新型三线摆周期测量装置的研制与探讨

形状复杂或非匀质刚体的转动惯量可以利用三线摆测量,其中,扭摆周期是关系到测试精度的重要参数.人工计数和秒表计时费心费力,容易出错.采用光电传感器和单片机测量容易受到横摆或晃动的影响,导致漏记一个周期.为此,提出一种新型三线摆周期测量装置,由光源、起偏器、检偏器、光敏电阻模块、数据采集系统和安装有上位机软件的电脑构成,利用光的偏振特性和马吕斯定律来检测三线摆下盘的扭摆情况.利用Origin软件的线性拟合功能处理数据可以得到三线摆扭摆的周期.利用市场上现有的光电测量装置和新型三线摆周期测量装置同时进行对比实验,测量三线摆下盘的转动惯量.实验结果表明:利用现有的光电测量装置,相对误差为0.83%;利用新型三线摆周期测量装置,相对误差可达0.11%,系列实验结果说明新型三线摆周期测量装置的准确度比现有的光电测量装置要高.因为三线摆下盘的横摆或晃动引起的起偏器小范围的平动并不影响透射光的强度,所以,新型三线摆周期测量装置的抗干扰能力较强.此外,该装置还具有测量速度快、操作简单、方便、快捷等优点,具有一定的推广价值.     

基于红外反射传感器的三线摆周期测量装置

将红外反射传感器应用于三线摆周期测量装置,通过红外反射传感器将三线摆下盘的扭摆转换成电压信号的变化,利用数据采集系统采集并在电脑上实时显示与存储.改进后的实验装置相对误差仅有0.19%,准确度更高,调节简便、可靠性高.     

利用霍尔效应测模拟轮毂转速

利用霍尔效应制作测量模拟轮毂转速实验装置,根据霍尔元件和光电门的工作原理,通过脉冲计数的方法来模拟实现轮毂转速测量。通过实验结果与理论值进行比较,发现二者在实验误差允许的范围内非常吻合。     

扭摆法测转动惯量实验装置的研究

传统的扭摆法测转动惯量多使用单线摆、三线摆等,针对传统的扭摆法测转动惯量装置的一些缺陷,比如由于产生摆动、计时方法不科学使计时结果不准确、装置不能保持在水平面上转动等造成的测量误差较大的问题,研究制造了一种新的实验装置。这套装置用涡卷弹簧提供扭摆的动力,用光电对管配合单片机进行精确计时,并且采用了变面接触为线接触等多种减小摩擦的设计来提高测量精度,使误差大大减小了。整套装置具有测量结果精确、操作简单、体积小、能测量不规则的及难以直立的物体的转动惯量、能很好地验证平行轴定理等优点。     

基于霍尔效应的称重装置设计与研究

霍尔传感器被广泛应用于各个领域中,它是一种磁电式传感元件,利用霍尔效应原理可以测量时间、位移、速度、磁场强度等物理量。基于霍尔效应设计并研究的称重装置,是本科生大学物理创新实验中的一种新想法。首先设计并搭建了硬件平台,通过实验测得数据并验证了其正确性。     

基于霍尔效应直流电表的设计与制作

基于安培环路定理和霍尔效应,设计制作了一种电流测量装置.该装置利用线性霍尔元件,提供了一种间接测量电流的方法,并对0～20A的直流电流进行了实验验证.实验结果表明：该装置的测量精度满足测量要求.     

利用智能手机测定刚体转动惯量

基于传统方法,将智能手机与传统方法相结合,将其运用于传统三线摆测量刚体的转动惯量实验之中,利用智能手机自带的角速度传感器和SensorKinetics传感器软件,通过绘制"角速度—时间"图像来进行周期的计算,再将得到的两次周期数值代入原计算公式中,进而求得刚体转动惯量。经过多次实验后,利用智能手机得到的结果和传统方法相近,与理论值比较其相对误差也较小。在传统三线摆实验中运用智能手机不仅测量方便,而且增加了实验的趣味性和可操作性。     

摆角对三线扭摆周期的影响

摆角对三线扭摆周期的影响卢佃清（淮海工学院基础系连云港市２２２００５）测定则体转动惯量的方法有多种，三线扭摆法就是其中之一．大学物理实验在处理这个问题时大多认为摆角较小时可作为谐振动，给出谐振动周期，从而求出刚体的转动惯量．可是学生在具体实验时经常使...     

霍尔效应实验数据的新应用——提取副效应与螺线管参数

基于霍尔效应测量通电螺线管内部磁场的实验数据,提出了评估霍尔元件副效应的方法,包括霍尔元件的不等势电压降以及能斯托效应和里纪-勒杜克效应引起的附加电势,并详细讨论了它们对结果的影响.进一步,借助Origin软件,利用通电螺线管磁场分布的理论公式拟合相应的实验数据,非常准确地估测了螺线管的基本参数,包括螺线管总匝数、长度及平均半径等.     

