霍尔传感器位移测量电路的设计_毕业设计.doc

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 完成时间： 物理与电子信息学院电子信息系 目 录 第一章 虚拟仪器课程设计的意义及任务 2 1.1课程设计的意义 2 1.2 课程设计任务说明 2 第二章 关于虚拟仪器和Labview 2 2.1 虚拟仪器简介 2 2.2 Labview概述 3 2.2.1 Labview的发展历程 3 2.2.2 什么是VI？ 3 2.2.3 Labview的操作面板 3 第三章 霍尔传感器位移测量电路的设计 5 3.1 设计要求 5 3.2测量电路原理与设计 5 3.2.1 模型的建立 5 3.2.2 放大电路设计 6 第四章 对电路仿真分析 7 4.1 交流分析 7 4.2 傅里叶分析 8 4.3 直流扫描分析 8 4.4 传递函数分析 9 4.5 参数扫描分析 9 第五章 LabVIEW显示模块设计 10 5.1 位移测量子程序的设计 10 5.2 接口电路的设计与编译 11 第六章 总结 15 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，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Multisim 10.0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Labview 2.1 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。 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。 2.2 Labview概述 2.2.1 Labview的发展历程 Labview是美国国家仪器公司（National Instrument 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laboratory virtual instrument engineering workbench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