霍爾效應(yīng)在金屬楊氏模量測(cè)定中的應(yīng)用 (孟慶云)

1、霍爾效應(yīng)在金屬楊氏模量測(cè)定中的應(yīng)用固體材料楊氏模量是綜合性大學(xué)和工科院校物理實(shí)驗(yàn)中必做的實(shí)驗(yàn)之一。該實(shí)驗(yàn)可以學(xué)習(xí)和掌握基本長(zhǎng)度和微小位移量測(cè)量的方法和手段，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。楊氏模量實(shí)驗(yàn)儀儀器是在彎曲法測(cè)量固體材料楊氏模量的基礎(chǔ)上，加裝霍爾位置傳感器而成的。通過(guò)霍爾位置傳感器的輸出電壓與位移量線形關(guān)系的定標(biāo)和微小位移量的測(cè)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微位移測(cè)量技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)。本實(shí)驗(yàn)介紹一種近年來(lái)發(fā)展的先進(jìn)的霍爾位置傳感器，利用磁鐵和集成

2、霍爾元件間位置的變化輸出信號(hào)來(lái)測(cè)量微小位移，該項(xiàng)技術(shù)已被用于梁的彎曲法測(cè)楊氏模量的實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉霍爾位置傳感器的特性以及學(xué)會(huì)對(duì)霍爾位置傳感器定標(biāo)；2.通過(guò)微小位移測(cè)量并使用彎曲法測(cè)量黃銅和可鍛鑄鐵的楊氏模量；實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器讀數(shù)顯微鏡、SS495A型集成霍爾位置傳感器、磁鐵兩塊、砝碼等圖1實(shí)驗(yàn)裝置a.銅刀口上的基線b.讀數(shù)顯微鏡c.刀口d.橫梁e.銅杠桿（頂端裝有SS495A型集成霍爾傳感器）f.磁鐵盒g(shù).磁鐵（N極相

3、對(duì)放置）h.三維調(diào)節(jié)架i.砝碼實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1、霍爾元件置于磁感強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，在垂直于磁場(chǎng)方向通以電流I，則與這二者垂直的方向上將產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差：HU3數(shù)顯微鏡內(nèi)十字刻度線吻合，記下初始讀數(shù)值。（5）逐次增加砝碼（每次增加10g砝碼），相應(yīng)從讀數(shù)顯微鏡上讀出梁的彎曲位移MiZi及數(shù)字電壓表相應(yīng)的讀數(shù)值（單位mV），將其記錄在表1中。然后再計(jì)算出相應(yīng)的彎曲Ui位移變化量及相應(yīng)電壓值變化量填寫在表2中，最后計(jì)算出霍爾位置傳感器的系數(shù)i

4、Z?Ui?，取其平均值確定，從而進(jìn)行定標(biāo)。iiiZUK???KgM010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.00mmZmVU0表1gM10.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.00mmZi?mVUi?表2（6）測(cè)量橫梁兩刀口間的長(zhǎng)度及測(cè)量不同位置橫梁寬度和橫梁厚度，橫梁寬度dba和橫梁厚度各測(cè)量五次取平均值。ba（7）將所測(cè)數(shù)值與按公式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果取平均值為黃銅材料