课程设计报告.docx

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1、20河南科技大学物理工程学院课程设计课程名称：利用origin软件设计介电性能与温度、频率的三维关系专业：应用物理学班级：应物1402姓名：袁超时2020学号：7指导教师：王晓飞学期：2016-2017日期：20176192020摘要Origin是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件，它的主要功能是数据分析和科技绘图。Origin的数据分析包括统计、信号处理、图像处理、峰值分析和曲线拟合等各种完善的数学分析能力，科技绘图包括制作二维、三维、多图层等等。Origin的这些强大的功能，为我们提供了方便的制图方式。利用Or

2、igin的便利之处，绘制平面电磁波沿传播方向的三维图，首先在Matlab下编辑程序，得到数据，再在origin中对数据分析和绘图，得到想要的图形。利用origin设计介电弛豫过程，首先建立介电损耗与电场频率、温度的关系模型，通过C语言编辑一定频率下介电损耗和温度关系模型的程序，得到数据，再使用origin进行绘图和数据分析。利用origin设计介电性能与温度、频率的三维关系时，根据上面建立的模型，在C语言中编辑不同频率范围的介电损耗和温度关系模型的程序，得到系列数据，再在origin中进行科学绘图和数据分析。关键词：Co

3、le-cole模型、麦克斯韦方程组、介电弛豫、介质损耗2020一课程设计目的和意义1.课程设计目的a.学会使用origin软件的基本操作；b.学会使用origin软件进行科学绘图和数据分析；c.学会使用C语言、Mtablab等编程软件得到需要的数据；d.通过课程设计，学会独立编写科技类论文，为以后编写毕业论文打下基础。2.课程设计意义a.有助于加强我们的实际操作能力，提升对课本理论知识的理解，真正理解其内涵；b.有助于我们逻辑思维的锻炼，C语言、Matlab等程序设计能有效的训练学生的创新思维、培养数据分析能力和解决问题

4、能力；2020c.有助于提升我们的细心能力，一个合理美观的图需要我们有耐心有细心的去做，程序也需要我们反复的调试，如果没有耐心，可能就调不出合理的程序；二课程设计具体内容1.学会使用Origin软件进行简单绘图1.1origin软件的介绍Origin为OriginLab公司出品的较流行的专业函数绘图软件，是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件，既可以满足一般用户的制图需要，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。Origin具有两大主要的功能：数据分析和绘图。Origin的数据分析包括2020统计、信号处理、图像

5、处理、峰值分析和曲线拟合等各种完善的数学分析功能。准备好数据后，进行数据分析时，只需选择所要分析的数据，然后再选择相应的菜单命令即可。Origin的绘图是基于模板的，Origin本身提供了几十种二维和三维绘图模板而且允许用户自己定制模板。绘图时,只要选择所需要的模板就行。用户可以自定义数学函数、图形样式和绘图模板；可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理软件等方便的连接。2.利用origin进行简单绘图2.1二维图的绘制Origin可以画出各种各样的二维图，例如双Y轴图等，下图一是利用origin画出的双Y轴图，其数据见

6、附录一。图一2.2多图层二维图的绘制2020有时需要在同一绘图空间上绘制更多的曲线以构成更加复杂的图，这些图具有不同的坐标体系、不同的大小、不同的位置，或者一个图形是另一个图形的局部放大，这就需要使用Layer技术，绘制多图层。例如下图二所示的多图层。图二2.3曲线拟合在试验数据处理和对结果进行讨论中，经常需要对实验数据进行线性回归和曲线拟合，来描述不同变量之间的关系，找出相应函数的系数，建立经验公式或数学模型。如图三、图四所示的曲线拟合。2020图三图四2.4三维图的绘制2020在进行数据分析时，有时为了更好的反应各个

7、变量之间的关系，需要绘制三维的图形，origin提供了许多绘制三维图形的方法，如图五通过将工作表转换成矩阵表的方法绘制的三维图。图五二、利用origin软件设计平面电磁波1、平面电磁波模型的建立1.1电磁场波动方程2020一般情况下，电磁场的基本方程是麦克斯韦方程组：∇×E=-∂B∂t∇×H=∂D∂t+J（1）∇⋅D=ρ∇⋅B=0在没有电荷电流分布的自由空间或均匀的绝缘介质中的电磁场在自由空间中，电场合磁场互相激发，电磁场的运动规律是齐次的麦克斯韦方程组。即：∇×E=-∂B∂t∇×H=∂D∂t（2）∇⋅D=0∇⋅B=0在

8、真空中，D=ε0E，B=μ0H，取(2)中的第一式的旋度并利用第二式得:2020∇×∇×E=-∂∂t∇×B=-μ0ε0∂2E∂t2（3）用矢量分析公式及∇⋅E=0得：∇×∇×E=∇∇⋅E-∇2E=-∇2E（4）将(4)式代入(3)式得电磁场E的偏微分方程：∇2E-μ0ε0∂2E∂t2=0（5）同理，将(2)式中的电场