微小形变的电测法

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实验420微小形变的电测法

实验420微小形变的电测法

实验4-20 微小形变的电测法一、实验目的1.掌握电测法的基本原理和方法。

2.学会使用电测仪器测量微小形变。

3.观察和分析物体在受力作用下的形变情况。

二、实验原理电测法是一种利用电阻的变化来测量物体形变的方法。

当物体发生形变时,其内部的应力也会发生变化,这会导致物体的电阻值发生变化。

通过测量电阻值的变化,可以推算出物体的形变量。

本实验采用电桥法进行测量,将待测电阻接入电桥中,当电阻值发生变化时,电桥的输出电压也会发生变化,从而得到电阻值与形变量之间的关系。

三、实验步骤1.准备实验器材:电阻应变片、加力装置、电源、电桥、放大器和记录仪等。

2.将电阻应变片粘贴在待测物体上,并将其接入电桥中。

3.调整电源和放大器,使记录仪的灵敏度达到要求。

4.对物体施加力,观察记录仪上的电压变化情况。

5.改变力的大小,重复步骤4,得到多组数据。

6.对实验数据进行处理和分析,得到物体形变与电压变化之间的关系。

四、实验结果与分析1.实验结果:在实验过程中,我们得到了多组电压变化的数据。

这些数据反映了物体在不同受力作用下的电阻变化情况。

通过分析这些数据,我们可以得到物体形变与电压变化之间的关系。

2.结果分析:根据实验数据,我们可以得出以下结论:当物体受到力的作用时,其内部的应力发生变化,导致物体的电阻值发生变化。

通过测量电阻值的变化,可以推算出物体的形变量。

这种方法具有较高的灵敏度和精度,可以用于测量微小形变。

五、实验结论通过本实验,我们掌握了电测法的基本原理和方法,学会了使用电测仪器测量微小形变。

实验结果表明,当物体受到力的作用时,其内部的应力发生变化,导致物体的电阻值发生变化。

通过测量电阻值的变化,可以推算出物体的形变量。

这种方法具有较高的灵敏度和精度,可以用于测量微小形变。

同时,我们也发现这种方法在测量过程中受到多种因素的影响,如电源稳定性、环境温度和湿度等。

因此,在实际应用中需要注意消除这些因素的影响,以提高测量精度。

微小位移的电测法

微小位移的电测法

第21卷 第4期2002年12月延安大学学报(自然科学版)Jou rnal of Yanan U n iversity (N atu ral Science Editi on )V o l .21 N o.4D ec .2002微小位移的电测法Ξ任新成(延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000)摘 要:将非电量测量转化为电量测量可以极大地提高对非电量测量的技术指标。

微小位移的精确测量在诸多实验中均有重要的意义,为此,提出了若干种测量微小位移的电测法。

关键词:微小位移;电容式测量;电感式测量;霍尔元件;电阻应变片;非平衡电桥中图分类号:O 441.5 文献标识码:A 文章编号:10042602X (2003)022******* 长度量通常是采用米尺、游标卡尺、螺旋测微计等机械的方法进行测量的,但在一些特殊情况下的微小位移、微小形变(均为长度量),用这些传统的测量长度的仪器测不准、甚至测不出。

近年来由于非电量电测法的迅速发展,加上有时又要进行自动测量或非接触测量,电测法显示出极大的优越性,因而广泛应用于非电量的测量和控制中。

长度量电测法就是将长度的变化转换成各种电学量进行测量,可以用电容式位移测量、电感式位移测量、霍尔元件、电阻应变片等来测量微小位移。

1 电容式位移测量如图1所示,图中P 、P ′为两块长平行板,中间插有一块介电常数为ΕΧ的长条,从而组成具有某一物质材料的电容器。

当中间的长条块在平行板内移动(拔出或插入)△l 时,电容的变化量与平行板间充满介质的程度(ΕΧ・△l )有关,即[1]图1△C =Ε0ΕΧA d=Ε0ad(ΕΧ △l )(1)式中,Ε0为真空介电常数,ΕΧ为某介质的介电常数,A为充满介质部分的有效面积(a ・△l ),d 为两平行板间的距离。

