Различия
Показаны различия между двумя версиями страницы.
| Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версияСледующая версия | Предыдущая версия | ||
| lab1:experiment_13new [2019/07/08 07:19] – [Порядок выполнения работы] root_s | lab1:experiment_13new [2026/09/04 06:05] (текущий) – внешнее изменение 127.0.0.1 | ||
|---|---|---|---|
| Строка 6: | Строка 6: | ||
| ==== Экспериментальная установка ==== | ==== Экспериментальная установка ==== | ||
| - | {{ : | + | /* {{ : |
| - | Схема экспериментальной установки приведена на рис. | + | Схема экспериментальной установки приведена на рисунке: |
| + | |||
| + | {{ : | ||
| + | |||
| + | В работе используются 3 датчика Холла SS94A1F (рис. 3): | ||
| {{ : | {{ : | ||
| Строка 14: | Строка 18: | ||
| Датчики данного типа содержат встроенный усилитель, | Датчики данного типа содержат встроенный усилитель, | ||
| - | В работе используется | + | В работе используется |
| **Таблица 1** | **Таблица 1** | ||
| Строка 32: | Строка 36: | ||
| - | Источник питания должен быть включен в режиме Series, тогда | + | Источник питания |
| - | ==== Магнитометр трехосевой цифровой на базе микросхемы QMC5883} ==== | + | /* |
| + | ==== Магнитометр трёхосевой цифровой на базе микросхемы QMC5883} ==== | ||
| В качестве альтернативы предлагается использовать цифровой магнитометр, | В качестве альтернативы предлагается использовать цифровой магнитометр, | ||
| Строка 51: | Строка 56: | ||
| - | **Кнопка стирания данных калиброки датчика из памяти** | + | **Кнопка стирания данных калибровки датчика из памяти** |
| Кнопка служит для очистки старых данных калибровки. Это может понадобиться при замене магнито--сенсорного модуля на другой. В этом случае необходимо очистить данные калибровки из памяти устройства, | Кнопка служит для очистки старых данных калибровки. Это может понадобиться при замене магнито--сенсорного модуля на другой. В этом случае необходимо очистить данные калибровки из памяти устройства, | ||
| Строка 83: | Строка 88: | ||
| Второй разъем служит для подключения шлейфового многожильного провода модуля трех-осевого магнитного датчика. | Второй разъем служит для подключения шлейфового многожильного провода модуля трех-осевого магнитного датчика. | ||
| + | */ | ||
| ==== Порядок выполнения работы ==== | ==== Порядок выполнения работы ==== | ||
| - | Перед выполнением работы рекомендуется посмотреть | + | Перед выполнением работы рекомендуется посмотреть видео инструкцию по выполнению работы и сборке схемы: |
| + | |||
| + | {{youtube> | ||
| 1. Подключить питание датчиков Холла. Для этого соединить выход + канала 1 источника питания постоянного напряжения с + разъемом питания датчиков Холла. Выход --- канала 2 источника питания соединить с --- разъемом питания датчиков Холла. Встроенный операционный усилитель датчиков Холла требует два источника питания с общей центральной точкой. Выход центральной точки источника питания подключить к свободной клемме блока с датчиками Холла. Центральную точку так же следует соединить с выходом заземления источника питания. | 1. Подключить питание датчиков Холла. Для этого соединить выход + канала 1 источника питания постоянного напряжения с + разъемом питания датчиков Холла. Выход --- канала 2 источника питания соединить с --- разъемом питания датчиков Холла. Встроенный операционный усилитель датчиков Холла требует два источника питания с общей центральной точкой. Выход центральной точки источника питания подключить к свободной клемме блока с датчиками Холла. Центральную точку так же следует соединить с выходом заземления источника питания. | ||
