霍尔传感器位移测量电路的

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

1050720030

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 (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。

2.2.2 什么是VI？

用labview开发出的应用程序被称为VI(virtual instrument,即虚拟仪器)。VI是由图标、连线以及框图构成的应用程序，由front panel(前面板)和block diagram(两部分构成)。前面板是应用程序的界面，是人机交互的窗口，主要由controls（控制量）和indicators（显示量）构成。后面板是VI的代码部分，也是VI的核心。后面板主要由图标、连线和框图构成，这些图标、连线和框图实际上是一些常量、变量、函数、Vis，正是它们构成了VI的主体。

2.2.3 Labview的操作面板

在LabVIEW的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函数（Functions）模板。（如图2－2）这些模板集中反映了该软件的功能与特征。