Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ В КУРСЕ РЕЛАКСАЦОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ ПОЛИМЕРОВ

Лаврентьев В.В., Шияневский Я.В.

В настоящее время компьютерные технологии широко применяются в учебном процессе при постановке виртуальных лабораторных работ по курсам электротехники и электроники. При этом в основном используются программы моделирования электронных схем, такие как Electronics Workbench, Multisim, Circuit Maker, имеющие удобный интерфейс, обширную библиотеку электрорадиокомпонентов и обладающие простотой в использовании.

Недостатком данных компьютерных программ является невозможность при помощи компьютера проводить реальные исследования материалов и радиокомпонентов, что негативно отражается на знаниях студентов и понимании ими того, что они делают.

Вместе с тем, обычный компьютер в комплексе со вспомогательными приборами можно использовать как мощную исследовательскую лабораторию. Используя компьютерные программы осциллографа, генератора сигналов, милливольтметра, анализаторов спектра и микрофонный вход звуковой карты можно поставить множество реальных лабораторных работ не вкладывая при этом значительные материальные средства.

Методы релаксационной спектрометрии широко применяются при исследованиях диэлектриков, используемых в конденсаторах, печатных платах, изоляторах. При этом изучение данных методов предусмотрено не только в курсах электроматериаловедения, но и в курсах физики диэлектриков, физхимии полимерных материалов, физики конденсированного состояния вещества.

Из всего многообразия методов релаксационной спектрометрии были выбраны метод ионизационной релаксационной спектрометрии, метод деполяризационной спектрометрии, метод исследования температурных и частотных зависимостей диэлектрической проницаемости вещества и его электропроводности. Cигнал записывается в звуковой файл с расширением wav при помощи звуковой карты ПК через стандартный вход. Для записи звукового файла можно использовать любую программу работы со звуком от стандартного приложения операционной системы windows - «звукозапись», до звукового редактора Sound Forge.

Для исследования сигнала использовалась программа, разработанная на языке программирования visual basic, с использованием библиотеки Fmod. Данная библиотека позволяет разложить файл с записанным сигналом по частотам в реальном времени. Диапазон частот ограничивается только характеристиками звуковой карты при записи wav файла. Вся частотная шкала разбита на 300 частей. Программа позволяет просматривать показатели сигнала в каждой из трехсот точек частотного диапазона, либо общую амплитудную шкалу. Для записи показателей используется компонент Microsoft Common Dialog Control 6.0, что позволяет просматривать данные в табличном виде, а также импортировать в табличный процессор MS Excel. В программе также предусмотрено установление временного интервала регистрации показателей на каждой из точек и его изменения, как вручную до или во время прохождения анализа, так и задания функции изменения временного интервала.

В итоге в книге MS Excel мы видим показатели частот сигнала, сопоставленные с временем измерения. Это позволяет легко проанализировать сигнал, например, в виде графика зависимости амплитудно-частотных показателей сигнала от времени воздействия на объект.

Другой вариант анализа - это разложение показателей общей амплитудной шкалы по методу Фурье, что тоже достаточно легко делается при помощи стандартной функции табличного процессора Excel.

За время, отведенное на лабораторное занятие, студентам предлагается ознакомиться с методом исследования, собрать экспериментальную установку, провести соответствующие измерения, построить графики зависимостей, произвести обработку экспериментальных данных, составить отчет о работе.

Как показали пробные занятия, многие студенты вполне справляются с заданием за отведенное время. При этом по сравнению c лабораторными работами, основанными на виртуальных компьютерных программах моделирования, выполнение предложенного практикума вызывало повышенный интерес.

Следует отметить, что выполнение предлагаемых лабораторных работ требует повышенного внимания не только со стороны самих студентов, но и преподавателя. Это связано с тем, что на вход компьютера подаются внешние напряжения, которые при грубой ошибке могут вывести его из строя. Одновременно ряд работ проводится при относительно высоких напряжениях на элементах, прикосновение к которым небезопасно для здоровья.

Используя предложенные методики студенты могут участвовать в выполнении реальных научно-исследовательских работ.


Библиографическая ссылка

Лаврентьев В.В., Шияневский Я.В. О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ В КУРСЕ РЕЛАКСАЦОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ ПОЛИМЕРОВ // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 1. – С. 45-46;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=4628 (дата обращения: 20.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252