Материаловедение

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

621.315	№ 3736
М 341

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Конструкционные и электротехнические материалы

Материалы и элементы электронной техники

Методические указания к лабораторным работам № 1–4 для студентов II курса ЭМФ, РЭФ

НОВОСИБИРСК

2009

УДК 621.315.5/6(076.5) М 341

Дано краткое описание лабораторных работ по исследованию электрических и эксплуатационных свойств электроматериалов. Для каждой работы приведены краткие теоретические сведения об основных физических процессах, происходящих в исследуемых материалах, дано описание лабораторной установки, изложены методы испытаний и обработки экспериментальных данных, указаны требования к отчету. В конце каждой работы приведены контрольные вопросы для самоподготовки студентов.

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, выполняющих лабораторные работы по курсам «Радиоматериалы и компоненты», «Электротехнические и конструкционные материалы» и «Материалы и элементы электронной техники».

Составители: В.Н. Гаревский, канд. техн. наук, доцент, И.Л. Новиков, канд. техн. наук, доцент,

Р.П. Дикарева, доцент,

Т.С. Романова, ст. преподаватель

Рецензент Б.К. Богомолов, канд. физ.-мат. наук, доцент

Работа подготовлена на кафедре полупроводниковых приборов и микроэлектроники

© Новосибирский государственный технический университет, 2009

2

ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

ВПРОГРАММНОМ ПАКЕТЕ ORIGIN

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Освоить работу программного пакета Origin.

2.Обработать результаты измерения, представленные в виде входного массива данных.

3.Построить графики зависимостей и определить дополнительные параметры.

Важно: перед началом работы сформируйте файл отчета. Для этого запустите на Рабочем столе пиктограмму файла «Отчет» и заполните предлагаемую форму. Затем сохраните ее, нажав клавишу <ЗАПИСЬ>.

2. ВВЕДЕНИЕ В ПАКЕТ ORIGIN

Origin представляет собой мощное программное средство научной и технической графики, совместимое с программными продуктами Microsoft, в частности с Word и Excel. Это позволяет использовать его как для создания качественных иллюстраций книг, статей, отчетов, инструкций, так и для обработки массивов данных.

В следующем далее тексте приводится вид окон Origin Pro версии 8.0, соответствующий среде Windows.

Запуск Origin и завершение сеанса работы

Запуск Origin осуществляется двойным щелчком мыши на ярлыке (пиктограмме) Origin 8. После загрузки появляется окно, приведенное на рис. 1, на котором видно несколько областей: область меню, область быстрого запуска команд вверху, внизу и слева, рабочая область в центре, область содержания проекта слева, которая называется Project Explorer (менеджер проекта), с помощью которого можно реорганизовать содержимое текущего проекта.

3

Рис. 1. Окно Origin после загрузки

Завершение сеанса работы с Origin можно осуществить одним из следующих способов:

–последовательным выбором команд: File, Exit в верхнем меню;

–закрытием окна Origin соответствующей кнопкой.

Ввод табличных данных в ручном режиме

В основном окне Origin после загрузки имеется отдельное окно данных со стандартным именем Book1 (Книга 1). Оно содержит рабочую таблицу или рабочий лист (Worksheet) со столбцами A(X) и B(Y), где X, Y указывают тип колонки, кроме этого рабочий лист содержит три строки пояснений. В клетки таблицы рабочего листа можно вносить данные в ручном режиме. Нужная клетка выбирается курсором мыши или клавишами со стрелками. Число строк таблицы первоначально составляет 32, но автоматически оно увеличивается при вводе данных.

Важно: книга может содержать несколько рабочих листов.

Число столбцов можно добавлять командами меню: Column, Add New Columns. Удалить лишний столбец можно командами меню: Edit, Delete, предварительно выделив столбец щелчком мыши на его заголовке. Редактирование числа столбцов возможно с помощью меню мыши, появляющегося по правой кнопке (рис. 2). На рис. 2, а пред-

4

ставлено меню для работы с рабочим листом (необходимо указатель мыши навести на чистое место рабочего листа), на рис. 2, б – меню для работы с выделенной колонкой (необходимо навести указатель на колонку для ее выделения).

а

б

Рис. 2. Окно Origin с меню работы с рабочим листом

5

Ввод табличных данных из файла

Origin позволяет считывать и обрабатывать данные, предварительно записанные в кодах ASCII, в файл данных. Файл должен иметь расширение *.dat, *.txt или *.csv.

Для считывания данных следует последовательно выполнить команды меню: File, Import, Single ASCII. После этого откроется стандартное окно Windows для поиска и открытия файлов. Движение по каталогам и открытие файла производится как обычно. После открытия файла числовые данные оказываются в таблице. Они могут подвергаться изменению и редактированию. Также можно воспользовать-

ся кнопкой меню для быстрого запуска команды: .