| Строка 107: | Строка 114: | ||
| 6. Произвести измерения магнитного поля. Для этого: | 6. Произвести измерения магнитного поля. Для этого: | ||
| - | а) Перевести осциллоскоп в непрерывный режим (кнопочка рядом с Play $\Rightarrow$$\Rightarrow$). | + | а) Перевести осциллоскоп в непрерывный режим (кнопочка рядом с Play $\Rightarrow$ $\Rightarrow$). |
| б) Измерить напряжение в отсутствии магнитного поля (убрать магнит на другой край стола). Создать измерит ель напряжения: | б) Измерить напряжение в отсутствии магнитного поля (убрать магнит на другой край стола). Создать измерит ель напряжения: | ||
| Строка 115: | Строка 122: | ||
| г) Передвинуть магнит в новую точку и произвести измерение всех трех компонент магнитного поля. При перемещении магнита следует помнить, | г) Передвинуть магнит в новую точку и произвести измерение всех трех компонент магнитного поля. При перемещении магнита следует помнить, | ||
| - | д) Требуется произвести измерение как минимум в 10ти точка по оси Х, для всех трех компонент магнитного поля. На близких расстояниях, | + | д) Требуется произвести измерение как минимум в 10ти точка по оси Х, для всех трех компонент магнитного поля. На близких расстояниях, |
| Для последующей обработки результатов вам потребуются координаты каждого из датчиков (нужно будет вычислять вектор расстояния от центра магнита до центра датчика). Координаты следует записать в тетрадь. Нужно записать чувствительность датчика 25 мВ/Гс $\mathrm{\pm}$ 0.5 мВ/ | Для последующей обработки результатов вам потребуются координаты каждого из датчиков (нужно будет вычислять вектор расстояния от центра магнита до центра датчика). Координаты следует записать в тетрадь. Нужно записать чувствительность датчика 25 мВ/Гс $\mathrm{\pm}$ 0.5 мВ/ | ||
| Строка 121: | Строка 128: | ||
| После проведения измерений следует отключить питание датчиков кнопкой Output на источнике питания. | После проведения измерений следует отключить питание датчиков кнопкой Output на источнике питания. | ||
| + | {{ : | ||
| + | После завершения работы нужно показать преподавателю первичные данные: | ||
| - | \noindent \includegraphics*[width=4.51in, | ||
| - | \textit{Рис. 5}. Вертикальная компонента поля магнитного диполя в зависимости от расстояния | ||
| - | После завершения работы нужно показать преподавателю первичные данные: | + | ==== Анализ данных |
| + | Перед оформлением работы рекомендуется посмотреть видео инструкцию: | ||
| - | + | {{youtube> | |
| - | \begin{enumerate} | + | |
| - | \item \begin{enumerate} | + | |
| - | \item \textbf{Анализ данных } | + | |
| - | \end{enumerate} | + | |
| - | \end{enumerate} | + | |
| - | + | ||
| - | Перед оформлением работы рекомендуется посмотреть видео инструкцию по выполнению работы и сборке схемы (файл Как\_Обрабатывать\_Работу\_1\_3.3gp). | + | |
| 1. Для анализа данных вам потребуется таблица с результатами измерения всех трех компонент магнитного поля постоянного магнита. В таблицу записаны напряжения, | 1. Для анализа данных вам потребуется таблица с результатами измерения всех трех компонент магнитного поля постоянного магнита. В таблицу записаны напряжения, | ||
| - | \begin{equation} \label{GrindEQ__5_} | + | $$ |
| - | B=\frac{U_{x} -U_{0x} [A]}{25[<]} | + | B[Гс]=\frac{(U_{x} -U_{0x}) [мВ]}{25[мВ/Гс]} |
| - | \end{equation} | + | $$ |
