李云伟 霍尔位置传感器法测杨氏模量 论文

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1、霍尔位置传感器法测杨氏模量李云伟王新春（楚雄师范学院楚雄675000）摘要：采用弯曲法测量黄铜和铸铁的杨氏模量，此种方法的关键是测准材料在应力作用下的微小位移。在测量可锻铸铁的杨氏模量时，用读数显微镜测量微小位移，并采用spss软件对测量数据进行分析，对霍尔位置传感器的特性进行了定标。在测量铸铁的杨氏模量时，直接利用霍尔位置传感器特性测量位置的微小变化，得到了较好的实验效果。关键词：杨氏模量；弯曲法；定标；霍尔位置传感器MeasuringYoung'smoduluswithHolzerpositionsensorAbstract:Measuringthe

2、young'smodulusofBrassandcastironbybendingmethod,thekeyofthismethodisthataccuratelymeasuresubtledisplacementofmaterialsunderstressfunction.WhenpeoplemeasuretheYoung'smodulusofmalleablecastiron,theycanbothusereadingmicroscopetomeasuresubtledisplacementanduseSPSSsoftwaretoanalyzemea

3、sureddataaswellasmakeacalibrationforthecharacteristicsoftheHolzerpositionsensor.WhenpeoplemeasuredtheYoung'smodulusofmalleablecastiron,theygotabetterexperimentaleffectbydirectlyusingtheHolzerpositionsensorcharacteristicsmeasuringtinychangesinposition.Keywords:young'smodulus;bendi

4、ngmethod;calibration;Holzerpositionsensor.引言杨氏模量是工程材料的一个重要物理参数[6]，它是标志材料抵抗弹性形变能力的重要物理量，是选定机械构件材料的依据之一，在工程上也作为选择材料的依据[1]。固体材料杨氏模量的测量是综合大学和工科院校物理实验中必做的实验之一[1]。该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。测量杨氏模量有多种方法，比如利用动态法测杨氏模量[13]，拉伸法测杨氏模量[8]，驻波法测杨氏模量[15]，弯曲法测杨氏模量等[14]。而霍尔位置传感器法测杨氏模量，它

5、是在弯曲法测量杨氏模量的基础上，对实验装置和实验方法进行了改进，可以改进传统梁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。使得测量的数据更精确，测量的速度更快，利用霍尔位置传感器测量微小位移，实现了力学量转化为电学量测量，可使学生了解和掌握微小位移的非电量电测新方法，提高了测量精度和测量速度。且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[1]。所以用霍尔位置法测定固体的杨氏模量有着重要的实际意义。IX霍尔位置传感器法是在弯曲法的基础上

6、，对实验装置的方法进行了改进，不仅具有弯曲法的思想内容，也有它独具一格的地方：它是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，使得操作简便，实验速度得到了提高。1实验仪器1.1实验装置(1)霍尔位置传感器测杨氏模量装置一台,包括底座固定箱,读数显微镜,95型集成霍尔位置传感器,磁铁两块,铜板和冷轧板,砝码等。其主体装置如图1-1所示[1](2)霍尔位置传感器输出信号测量仪(包括0-2000mv直流数字电压表)[1](3)米尺,游标卡尺,螺旋测微器[1]图1—1实验装置简图[11.铜刀口上的基线；2.读数显微镜；3.刀口；4.横梁

7、；5.铜杠杆（顶端装有95A型集成霍尔传感器）；6.磁铁盒；7.磁铁（N极相对放置）；8.调节架；9.砝码1.2仪器的安装与调试（1）取下包装箱，旋开固定在底座箱上的5mm螺栓，向上移去露出主体部件。取出磁铁、读数显微镜，然后固定在各自调节架上，样品（铜板和冷扎板）安放在台面板上。其余部件装在软装袋内，包括：10.0g砝码8块、20.0g砝码2块、铜杠杆一套（包括集成霍尔传感器、铜刀口支点、圆柱体支点、三芯插座及引线）、砝码铜刀口一件（有基线）、砝码座一只、底座箱水平调节螺丝三个[1]。（2）将有调节水平的螺丝旋在底座箱上，然后将实验装置放在底座箱上，并

8、且旋紧固定螺丝四只，以免台面板变形[1]。IX（1）将横梁穿在砝码铜刀口内，安放