当ΕΧ确定后,影响△C 值的仅是与微小位移△l 有关的量,△C 的变化可通过非平衡交流电桥测出。

由于式(1)中的位移△l 与△C 在小范围内呈线性关系,所以式(1)可写成△C =R m △l(2)式中,R m =Ε0ΑΕΧ d 。

微小形变的电测法

微小形变的电测法

实验4-20 微小形变的电测法
一、画出实验电路图
二、测量公式及式中各量的物理意义
三、预习自测题
1.电阻应变片作为一种传感器,可将转换成。

2.本实验用电桥测量应变片的阻值,以实现对微小形变的测量。

应变片作为电桥的一个桥臂,粘贴在悬臂梁的端,为了补偿因温度改变而引起的应变片阻值的变化对电桥平衡的影响,另用一相同的应变片作为相邻桥臂,贴在固定端,以进行温度补偿,称其为。

3.用电桥测电阻时,应特别注意选取与待测电阻相邻的臂作为测量臂,其它两臂作比
率臂,比率最好取 ,同时,应使电桥具有适当的灵敏度。

所谓灵敏度适当,是指在电桥平衡后,调节微调电阻箱最小步进值时,电流计偏转应有 的可观察变化。

5.当微调电阻箱的旋纽均置0时,其初始阻值为 欧姆。

四、原始数据记录
应变片灵敏度系数K = 2.2503.0± 应变片初始电阻R x = Ω (即无负载时的值)
原始数据记录表 (测量条件:I = mA , S = 格/Ω)。