Построение двумерных графиков

Для построения функциональных зависимостей в системе двух координат следует в таблице данных щелчком мыши на заголовке выделить столбец, содержащий значения функции. Далее следует выполнить команды меню: Plot, Line (Нарисовать, Линия). После этого появляется окно со стандартным именем Graph1, в котором построен график зависимости. Кроме построения сплошных линий, в пакете предусмотрены еще два вида графиков: Scatter (Отдельные точки),

Line+Symbol (Точки, соединенные линиями).

Рассмотрим пример построения графика зависимости y = x2. Для этого зададим область изменения X: 1≤ X ≤ 10 следующим образом: навести мышь на колонку A(X) (эта колонка есть X-координата), нажать правую кнопку, выбрать команду Set Column Values. Появится окно задания величины для выбранной колонки. В рабочей области, обозначенной Col(A)=, набрать параметр строки i, а вверху задать количество элементов от 1 до 10 (Поле Row(i) (Строка (i))). Нажмите кнопку Apply(Применить). Тогда колонке A присвоятся значения элементов i от 1 до 10 (рис. 3, а). В окне задания значений колонке дополнительно имеется набор арифметических функций и список колонок рабочего листа. Таким образом, можно осуществлять математическую обработку данных в колонке или формировать данные, задавая соотношения между соседними колонками, если они находятся в функциональной связи.

Теперь зададим значения функции (колонка B(Y)). Для этого необходимо либо повторить предыдущие операции с новым выделением следующей колонки, либо использовать уже открытое окно задания значений, но переключив кнопкой >> активный столбец с А на В. Далее в рабочей области задания значений вместо параметра i необходи-

6

мо установить col(A)*col(A). Для этого нужно открыть в верхнем меню окна список всех колонок рабочего листа и выбрать колонку A из списка. Выбранная колонка появится в области задания значений. Символ умножения набирается на клавиатуре. Количество элементов в этом случае можно оставить <auto>.

В итоге получаем заполненную рабочую таблицу (рис. 3, б)

а

б

Рис. 3. Задание значений элементам рабочей таблицы

7

Построим три вида графиков данной функции. Выделим функцию колонка В. В меню выбрать команды Plot, Line; потом, перейдя снова к таблице, выбираем Plot, Scatter; после этого, перейдя опять к таблице, устанавливаем Plot, Line+Symbol. В итоге получим три окна с разными видами графиков (рис. 4).

На рисунке показаны основные области окна графики. Для перехода в меню этих областей необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на соответствующих областях.

Рис. 4. Три вида графиков функции

Оформите графики; сделайте подписи осей. Для этого выделите область подписи оси Y окна Graf3. Щелкните правой кнопкой мыши, в появившемся меню запустите команду Properties (Свойства) (рис. 5, а). Появится окно редактирования подписей (рис. 5, б). Введите новый текст в окне ввода: Функция Ω, мкВ. Для введения русского текста необходимо в списке шрифтов установить Arial CYR. Для введения греческих букв необходимо нажать кнопку и в скобках ввести латинский эквивалент. Справа от окна выбора шрифтов стоят традиционные команды редактирования текста.

Аналогично подпишите ось X, введя текст: Расстояние R, м. Для перехода от русского шрифта к латинскому используйте комбинацию клавиш переключения клавиатуры.

8

а

б

Рис. 5. Окно редактирования подписей

9

Замечание. Редактирование подписей в окне графика можно провести с помощью кнопок запуска команд верхнего меню. Сделаем это на примере редактирования области, поясняющей подписи. Для редактирования выделите эту область и дважды щелкните левой кнопкой мыши на букве. Строка перейдет в режим редактирования и будет состоять из двух частей: (символ рисования) %(1) (символ подписи). Далее на место символов подписи введите y = x2. Заметим, что в режиме редактирования подписей в верхнем меню команд становится доступной набор кнопок редактирования, включающий выбор шрифта и его размера, тип шрифта, подстрочные и надстрочные символы, греческие буквы. Поэтому для ввода верхнего индекса необходимо нажать кнопку этого меню команд и набрать 2.

Рассмотрите окно редактирования графика. Для редактирования графика, т.е. изменения его стиля, цвета, символов, необходимо дважды щелкнуть левой кнопкой на элементе графика (символе или линии). Появится окно редактирования графика (рис. 6). В нем три вкладки для редактирования символа, линии и спадающих линий в трехмерных графиках. Слева область содержания окна графики, где отражены все зависимости. Так как имеется только одна зависимость, то появляется таблица Data1 и столбцы A(X), B(Y). Заменить символ на «О».

Рис. 6. Окно редактирования графика

10