 mm 为参考
中图分类号
Method to Measure wire Young’s Modulus by Magnetic Induction Method
Yan Yimin
(College of Physics Electronics, UEST of China Chengdu 610054)
Abstract The uniform cavity magnetic field can be formed by Hall device. This paper presents a method to measure the wire Young’s modulus by means of a magnetic induction approach is presented. Guide magnet small displacement influence is passed to change on distribution of carity magnetic field. The relationship b etween Hall voltage and displacement function is determined. K value is calculated. Finally, a comparetion between the measurement result values by the methods of magnetic induction and stretch is also made. The measured of Young’s modulus has improved greatly under the imput-output characteristic in Hall device. Key words magnetic induction; Hall device; displacement; Young’s modulus 拉伸法( 或光杠杆法)测量金属丝的杨氏模量是一种重要的测量手段。在测量中，由于涉及的手 工测量工具较多( 如望远镜标尺、米尺、游标卡尺、千分尺) ，以及在实验过程中操作人员误差( 视觉 和习惯)影响，则造成测量数值不准确，使测量结果误差偏大。根据磁感应原理，采用霍尔器件设 计的杨氏模量实验仪器能很好地解决上述不利因素，而且结构简单。对于非接触物理量检测，霍尔 传感器有很大优点，其磁灵敏度高、响应时间快、测量精度高，尤其适合对微小位移测量。本文用 实例进行分析，并研究了传感器线性输出特性与位移变化的关系。
标准(在近似的线性直线内考虑 K值为常数)，实验操作分两次完成，所测得的数据如表1 和表2 所示。
表1 次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测出加砝码数据 ∆Xi /mm 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 VH/mV 0.005 0.139 0.280 0.438 0.566 0.679 0.742 0.779 0.789 0.771 0.728 次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 表2 砝码/kg 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 初始点 测出减砝码数据 ∆Xi /mm VH /mV 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0 0.730 0.771 0.791 0.785 0.758 0.681 0.577 0.448 0.299 0.142 0.004
L = 0.487 ± 0.002
1 S = πd 2 4
实验中被测物金属丝受5个砝码的拉力为 F =5×1.00×9.80=4.90＋0.004 把以上各相应的计算值代入下面公式得 Y= 相对误差总和为 ∆Y ∆K ∆L ∆F ∆d ∆V H = + + +2 = Y K L F d VH 0.002 0.002 0.004 0.005 × 10 − 4 0.001 + + + 2× + − = 1.35 0.487 1 7.06 × 10 −4 0.42 0.001 5+0.004 1+0.004+0.001 4−0.002 4=0.86％ 绝对误差为 ∆Y = Y ∆Y 1.96 × 10 11 × 0.86％≈1.69×1011 Y 4 KFL均 πd V H