霍尔传感器位移测量电路的设计

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1、本科课程设计报告题目虚拟仪器设计技术项目霍尔传感器位移测量电路的设计课程名称:虚拟仿真技术指导教师：秦新燕班级学生姓名（学号）同组学生姓名同组学生姓名11电子信息科学与技术（2）班张卉（1150720064）陈亮（1150720068）徐倩文（1150720072）李嘉麒（1150720081）黄玉银（1150720073）黄平（1150720080）完成时间：2014年5月28日物理与电子信息学院电子信息系二〇一四年17目录第一章虚拟仪器课程设计的意义及目的31.1课程设计的意义31.2课程设计的目的3第二章关于虚拟仪器和Lab

2、view32.1虚拟仪器的简介32.2Labview概述4第三章霍尔传感器位移测量电路的设计43.1设计要求43.2测量电路原理与设计53.2.1模型的建立53.2.2放大电路设计7第四章电路仿真分析74.1交流分析74.2傅里叶分析84.3直流扫描分析94.4传递函数分析94.5参数扫描分析104.6实验数据处理11第五章Labview显示模块设计115.1位移测量子程序的设计115.2接口电路的设计与编译12第六章总结1617第一章虚拟仪器课程设计的意义及目的1.1课程设计的意义虚拟仪器技术课程是计算机科学与技术、自动化、电气

3、工程及其自动化等专业本科生的实践性强的硬件方向专业课。虚拟仪器系统是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物，它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，突破传统仪器在数据处理、显示、传送等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等，广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药和工业生产等各种领域。1.2课程设计的目的通过本课程的学习，可以使学生掌握LABVIEW软件，学会数据采集、输出编程，虚拟仪器的数据传输和仪器控制编程，初步掌握虚拟仪器系统的综合设计方法。第二章关于虚拟仪器和Labview2.1虚拟仪

4、器的简介虚拟仪器是在计算机基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的仪器。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化17硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NILabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。2.2Labview概述Labview是美国国家仪器公司（NationalInstrument简称NI公司）推出的一门图形化编程语言，同时也是优秀而著名的虚拟仪器

5、开发平台。Labvie是laboratoryvirtualinstrumentengineeringworkbench的英文缩写，即实验室虚拟仪器集成环境，是一种图形化的编程语言——G语言。综上所示，Labview是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。第三章霍尔传感器位移测量电路的设计3.1设计要求用霍尔传感器设计一个量程范围为-0.6mm～0.6mm的位移测量仪。霍尔传感器是利用霍尔效

6、应实现磁电转换的一种传感器。当霍尔元件作线性测量时，最好选用灵敏度低一点、不17等位电位小、稳定性和线性度优良的霍尔元件。当物体在一对相对的磁铁中水平运动时，在一定的范围内，磁场的大小随位移的变化而发生线性变化，利用此原理可制成位移测量器。通过本设计，要掌握以下内容：Ø了解霍尔传感器测量位移的原理；Ø掌握霍尔元件的测量电路；Ø熟悉LabView虚拟仪器向Multisim10.0的导入方法；Ø测量电路硬件实现后，当输出模拟信号，会用数据采集卡进行采集；Ø掌握采集后的信号在LabVIEW中的处理，实现位移值的显示。Ø了解分别采用软件仿

7、真和实际硬件电路时，在LabVIEW中编程与处理的不同。3.2测量电路原理与设计3.2.1模型的建立霍尔传感器基于霍尔效应，用公式表示如下VH=KHIB式中：VH为霍尔电压；KH为霍尔元件灵敏度；I为控制电路；B为垂直于霍尔元件表面的磁感应强度；17两块相对的磁铁间形成磁场，当物体在沿垂直于磁场方向运动时，在一定的测量范围内，磁感应强度与位移的关系是近似线性的。所以输出电压与位移也存在线性关系。图1为是实际霍尔传感器测量位移的特性，可见在-0.6mm～0.6mm之间，电压位移关系近似线性。对实验数据进行拟合，由于实际数据是经过放大

8、后的数据，在拟合前要将数据除以放大倍数。拟合后的数学表达式为VH=151.7155X式中：VH为霍尔元件输出电压，单位为mV；X为被测量位移量，单位为mm。图1实际霍尔传感器测量位移的特性由以上分析可知，霍尔位移传感器只在很小的范围内呈线性，所以它