微小长度综合测量试验.docx

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1、微小长度综合测量实验(FB201型微小长度测量系统实验讲义杭州精科仪器有限公司制造微小长度的测量实验长度的测量方法多种多样，根据测量对象的不同，采用简单、实用的测量方法，既方便，又能达到精确的测量目的与要求，这是最好不过的了。对于微小长度，除了能进行测量外，关键问题是测量方法要能满足测量精度要求，本实验将常用的微小长度测量实验装置有机的组合在一起，以利于学生较全面了解微小长度的诸多实验方法，通过对多种不同实验方法的使用比较，从中得出最适合于测量对象的实验方法，启发学生在遇到新实验、新课题时，学会多动脑筋、从不同的角度考虑分析问题，从而总结出解决问题的

2、最佳方法。1•双光柵实验裳置；兀去用半导体撤光器：3•光杠杆固定座；孔军尔传感需支点：5•弹簧：阮压阻力敏传感器；了+千分尺；乱读数显微镜；罠空气劈尖装置；H）.半导体澈光器及扩束镜（:带滤波装

3、U浏微目镜系统；□.霍尔电压测试做伏表；U.胡克宦律测量微伏表；14.或光栅驱动电流表；15.XX光栅驱动信号频率计：M•仪器电源开关；1=电沥插座；13•胡克律定信号输入插座；Vh霍尔电压输入插座；20^光电源输出插座；2匚光谑玻器电源插座；双光栅耳机插座；23.Y1MJS；型.¥2插座；25.X®座：".音叉驱动信号插座：2■•拍频信号拯座-图1BB20

4、1B型微小长度测量系统实物照片及功能分布实验一、用多种方法测量微小的长度变化量【实验目的】1.用千分尺控制、调节弹簧的拉伸长度，用以设置微小的长度变化量;2.用千分尺测量弹簧的微小伸长量；3.用测微目镜系统测量弹簧的微小伸长量；4.用霍尔传感器测量弹簧的微小伸长量；5.用弹簧秤（压阻力敏传感器）测量弹簧的微小伸长量；【实验内容】1.如图1所示，先将实验系统安装调整到位，把各传感器连接线接到实验仪的相应插座,6接通电源开关。1.利用千分尺，把弹簧调节到适当位置后，把千分尺的读数调节到零位（或接近零的极小数值，记下初读数）；注意要通过保护螺栓调节。这时候

5、，其它几个传感器与弹簧下面的平台联动，同样要预先调节到零位（或处于初值位置）。2.记下测微目镜的初读数；3.把弹簧秤（压阻力敏传感器）指示仪表微伏表读数调到零；4.把霍尔传感器指示仪表微伏表读数调到零；5.利用千分尺，把弹簧调节到一个新的位置，记下千分尺的读数变化量，即是弹簧的伸长量；6.测微目镜的读数变化量应该与千分尺的读数变化量相同，同样是弹簧的伸长量；7.观察弹簧秤、霍尔传感器的读数变化值，与弹簧的伸长量比较，于是可以得到弹簧秤和霍尔传感器的灵敏度，于是完成了这两款传感器的定标；8.这样，这几种传感器就可以用于微小长度测量实验了。测量数据记录表

6、初读数12345千分尺（mm）弹簧秤（（MV）霍尔传感器（PV）测微目镜（mm）实验二、用光杠杆测量微小的长度变化本实验介绍了一种测量微小长度变化的实验方法。通过本实验可以看到，以对称测量法消除系统误差的思路在其他类似的测量中极具普遍意义。在实验装置上的光杠杆镜放大法，由于它的性能稳定、高精度，而且是线性放大，所以在设计各类测试仪器中得到广泛的应用。【实验目的】1.掌握“光杠杆”测量微小长度变化的原理。2.学习用光杠杆望远镜系统测量弹簧的微笑伸长量。【实验原理】图1光杠杆镜的示意图图2光杠杆与望远镜系统的工作原理图本实验在此用来测定弹簧的微小伸长量，

7、与实验一相同，利用千分尺控制调节弹簧的伸长，当变化量非常微小时，为了精确测量这一微小变化量厶L,用常规的测量方法很难6精确测量，需要采用一种合适的测量方法。本实验将采用“光杠杆”放大法来测定这一微小的长度改变量.Lo光杠杆镜如图1所示，其平面镜下面的两个脚a1,a2作为支点放在实验系统的固定小平台上，光杠杆镜的横杆b（长度可调节）的末端0作为支点放在实验系统与弹簧联动的移动小平台上，弹簧长度的改变，小平台跟随上下同步移动，即小平台的上下位移量即是弹簧的伸长量。图2是光杠杆镜测微小长度变化量的原理图。当0支点随平台向下移动，将改变M平面镜的法线的方向，

8、使得调节好的位于图右侧的望远镜看M镜中标尺像的原有读数为⑴；光杠杆镜的位置变为虚线所示，此时望远镜上看到的标尺像的读数变为n2o读数变化则为也n=n1-n2。由光路可逆可以知道，心n对光杠杆镜的张角应为2。。从图2中用几何方法可以得出：ALtq日&6=—b(1)□2—也ntg2TV(2)DD将（1）式和（2）式联立后得：AL二:b仙(3)这样，弹簧的微小伸长量二L,对应光杠杆镜的角度变化量■'，而对应的光杠杆镜中标尺2D式中也n=n2-ni，相当于光杠杆镜的长臂端D的位移。2D其中的叫做光杠杆镜的放大倍数，由于D••b，所以「山■：L，从而获得对b微

9、小量的线性放大，提高了L的测量精度。这种测量方法被称为放大法。由于该方法具有性能稳定、精度高，而且是线性放大