示波器霍尔传感器实验

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1、一电磁学实验——示波器的使用示波器（阴极射线示波器）是一种用途广泛的基本电子测量仪器，可以观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实践应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量及它们随时间作周期性变化的过程都可以用示波器来观测。1.示波器的结构与原理示波器的主要部分有示波管、扫描发生器和整步电路、垂直Y和水平X放大器、电源四部分组成，基本结构如下图1图1示波器的组成示波管是电子示波器的核心，是一个高真空度的静电控制束的

2、电子束玻璃管。如图2所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。图2示波管2.测电信号的频率和电压用低频信号发生器作为信号源，分别输入不同频率和电压的正弦波，用示波器分别测量其电压和频率。以信号源本身的示值为准，比较用示波器测得的结果。表1正弦波数据信号源电压的测量频率的测量电压（v）频率（Hz）格数（div）分度值（v/div）峰峰值（v）有效值（v）格数（div）

3、分度值（ms/div）周期（ms）频率（Hz）16.0320.03.4517.06.016.20.53.1322.5826.0102.13.4517.06.019.819.8102.0435.2600.43.0515.05.33.30.51.65606.063.观察利莎如图形如果示波器的X、Y轴同时输入的都是正弦交流信号电压，荧光屏上亮点的轨迹将是两个相互垂直的简谐振动合成的结果。特别当两个正弦交流信号电压的频率相等或成简单整数比时，亮点的轨迹为一稳定的曲线，这种合振动的图形称为利莎如图形。当Y轴方向的正弦电压UY的频率为fY，

4、X轴方向的正弦电压UX的频率为fX时，则利莎如图形与频率比关系为：（1）式中：是设想的水平线与利莎如图形相切的切点个数，是设想的竖直线与利莎如图形相切的切点个数。表2利莎如图形与频率比的关系1：11:22:3利莎如图形（Hz）434.7387.5467.6（Hz）434.9774.9701.5根据利莎如图形还可以计算两正弦波信号的相位差，见左图3令，，则y与x的相位差为。假设波形在X轴线上的截距为2x0，则对X轴上的P点因而，所以。则图3相位差或（2）智能数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其

5、使用日益普及。二力、热学实验——光杠杆和梁弯曲法测金属杨氏模量杨氏模量(Young'smodulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，它是沿纵向的弹性模量，也是材料力学中的名词。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(ThomasYoung,1773-1829)所得到的结果而命名。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。1.梁弯曲法测金属杨氏模量①霍尔位置

6、传感器霍尔元件置于磁感应强度为的磁场中，在垂直于磁场方向通以电流，则与这二者相垂直的方向上将产生霍尔电势差：（3）（3）式中为元件的霍尔灵敏度。如果保持霍尔元件的电流不变，而使其在一个均匀梯度的磁场中移动时，则输出的霍尔电势差变化量为：（4）（4）式中为位移量，此式说明若为常数时，与成正比。②杨氏模量杨氏模量测定仪主体装置如下图所示,在横梁弯曲的情况下，杨氏模量可以用下式表示：（5）（5）式中：为两刀口之间的距离，为所加砝码的质量，为梁的厚度，为梁的宽度，为梁中心由于外力作用而下降的距离，为重力加速度。图4霍尔位置传感器其中：1

7、.铜刀口上的基线2.读数显微镜3.刀口4.横梁5.铜杠杆（顶端装有型集成霍尔传感器）6.磁铁盒7.磁铁（极相对放置）8.调节架9.砝码③实验数据表3黄铜样品的数据M/g0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.00Z/mm2.0752.1752.3282.4782.5832.7782.908U/mv087180276356447526图5M-U-Z曲线表4黄铜的规格数据d刀口距离/cm22.9822.8923.0222.96a梁宽/mm0.9820.9810.9780.979b梁宽/cm2.2802.264

8、2.2902.272用直尺测量横梁的长度d，游标卡尺测其宽度b，千分尺测其厚度a，测量数据分别为，，，g取9.8。用逐差法法对数据处理，算出样品在M=30.0g的作用下产生的位移量。表5位移测量与杨氏模量计算/mm0.4030.4080.4500.430Y（）杨