[发明专利]用杠杆和霍尔集成器测量固体材料微小伸长量的方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用杠杆和霍尔集成器测量固体材料微小伸长量的方法及装置，属于实验仪器。

技术背景：

光杠杆放大法目前较为普遍地运用于“金属丝杨氏模量的测量”、“固体线胀系数的测定”这两个重要的物理实验当中，用来观测金属丝和固体在一维方向上的微小伸长量，但现有光杠杆系统需要占用较大场地，所运用的知识较为单一。此外，相关数据通过肉眼读取，不够客观、唯一；实验人员在观测过程中往往会对光学观测系统造成干扰。

实验仪器综合化、数字化，培养学生综合运用知识的能力，减小场地占用，避免人为干扰测量过程，数据读取客观、唯一，一直是高校学生用仪器的发展方向。目前，把霍尔效应和杠杆放大方法结合在一起，来测量一维方向上的微小伸长量的仪器和方法还没有出现。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种减小场地占用，避免人为干扰测量过程，数据读取客观、唯一的用杠杆和霍尔集成器测量固体材料微小伸长量的方法及装置。

技术解决方案：

本发明包括：一级杠杆、二级杠杆，二级杠杆短臂搭接在一级杠杆长臂顶端，二级杠杆长臂下端设有霍尔集成器，霍尔集成器设置在线圈轴线上，霍尔集成器和线圈分别与控制电路连接。

进一步：一级杠杆通过左侧立柱安装在底座上，底座上设有支架，支架与底座1通过轴连接，支架能够绕轴360度旋转，支架上设有线圈，线圈与支架轴连接，线圈能够绕轴360度旋转。

所述底座还设有右侧立柱，右侧立柱与二级杠杆的悬架连接。

所述悬架与二级杠杆通过套筒连接，套筒上设有调节螺栓插孔。

所述一级杠杆和二级杠杆通过套筒与底座连接，套筒上设有调节螺栓插孔。

所述一级杠杆长臂上设有“凸”字形端头；二级杠杆短臂呈“钩”形。

所述霍尔集成器设置在线圈轴线上的滑槽内。

所述控制电路包括：霍尔集成器连接口、毫特斯拉计及显示器、毫特斯拉计调零旋钮、导线插孔、毫安表及显示器、毫安表调节钮、电源开关，霍尔集成器通过霍尔集成器连接口与毫特斯拉计调零旋钮、毫特斯拉计及显示器连接；线圈通过导线与导线插孔、毫安表及显示器、毫安表调节钮连接，电源开关外接电源连接。

用杠杆和霍尔集成器测量固体材料微小伸长量的方法，测量方法如下：把一级杠杆短臂顶端的双向足其中一个足置于待测试材料的受试部位；再把数据线连接到霍尔集成器连接口，打开电源开关，旋动毫特斯拉计调零旋钮，使得毫特斯拉计及显示器的数值为0；把导线连接到导线插孔，旋动毫安表调节钮，使得毫安表及显示器的数值为100mA；实验开始，双向足被长度发生变化的待测材料推动，导致一级杠杆绕一级杠杆左侧转轴转动；一级杠杆长臂顶端的“凸”字形端头推动二级杠杆的短臂，使得二级杠杆绕二级杠杆右侧转轴转动；二级杠杆带动霍尔集成器在线圈轴线上的滑槽上移动；毫特斯拉计显示器的数值发生变化，把数值带入公式算出受试材料的微小伸长量。

本发明特点及优点：

1）本发明把霍尔效应和杠杆原理结合在一起，对培养学生综合运用力学和电磁学知识的能力有助益。

2）本发明把霍尔集成器、杠杆、底座、支架、线圈、控制电路集合成一个测量系统；其将霍尔集成器和两级杠杆组成一个霍尔杠杆系统，联合线圈提供的磁场以及控制电路内的毫特斯拉计实现对微小伸长量的测量，并通过数字式显示器把相关数据变化显示出来。可用于拉伸法测量金属丝的杨氏模量，也可用于测量不同固体材料受热时在一维方向上的伸长。其测量过程没有人为干扰，数据客观、唯一；结构紧凑、简单、直观，占用空间少，维护及使用成本低，易于在全国高校推广。

附图说明：

图1 本发明结构示意图；

图2 本发明控制电路示意图；

图3 本发明二级杠杆、霍尔集成器及滑槽的组装示意图；

图4 本发明支架、线圈和滑槽的组装示意图；

图5为本发明工作原理图。

具体实施方式：

本发明见图1-4

底座1──有机玻璃制成，长80cm,宽15cm,厚2cm。上有定位孔，用以安装立杆、线圈；

左侧立柱2──采用轻质、刚性铝合金材料制造，长度可以伸缩，其上部安装一级杠杆；

右侧立柱3──采用轻质、刚性铝合金材料制造，长度可以伸缩，其上部安装伸缩式可调水平悬架；

支架4──C形，用来安装线圈；

线圈5──平均半径为10cm,500匝；