微差测量法

微差测量法

微差测量法介绍微差测量法是一种用于测量微小变化的量测方法。

它广泛应用于各个领域,如工程、物理、地质、生物等。

微差测量法基于测量对象与参考对象之间的微小差异,通过精密的仪器和技术手段进行测量和分析。

优势微差测量法具有以下优势: 1. 高精度:微差测量法可实现亚微米、纳米甚至更高精度的测量,满足对于微小变化的高精度要求。

2. 非接触式:微差测量法不需要与测量对象直接接触,避免了触碰对测量结果的影响,同时也更适用于对脆弱物体或无法接触的物体进行测量。

3. 快速高效:微差测量法可快速获取测量结果,提高了工作效率。

4. 多功能:微差测量法可应用于多种物理量的测量,如长度、位移、形变、温度等。

原理微差测量法的原理基于以下几个方面: ### 1. 干涉原理干涉原理是微差测量法的核心原理之一。

干涉通过光、声波或电磁波等的叠加来实现测量对象与参考对象之间微小差异的测量。

通过观察干涉现象的变化,可以获得被测量物体的微小变化信息。

2. 位移传感器位移传感器是微差测量法中常用的测量设备之一。

位移传感器可以精确地感知测量对象的微小位移或形变,并将其转化为电信号进行测量和分析。

常见的位移传感器包括激光位移传感器、电容位移传感器、压电传感器等。

3. 数据处理与分析微差测量法不仅要求高精度的测量仪器,还需要进行精确的数据处理与分析。

通过采集传感器输出的信号,结合合适的算法和计算方法,可以准确地获取测量对象的微小变化信息。

常用的数据处理与分析方法包括滤波、拟合、积分等。

应用领域微差测量法在各个领域中有着广泛的应用,包括但不限于以下几个方面: ### 1. 工程领域微差测量法被广泛应用于工程领域中的结构监测、变形分析等工作。

例如,可以通过微差测量法监测建筑物、桥梁等结构物的位移变化,及时发现问题并采取相应的措施。

2. 物理研究在物理研究中,微差测量法可以用于测量光学、声学、电磁等物理量的微小变化。

例如,可以通过干涉测量法研究光学中的干涉现象,获取光学元件参数的微小变化。

pcba变形量测量方法

pcba变形量测量方法

pcba变形量测量方法PCBA(Printed Circuit Board Assembly)是指印刷电路板组装,是电子产品制造中至关重要的一环。

在PCBA制造过程中,变形量的测量是一个重要的步骤,可以帮助我们了解PCBA在制造过程中是否发生了变形,以及变形的程度。

本文将介绍几种常用的PCBA变形量测量方法。

一、光学显微镜测量法光学显微镜是一种常用的PCBA变形量测量工具。

通过放大镜头观察PCBA表面的形变情况,可以直观地了解变形的情况。

在测量过程中,可以使用标尺或者测距软件来测量变形的尺寸。

光学显微镜测量法可以测量较大的变形量,但对于微小的变形量可能不够敏感。

二、电子显微镜测量法电子显微镜是一种高分辨率的显微镜,可以观察到微小的变形情况。

通过电子显微镜的放大功能,可以清晰地观察到PCBA表面的微观变形情况。

在测量过程中,可以使用电子显微镜配套的测量软件进行变形量的测量。

电子显微镜测量法具有较高的精度和分辨率,可以准确地测量微小的变形量。

三、轮廓仪测量法轮廓仪是一种常用的PCBA变形量测量工具。

通过轮廓仪可以测量PCBA表面的轮廓,从而得到变形的尺寸。

在测量过程中,可以通过对比实际PCBA和设计PCBA的轮廓,来确定变形的程度。

轮廓仪测量法具有较高的精度和重复性,可以准确地测量变形量。

四、应变计测量法应变计是一种常用的变形量测量工具。

通过将应变计粘贴在PCBA表面,当PCBA发生变形时,应变计会产生应变,通过测量应变的变化,可以得到变形量的大小。

在测量过程中,需要注意应变计的粘贴位置和方向,以确保测量的准确性。

应变计测量法可以测量微小的变形量,但需要专业的设备和技术支持。

五、光栅测量法光栅是一种通过光的干涉来测量物体形变的方法。

通过将光栅粘贴在PCBA表面,当PCBA发生变形时,光栅上的光条纹也会发生变化,通过测量光条纹的变化,可以得到变形量的大小。

光栅测量法具有较高的精度和重复性,可以准确地测量变形量。

微小形变的电测法——一种培养学生综合设计能力的实验

微小形变的电测法——一种培养学生综合设计能力的实验

微小形变的电测法——一种培养学生综合设计能力的实验樊英杰;曹昌年【摘要】Through the design and analysis of the "Small deformation of the electrical method" experiment, this paper guides students to develop their own physics experiments using comprehensive design abilities and scientific literacy.%通过对“微小形变的电测法”实验的设计与分析,引导学生利用物理实验培养自己的综合设计能力和科学素养.叙述了微小形变电测法的原理和实现方法.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2011(028)008【总页数】3页(P47-49)【关键词】微小形变;电测法;电阻应变片;综合设计能力【作者】樊英杰;曹昌年【作者单位】西北工业大学明德学院,陕西西安710124;西北工业大学理学院,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】O4-33为了适应科学技术迅猛发展的需要,高等工科院校培养的人才不但必须具备坚实的理论基础,而且还必须具备出色的科学实验研究能力和勇于开拓的创新精神。

“以不同时期科学家创造性的产物为内容的基础物理实验在培养学生的动手能力和科学素养方面独占鳌头;以开拓创新精神为主导,以创造性思维方法为主线的“设计性物理实验”在培养学生的创新意识和想像力方面独占优势;以直接进入前沿课题,快速获取研究成果为目的的“研究性物理实验”在培养学生的科学探索精神和创业精神方面更有独到之处。

