液壓法測(cè)彈性模量符秀麗

液壓法測(cè)彈性模量符秀麗第一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.了解和研究壓力傳感器的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性及其應(yīng)用。2.理解非平衡電橋電路原理。3.設(shè)計(jì)電子稱(chēng)原理。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡诙?yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三◆應(yīng)變

物體在外部壓力或拉力作用下發(fā)生形變的現(xiàn)象?！魪椥詰?yīng)變

當(dāng)外力去除后，物體能夠完全恢復(fù)其尺寸和形狀的應(yīng)變?！魬?yīng)變式傳感器

利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。工作原理是基于“應(yīng)變效應(yīng)”。即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為“應(yīng)變效應(yīng)”?！魬?yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)：

應(yīng)變式傳感器由彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變片構(gòu)成。工作原理第三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三一根金屬電阻絲，在其未受力時(shí)，原始電阻值為：

當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時(shí)，將伸長(zhǎng)Δl，橫截面積相應(yīng)減小ΔA，電阻率因材料晶格發(fā)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(duì)變化量：電阻應(yīng)變片第五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三測(cè)量電路

直流電橋當(dāng)R0→∞時(shí)，電橋輸出電壓為：

R0當(dāng)電橋平衡時(shí)，Uo=0，則有：

R1R4=R2R3或：

第六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.電阻的變化與電壓的關(guān)系若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4＝ΔR，則有

當(dāng)受應(yīng)變時(shí)：若應(yīng)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(yīng)變片允許功耗的限制，所以要作適當(dāng)選擇。第七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.壓力傳感器的靈敏度S

傳感器在靜態(tài)工作條件下單位壓力所產(chǎn)生的輸出電壓，稱(chēng)為靜態(tài)靈敏度。靈敏度越高，其分辨率也高。如下公式表示：這實(shí)際上就是傳感器輸入輸出特性曲線上某點(diǎn)的斜率。非線性傳感器各處的靈敏度是不相同的，對(duì)于線性傳感器靈敏度則為：第八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三給出設(shè)計(jì)思路，確定實(shí)驗(yàn)步驟，并列出原始數(shù)據(jù)表格。2.對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，給出輸出電壓與重量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并求出該電阻應(yīng)變片直流電橋壓力傳感器的靈敏度S。實(shí)驗(yàn)步驟第九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三液壓拉伸法測(cè)量彈性模量第十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三目錄一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?實(shí)驗(yàn)原理三.實(shí)驗(yàn)裝置四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五.數(shù)據(jù)處理第十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈼钍夏Ａ康奈锢砀拍?，掌握其測(cè)量原理和方法。學(xué)會(huì)用光杠桿測(cè)量微小伸長(zhǎng)量的方法。第十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、胡克定律在外力作用下，固體所發(fā)生的形狀變化稱(chēng)為形變。形變可分為：彈性形變：外力撤除后，物體能完全恢復(fù)原狀的形變。范氏形變：外力較大，撤除后物體不能完全恢復(fù)原狀，而留下剩余形變。實(shí)驗(yàn)原理第十三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三特點(diǎn)：楊氏模量是表征材料性質(zhì)的一個(gè)物理量，僅與材料的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及其加工制造方法有關(guān)。測(cè)量方法：拉伸法、梁的彎曲法、振動(dòng)法、內(nèi)耗法等等，本實(shí)驗(yàn)采用拉伸法測(cè)定彈性模量。二、彈性模量設(shè)物體的原長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S，當(dāng)在長(zhǎng)度方向施加外力F時(shí)，其伸長(zhǎng)(或縮短)ΔL。根據(jù)胡克定律，在彈性限度內(nèi)，單位面積上的垂直作用力F/S（正應(yīng)力）與金屬絲的相對(duì)伸長(zhǎng)ΔL/L（線應(yīng)變）成正比，其比例系數(shù)稱(chēng)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(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、光杠桿裝置及放大原理（1）光杠桿裝置示意圖光杠桿結(jié)構(gòu)示意圖三角形鐵板

光杠桿傾角調(diào)節(jié)架

光杠桿反射鏡

第十五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）光杠桿放大原理示意圖照明標(biāo)尺光杠桿

調(diào)節(jié)反射鏡望遠(yuǎn)鏡－鋼絲的實(shí)際伸長(zhǎng)量；N－放大后的鋼絲伸長(zhǎng)量。第十六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三鋼絲的截面積為

鋼絲伸長(zhǎng)量與標(biāo)尺讀數(shù)的關(guān)系楊氏模量的測(cè)量公式

（3）測(cè)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(zhǎng)度；D－調(diào)節(jié)反射鏡到標(biāo)尺的距離；d－鋼絲的直徑（在鋼絲上6處測(cè)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(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三實(shí)驗(yàn)裝置示意圖液壓加力裝置實(shí)驗(yàn)裝置第十八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.

調(diào)整楊氏彈性模量?jī)x的支架底角螺旋H，使支架鉛直。2.調(diào)節(jié)光杠桿裝置。（1）粗調(diào)：調(diào)整兩平面鏡與望遠(yuǎn)鏡在同一高度。調(diào)整兩平面鏡的傾角及望遠(yuǎn)鏡方位，使得從望遠(yuǎn)鏡上方看去，能在光杠桿反射鏡中看到調(diào)節(jié)反射鏡像中直尺的像。（2）細(xì)調(diào)

3.測(cè)量打開(kāi)電源，待顯示器出現(xiàn)“0.000”后用液壓加力盒調(diào)節(jié)螺旋桿緩慢加力，數(shù)顯拉力從10kg開(kāi)始，每加1kg記錄一次標(biāo)尺讀數(shù)，共測(cè)10或12組數(shù)據(jù)；將液壓螺旋調(diào)節(jié)桿旋至最外，即數(shù)顯拉力指示為“0.000”附近后，關(guān)閉電源；測(cè)量：D——調(diào)節(jié)反射鏡到標(biāo)尺的距離L——鋼絲原長(zhǎng)b——光杠桿腿長(zhǎng)d——鋼絲直徑（測(cè)6次）第十九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三注意事項(xiàng)調(diào)好光杠桿和鏡尺組構(gòu)成的光路后，在測(cè)量過(guò)程中不能再動(dòng)；應(yīng)緩慢增加壓力，加力停之后拉力會(huì)有微小變化，0.5-1分鐘內(nèi)壓力變化最緩慢，適宜測(cè)量；測(cè)量結(jié)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(guān)閉電源。第二十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)表格：所施拉力（kg）n0n1n2n3n4n5n6n7n8n910111213141516171819望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)（cm）2.測(cè)量金屬棒的直徑，千分尺的零點(diǎn)誤差

1.楊氏模量的測(cè)量3.其他物理量的測(cè)量D=；L=；b=；d=第二十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（1）根據(jù)理論公式，數(shù)據(jù)處理對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行線性擬合回歸系數(shù)a