也谈摆角对三线扭摆周期的影响

分析了摆角和悬盘升高量对三线扭摆周期的影响． 得出结论： 当悬盘升高量不大时, 既使摆角较大,扭摆的周期也没有明显变化．     

调制磁场交流霍尔电压测量技术

霍尔效应测量伴随着多种副效应,直流换向法在变温测量中存在难以克服的技术缺点.采用调制磁场与交流样品电流测量技术,并选择后者频率为前者的整数倍.当数据采样历遍调制磁场完整周期时,实验结果等效于磁场和样品电流换向测量.利用数字锁相放大器对被测信号谐波分量离散傅里叶分析原理,实现调制磁场交流霍尔电压实时测量.实验说明调制磁场...     

微机在三线摆实验中的应用

在三线摆测量转动惯量的实验中，利用微机的串行口来记录三线摆的振动周期。     

三线摆实验中用大摆角测量转动惯量

利用智能手机APP的陀螺仪传感器可以获得三线摆运动过程中角速度的运动轨迹.对测量数据分析发现初始摆角很小时三线摆周期的测量数据不一定可靠,这与传统测量方法强调的小角度转动有出入.通常对大角度摆动的周期修正基于测出的初始摆角,但一般实验室中不易对其进行准确测定而难以应用于实际测量中.通过测量多个不同初始摆角测量的最大振幅及对应周期,再对振幅与周期相关数据进行多项式拟合,得到初始摆角趋于零的最佳周期值T0.运用此法测量标准圆环的转动惯量,由T0值获得的转动惯量测量结果与理论值比较精度优于0.2%.     

可调梯度磁场下霍尔位置传感器与弯曲法杨氏模量的测量

在利用霍尔位置传感器采用弯曲法测量杨氏模量实验中,由于梯度磁场线性范围小于2mm,要求实验中霍尔元件必须在限定的±2 mm内移动。若操作不当,霍尔元件进入磁场非线性区,会致使实验数据的不准确测量,导致实验误差偏大。所测量杨氏模量值相对误差往往高于10%,甚至会高达40%。针对实验中梯度磁场线性范围小导致测量误差大的问题,采用反亥姆赫兹线圈实现梯度可调节大范围均匀梯度磁场的构建对仪器进行改进。结果表明,改进后的实验装置显著提高了实验测量结果的精度,并可实现较易形变固体材料杨氏模量的测量,并且可方便研究较易形变固体材料的应力及应变的关系。     

演示小位移传感器的装置制作

本文介绍了半导体材料的霍尔效应及磁阻效应,讨论了霍尔磁阻元件的特性,提出位移传感器的工作原理、结构设计,并详细说明安装和调试过程.演示装置结构简单、物理概念清晰、易于操作.它将磁场的变化无接触转化为材料的电阻变化,从而把与磁场变化相联的位移形式转化为电信号输出,形成位移传感器.由实验数据和图示曲线表明:测量桥路输出电压随磁钢和霍尔片之间的距离变化而变化;另外,测量桥路的测量灵敏度随工作电流IC增加而提高.通过本装置可以对霍尔磁阻效应、一种小位移测量传感器原理和方法进行演示和探究.在课堂教学、课程设计等场合,直观显示霍尔元件的各种效应和技术应用,有着良好的教学效果.     

传感器和Origin7.0软件在电脑控制韦伯福斯摆的实验研究中应用

研究用电脑控制韦伯福斯摆的实验中,用光电传感器、位移传感器和力传感器测量摆的振动周期和摆幅、角速度等及弹簧的劲度系数,由此来学习一种测量刚体转动惯量的方法。     

霍尔元件线度对磁场测量影响的研究

在原有霍尔效应原理的基础上,利用微积分的基本方法和相关的物理知识推导非均匀磁场中利用霍尔效应测量磁场的理论公式,并结合该公式理论解释实验中对于霍尔元件线度的要求,以及说明非均匀磁场的测量对霍尔元件线度的要求,从而说明实验中经常遇到的一类问题——平均值问题。     

三线摆实验现象的分析

本文从理论和实验上分别研究了三线摆在大角度摆动下的周期与角度的关系,设计制作了仪器摆动角度测量装置。实验发现了三线摆摆动过程中的平动,在实验条件下,发现平动周期约是摆动周期的5倍。我们还研究了三线摆阻尼的实验情况,推导出了在有阻尼的情况下摆动周期的公式。     

霍尔效应实验的智能化

利用单片系统控制霍尔效应实验过程，智能化地验证霍尔效应理论、测量给定元件的霍尔灵敏度，并且通过磁场的变化模拟了实际的控制系统，从而使学生对霍尔效应的理论、实验及应用有了充分的认识。     

基于虚拟仪器的微小位移测量实验

大学物理实验课堂中的通常采用迈克尔逊干涉仪进行微小位移测量，本文利用高灵敏度光电探测器、数据采集卡、精密电控平移台、计算机组成控制、光电转换、数据采集硬件系统，基于LabVIEW软件编写交互式数据采集和数据处理、存储和显示软件，实现对微小位移的自动测量，测量最小误差可达到0.27%。