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10电本一刘建完成时间：2013.5.16物理与电子信息学院电子信息系二〇一三年目录第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务21.1课程设计的意义21.2课程设计任务说明2第二章关于虚拟仪器和Labview22.1虚拟仪器简介22.2Labview概述32.2.1Labview的发展历程32.2.2什么是VI？32.2.3Labview的操作面板3第三章霍尔传感器位移测量电路的设计53.1设计要求53

2、.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6第四章对电路仿真分析74.1交流分析74.2傅里叶分析84.3直流扫描分析84.4传递函数分析94.5参数扫描分析9第五章LabVIEW显示模块设计105.1位移测量子程序的设计105.2接口电路的设计与编译11第六章总结1517第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务1.1课程设计的意义虚拟仪器是随着计算机技术、电子测量技术和通信技术发展起来的一种新型仪器。在国外，虚拟仪器技术已经比较熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。近

3、几年，虚拟仪器技术在国内的发展势也越来越受到重视。成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的目的就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面上有更深一步的了解。1.2课程设计任务说明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

4、，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：1）了解霍尔传感器测量位移的原理；2）掌握霍尔元件的测量电路；3）熟悉Labview虚拟仪器向Multisim10.0的导入方法；4）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；5）掌握采集后的信号在LabVIEW中的处理，实现位移值的显示；6）了解分别采用软件仿真和实际硬件电路时，在LabVIEW中编程与处理的不同。第二章关于虚拟仪器和Labview2.1虚拟仪器简介和传统的实物仪器相比，虚拟仪器是一种全新的概

5、念。它是利用计算机的硬件资源（CPU、存储器、显示器、键盘、鼠标）、标准数字电路（GPIB、RS-232接口总线、新型的VXI接口总线、信号调理和转换电路、图像采集电路、现场总线）以及计算机软件资源（数据分析与表达、过程通信。图像用户界面等），经过有针对性的开发测试，使之成为一套相当于使用者自己设计的传统仪器。不管是传统实物仪器还是虚拟仪器，仪器大多由以下三大功能模块组成：对被测信号的采集和控制模块、分析与处理模块，以及测得结果的表达与输出模块。传统仪器的这些功能度是以硬件（或固体化的软件）的形式存在的。将这些功能移植到计

6、算机上完成，在计算机上插上数据采集卡，然后利用软件在屏幕上生成仪器面板，并且用软件来进行信号分析处理，这就构成了一台虚拟仪器。17简单的说，虚拟仪器技术就是用户自定义的基于PC技术的测试和测量解决方案。相对于传统仪器，它有四大优势：性能高、扩张性强、开发时间长、完美的集成功能。虚拟仪器的五大特点：①具有可变性、多层性、自主性的面板。②强大的信号处理功能。③虚拟仪器的功能、性能、指标可有用户定义。④具有标准的、功能强大的接口总线、板卡以及相应软件。⑤虚拟仪器具有开发周期短、成本低、维护方便、易于应用的特点。2.2Labvie

7、w概述2.2.1Labview的发展历程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开发平台。Labview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、

8、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。2.2.2什么是VI？用labview开发出的应用程序被称为VI(virtualinstrument,即虚拟仪器)。VI是由图标、连线以及框图构成的应用程序，由frontpanel(前面板)和blockdiagram(两部分构成)。前面板是应用程序的界面