Opis działania programu sterującego układem pomiarowym
Doświadczenie 2: Zdjęcie krzywej magnesowania (histerezy)
Fizyka – Programy sterujące – Zadania pomiarowe – Uruchom – Błedy
Celem tego doświadczenia jest pomiar znormalizowanej magnetyzacji próbki m w funkcji natężenia pola magnetycznego H przykładanego prostopadle do powierzchni badanej warstwy. Na stronie http://labfiz/exp/domeny/uklad-pomiarowy.php przedstawiony jest układ pomiarowy a na stronie http://labfiz/exp/domeny/fizyka_domen_magnetycznych.php konfiguracja pola i próbki.
Kożystając z prawa Malusa można opisać natężenie światła padającego na detektor wzorem:
I(H)=I0 Cos2(alfa+fisr(H))
gdzie alfa jest kątem pomiędzy płaszczyznami głównymi polaryzatora 1 i polaryzatora 2, a fisr – katem skręceniia płaszczyzny polaryzacji światła przechodzącego przez próbkę. fisr zależy od znormalizowanej magnetyzacji próbki m(H) zgodnie ze wzorem:
fisr = fi* m(H)
Zakładamy, że napięcie U rejestrowane przez edtektor liniowo zależy od natężenia padającego na niego światła. Można wówczas zapisać U w postaci:
U(H)= A+ B*m(H)
parametry A iB zależą od alfa. pomiar U(H) pozwala więc, po odpowiednim przeskalowaniu,na wyznaczenie zależności m(H).
Program wykonujący pomiar w tym doświadczeniu bazuje na wykorzystaniu technologi CGI. Dzięki temu istnieje możliwość uruchomienia podprogramów sterujących układem i zbierających z dane. Parametry uruchomieniowe skryptu CGi do pomiaru natężenia światła w funkcji położenia polaryzatora i natężenia to:
- Ilość sumowań (1 ÷ 100 ) – Ilość sumowań pojedyńczego pomiaru – parametr odpowiadający za statystykę pomiaru natężenia światła przez fotodiodę, nie rzutuje na bład pomiaru tej wielkości – wartość domyślna 20
- Opóźnienie (10 ÷ 200 [ms]) – Opóźnienie między kolejnymi próbkami pojedyńczego pomiaru
Uruchomienie pomiaru następuje po naciśnięciu przycisku „Uruchom”. Przekroczenie zakresu któregoś z parametrów jest sygnalizowane, a program ustawia przekroczony parametr na wartość domyślna jednocześnie zgłaszając który z parametrów został niepoprawnie wpisany. Tym samym program jest zabezpieczony przedwaniem niepoprawnych wartości. Po wykonaniu pomiaru dane są przedstawione w postaci wykresu – pliku graficznego w formacie PNG otrzymanego jako wynik działania programu Gnuplot. Zachowanie tego pliku jest możliwe poprzez standardową funkcję przeglądarki jaką jest „Save Image as..”, a która kryje się pod prawym klawiszem myszy w momencie naciśnięcia go gdy kursor myszy znajduje sie „ponad” obrazem. Dostęp do danych pomiarowych uzyskanych w doświadczeniu jest możliwy także w formie tekstowej. Pod przyciskiem „Zobacz/Zapisz dane” który pojawia się po wykonaniu pomiaru kryje się nowe okienko przeglądarki w którym możemy zobaczyć dane w postaci tabeli i mamy możliwość zapisania ich na lokalny dysk. Zamknięcie okienka z danymi odbywa się po naciśnięciu przycisku „Zamknij”. W pliku z danymi poza informacją na temat wartości pola magnetycznego w [A/m], odpowiadającemu temu kątowi napięcia na fotodiodzie i błedu pomiaru napięcia które umieszczone są w kolumnach, zawarta jest też informacja na temat parametrów pomiaru i daty jego wykonania. Opis działania programu znajduje się pod przyciskiem „Pomoc”. Polecam korzystanie z tej mozliwości w razie niejasności .
Wynik pomiaru U postaci wykresu natężenia światła w funkcji przyłozonego do próbki pola magnetycznego H -wynik otrzymany przy uruchomieniu programu z domyślnymi ustawieniami.
Po przesłaniu parametrów uruchomieniowych ze strony WWW (skryptu CGI) do podprogramu na komputerze pomiarowym następuje wykonanie poniższego algorytmu pomiarowego:
- Wyzerowanie położenia polaryzatora
- Wykonanie pomiaru m(H)
- Zmiana pola o dH (1/256 zakresu -6000 ÷ 6000 [A/m] )
- Wykonanie N pomiarów natężenia światła
- Powtórzenie powyższych dwóch operacji aż do przjścia polem magnetycznym zakresu 0 >> 6000 >> -6000 >> 0 [A/m]
- Przesłanie danych do serwera WWW
Wynik pomiaru jest zapisywany do pliku który dostępny jest programowi CGI i na podstawie którego tworzony jest wykres wyświetlany później w przeglądarce. Na stronie poświęconej opisowi układu pomiarowego można znaleźć bliższe informacje na temat sterowanianatęzeniem pola magnetycznego i pomiaru natężenia światła w naszym układzie.