因此,利用物理实验这一独特的三段式教学优势对大学生进行分阶段、分层次、分梯度的严格训练和精心教育是扎实、快速、高效率培养高素质人才的好方法之一”[1]。

“微小形变的电测法”实验就是一个可以很好地对学生进行综合设计能力培养的范例。

研究物体微小形变的方法

研究物体微小形变的方法
研究物体微小形变的方法有很多种,以下是其中几种常见的方法:
1. 光杠杆法:利用光杠杆原理,可以将微小的形变转化为可测量的光程差。

具体方法是将待测物体放在光杠杆上,通过测量光杠杆的转角来计算物体的微小形变。

2. 应变片法:应变片是一种能够测量物体应变的传感器。

将应变片粘贴在待测物体上,当物体发生形变时,应变片的电阻值会发生变化,通过测量应变片的电阻变化可以计算出物体的微小形变。

3. 激光干涉法:利用激光干涉原理,可以测量物体的微小形变。

具体方法是将激光束分成两束,一束照射在待测物体上,另一束作为参考光。

当物体发生形变时,两束光的干涉条纹会发生变化,通过测量干涉条纹的变化可以计算出物体的微小形变。

4. 磁共振成像法:磁共振成像技术可以用于测量物体的微小形变。

通过测量磁共振信号的相位或频率变化,可以计算出物体的微小形变。

5. 数字图像相关法:数字图像相关法是一种基于数字图像处理的非接触式测量方法。

通过对物体表面的数字图像进行分析,可以计算出物体的微小形变。

以上是几种常见的研究物体微小形变的方法,不同的方法适用于不同的情况,可以根据具体需求选择合适的方法。

AFM


Tapping Mode(半接触式)
---- Phase Imaging(相位成像) • Lignin component appears bright in phase image • Phase image highlights cellulose microfibrils
Height
3µ scan m
30µ scan m
Contact Mode(接触式)
----LFM(横向力显微镜)
Contact Mode(接触式)
----LFM(横向力显微镜)
AFM工作模式
----NonContact Mode(非接触式)
在非接触模式中,针尖在样品表面的上方振动,始终不与 样品接触,探测器检测的是范德华作用力和静电力等对成像 样品没有破坏的长程作用力。 当针尖和样品之间的距离较长时,分辨率要比接触模式和 轻敲模式都低。这种模式的操作相对较难,通常不适用于在 液体中成像,在生物中的应用也很少。
NonContact Mode(非接触式)
----EFM(电场力显微镜)
电场力模式下的饱和三极管图像
NonContact Mode(非接触式)
----MFM(磁场力显微镜)
NonContact Mode(非接触式)
----MFM(磁场力显微镜)
High frequency data tracks overwritten with low frequency periodic signal
名 称
STM
AFM MFM
基本 原 理
工 作环 境
分 辨 率
1Å 0.1Å
~ 1Å ~ 10 nm nm级 数十 nm 100nm nm 数百
(横向) (纵向)

两种关于测量微小形变的简易方法

两种关于测量微小形变的简易方法1.液柱变化方法:如图甲,在一个啤酒瓶中盛满水盖上橡皮塞,塞中插入一根很细的玻璃管,当手压瓶壁使瓶产生微小体积变化,由于液体具有不可压缩性,当瓶的容积变化时,原先瓶中的部分液体就在截面很小的玻璃管中上升很大的高度,从而将瓶的微小形变显示出来了。

2.悬挂金属丝的微小形变观察法:如图乙所示,取一根长约 1 m 的铜丝,上端固定在支架上,下端悬挂一个小砝码,在铜丝下端偏上位置,用金属胶粘上一块小齿条c (齿条可以用铜块锉出齿痕),再找一个小齿轮b (也可以用塑料加工而成),齿轮用轴固定在支架上,在齿轮上粘上一个纸做的指示方向的箭头d ,然后将铜丝与齿轮啮合,让齿条与齿轮靠紧,这样齿条上下运动时便会带动齿轮转动,指针便会有明显转动。

当铜丝下的悬挂物增加时,铜丝有微小的伸长,这时指针会逆时针转过一个较大的角度。

从而显示微小形变。

在技术中通常也是通过测量微小形变来检测力。

一般叫做实验应力分析法。

常用的有电学方法、光学方法可是声学方法等。

电学方法中最常用的是电阻应变计。

形变量跟原长的比值叫做应变。

这了测出应变大小可以将应变转换成电阻的变化,测出电阻的变化就知道应变的大小。

这种测量的方法起源于19世纪,当时W 汤姆生对金属丝进行拉伸试验时,发现金属丝的应变和电阻变化有一定的函数关系,从而启发人们创造了电阻应变仪。

如图丙所示是一种箔式应变计。

将铜镍合金或镍铬合金的薄片刻蚀成曲折形,装上两根引出线,将它用粘结剂粘在待测构件上,并加热固化,这时应变计将随构件形变而发生形变,形变时长度发生变化,导致电阻发生变化,从而使电流变化,这个电流经应变仪放大,在记录器上加以记录,从而测得应变的大小,电阻应变仪有各种形式,在机械、化工、土建、航空等结构试验中应用广泛。