| - | Обратите внимание, | + | Обратите внимание, |
| - | 2. Далее следует рассчитать неопределенность измерения магнитного поля. Значение стандартного отклонения, | + | 2. Далее следует рассчитать неопределенность измерения магнитного поля. Значение стандартного отклонения, |
| 3. Постройте график зависимости компонент магнитного поля от расстояния. Нанесите на график ошибку измерений в каждой точке, предполагая, | 3. Постройте график зависимости компонент магнитного поля от расстояния. Нанесите на график ошибку измерений в каждой точке, предполагая, | ||
| 4. На том же графике изобразите магнитное поле, описываемое формулой (3а). | 4. На том же графике изобразите магнитное поле, описываемое формулой (3а). | ||
| - | \[B(r)=\frac{3r\left[r\cdot | + | $$\vec B(r)=\frac{3\vec r(\vec |
| - | В формулу (3а) входит магнитный момент вашего магнита. Магнитный момент требуется рассчитать. Если вы расположили магнит одним из полюсов вверх, то можно воспользоваться предположением, | + | В формулу (3а) входит магнитный момент вашего магнита. Магнитный момент требуется рассчитать. Если вы расположили магнит одним из полюсов вверх, то можно воспользоваться предположением, |
| - | 5. По формуле переноса ошибок $\sigma _{f}^{2} =\left(\frac{\partial f}{\partial x_{1} } \right)^{2} \sigma _{x_{1} }^{2} +\left(\frac{\partial f}{\partial | + | 5. По формуле переноса ошибок |
| + | $$\sigma _{f}^{2} =\left(\frac{\partial f}{\partial x_{1} } \right)^{2} \sigma _{x_{1} }^{2} +\left(\frac{\partial f}{\partial | ||
| + | рассчитайте ошибку измеренного вами значения, | ||
| Магнитный момент может быть независимо вычислен в каждой точке, где проводились измерения. Выбор «истинного» значения магнитного момента следует осуществить, | Магнитный момент может быть независимо вычислен в каждой точке, где проводились измерения. Выбор «истинного» значения магнитного момента следует осуществить, | ||
| Строка 162: | Строка 165: | ||
| 6. Если магнит был сориентирован произвольным образом, | 6. Если магнит был сориентирован произвольным образом, | ||
| - | \begin{equation} \label{GrindEQ__5_} | + | $$ |
| - | m=\frac{r}{\left|r\right|^{2} } \frac{[r\cdot B]}{2} r^{3} +\frac{B}{\left|B\right|^{2} } \left(\frac{3}{2} | + | \vec m=\frac{\vec r}{\left|r\right|^{2} } \frac{(\vec r\cdot |
| - | \end{equation} | + | $$ |
| Вывод формулы: | Вывод формулы: | ||
| - | Выразим магнитный момент через эти 6 величин. Вектор $m=\frac{r}{\left|r\right|} \left[r\cdot m\right]+\frac{B}{\left|B\right|} | + | Выразим магнитный момент через эти 6 величин. Вектор |
| - | \[\begin{array}{l} {[r\cdot B(r)]=\frac{3r^{2} \left[r\cdot | + | $$\vec m=\frac{\vec |
| + | так как $\vec m\cdot [\vec r\times | ||
| + | $$(\vec r\cdot | ||
| + | $$(\vec r\cdot | ||
| + | $$(\vec B\cdot | ||
| - | И подставляя в $m=\frac{r}{\left|r\right|^{2} } \left[r\cdot | + | И подставляя в $\vec m=\frac{r}{\left|r\right|^{2} } (\vec r\cdot \vec m)+\frac{\vec |
| - | \[m=\frac{r}{\left|r\right|^{2} } \frac{[r\cdot B]}{2} r^{3} +\frac{B}{\left|B\right|^{2} } \left(\frac{3}{2} | + | $$\vec m=\frac{\vec r}{\left|r\right|^{2} } \frac{(\vec r\cdot |
| - | В качестве бесплатного дополнения легко найти квадрат вектора \textbf{m}: | + | В качестве бесплатного дополнения легко найти квадрат вектора |
| - | \[m^{2} =\left(B^{2} \cdot r^{2} -\frac{3}{4} | + | $$m^{2} =\left(B^{2} \cdot r^{2} -\frac{3}{4} |
| Обратите внимание, | Обратите внимание, | ||
| + | |||
| + | **Назад** | ||
| + | |||