基于虚拟仪器的杨氏模量实验中共振频率的测量

陈映纯，吴先球

（华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州510006）

1 引 言

杨氏模量测量实验是大学普通物理基础实验之一[1]，较常用的方法是悬线耦合共振法[2－3]，利用示波器检测共振频率[4－7].由于基频共振峰的峰宽十分尖锐[4，6]，要求信号发生器产生较高精度的激励信号（例如具有0.01Hz的频率分辨率[7－8]），而大学物理实验室常见的FB209动态杨氏模量测试仪产生的激振信号的精度为0.2Hz，影响了共振信号的观察和测量.计算机声卡在音频范围内是性能优良且易得的信号发生器和示波器，常见的计算机声卡具有双通道、16位、44kHz采样频率.本文用基于声卡的虚拟信号发生器[9]和虚拟示波器[9－11]代替FB209动态杨氏模量测试仪的相应部件，以提高信号测量的频率精度，并帮助学生更好地理解和掌握实验.

2 实验装置和测量原理

动态法测量金属杨氏模量的实验装置如图1所示.由信号发生器、实验台（激振器和拾振器）、示波器3部分组成，用虚拟信号发生器代替FB209型动态样式模量测试仪，用虚拟示波器代替现有的示波器.

实验的基本原理[4－7]：由频率连续可调的音频信号源输出正弦电信号，经激振器转换为同频率的机械振动，再由悬线把机械振动传给试样棒，使试样棒作受迫振动，试样棒的另一端悬线再把试样棒的机械振动传给拾振器，这时机械振动又转变为电信号，信号经选频放大器的滤波放大，再送至示波器显示.

图1 杨氏模量动态测量系统简图

将测出的共振频率……