除了电阻之外,还有电容、电感等传感器组成的测试仪。

DIS 实验中的测力探头,就是一种用电学方法测应力的传感器。

光学方法通常叫做光弹性法。

改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量

改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量介绍迈克尔逊干涉仪测量微小形变量的方法,根据现有实验条件,对迈克尔逊干涉仪进行改装,然后用改装的迈克尔逊干涉仪在一定的温度变化范围内对黄铜的热膨胀伸长量进行实验测量,对得到的实验结果与理论值进行比较,得到了比较好的实验结果,为读者提供一个参考。

标签:迈克尔逊干涉仪;改装;测量;微小形变量引言微小形变量的测量技术是很多工程技术中选择材料的一个重要的技术指标,它是从事热工机械、建筑工程设计、通信工程安装及各种新型复合材料研制等工作的科技人员经常要参考和测量的重要物理参数。

测量微小形变量的方法众多,有千分表法[1]、光杠杆法[2]、霍尔传感器法[3]、迈克尔逊干涉法[4]等。

关于微小形变量的测量,许多研究者对各种实验方法进行改善,能很好的进行微小形变量的测量,亦取得了较好的测量效果。

我们在众多方法中,选取迈克尔逊干涉法,对迈克尔逊干涉仪进行改装,测量黄铜在一定的温度变化范围内的热膨胀伸长量,得到比较好的结果。

3 改装的迈克尔逊干涉仪测量微小形变量3.1迈克尔逊干涉仪的改装。

在文献[4]介绍的迈克尔逊干涉仪的基础上对它进行改装,使反光镜M1脱离精密丝杆,自由滑动于导轨上。

在反光镜M1后面用铁架台和支撑杆固定一个带进出气口的塑料水槽,水槽的左端开个小孔,以便黄铜可以伸出来。

右端将瓷砖片粘在水槽的内壁上,同时用一个铁块顶住水槽外壁,目的是尽可能减小黄铜受热伸长时受到水槽形变的影响。

在水槽中固定一个小木块,用以支撑黄铜在水槽中的平衡。

将黄铜从开的小孔伸入水槽中,露出的一小部分紧贴反光镜M1的底座,水槽的上面开个小孔,把温度计伸入其中,以检测水槽内的温度,将其用铁架台上的一根可移动横杆固定。

将带橡胶塞的锥形瓶装一半左右的水(水不宜装的太满,防止加热时气密性不好,瓶口炸裂),墊上石棉网,置于加热炉上,用加热炉给加热锥形瓶中的水加热,使水蒸气通过导管进入水槽中,使黄铜受热,如图2所示。

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实验4-20 微小形变的电测法
一、画出实验电路图
二、测量公式及式中各量的物理意义
三、预习自测题
1.电阻应变片作为一种传感器,可将转换成。

2.本实验用电桥测量应变片的阻值,以实现对微小形变的测量。

应变片作为电桥的一个桥臂,粘贴在悬臂梁的端,为了补偿因温度改变而引起的应变片阻值的变化对电桥平衡的影响,另用一相同的应变片作为相邻桥臂,贴在固定端,以进行温度补偿,称其为。

3.用电桥测电阻时,应特别注意选取与待测电阻相邻的臂作为测量臂,其它两臂作比率臂,比率最好取,同时,应使电桥具有适当的灵敏度。

所谓灵敏度适当,是指在电桥平衡后,调节微调电阻箱最小步进值时,电流计偏转应有的可观察
变化。

5.当微调电阻箱的旋纽均置0时,其初始阻值为 欧姆。

四、原始数据记录
应变片灵敏度系数K = 2.2503.0± 应变片初始电阻R x = Ω (即无负载时的值)
原始数据记录表 (测量条件:I = mA , S = 格/Ω)。

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