Origin軟件在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖形處理中的應(yīng)用

邢琳 楊威 余林坡 張春燕

(中原工學(xué)院理學(xué)院 物理實(shí)驗(yàn)中心，河南 鄭州 450007)

0 引言

Origin軟件是美國(guó)OriginLab公司推出的數(shù)據(jù)分析和科技作圖軟件，其功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便、易學(xué)易用，不僅適合于一般的作圖需求，而且能夠滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析、圖形處理、函數(shù)擬合等，是科學(xué)研究的必備軟件之一，因此深受科技工作者的歡迎。

但是筆者近年來(lái)通過(guò)帶理工科的大學(xué)生參與科研項(xiàng)目的研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，如此重要及實(shí)用的Origin軟件而理工科的大學(xué)生們竟然沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)，以至于他們?cè)趨⑴c教師的科研項(xiàng)目時(shí)，不會(huì)利用此軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和圖形的處理。基于此，本文根據(jù)研究中常見(jiàn)的圖形處理要求，實(shí)例闡述了Origin 8畫圖軟件在數(shù)據(jù)比較和曲線擬合中的典型運(yùn)用。

1 實(shí)例分析

1.1 數(shù)據(jù)比較

數(shù)據(jù)比較是實(shí)驗(yàn)中常用的方法，有時(shí)候?qū)⒍鄠€(gè)數(shù)據(jù)放在同一個(gè)坐標(biāo)軸中進(jìn)行比較，有時(shí)候需要將不同的數(shù)據(jù)分別畫圖并放在同一圖中進(jìn)行比較。如果將待比較的數(shù)據(jù)以圖形的形式直觀、形象、清晰的呈現(xiàn)出來(lái)，需要以下操作：（1）導(dǎo)入數(shù)據(jù)。首先打開(kāi)Origin 8軟件，然后單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的第3個(gè)按鈕Import Multiple ASCII，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選中需要比較的多個(gè)數(shù)據(jù)文件依次單擊 “Add Files”添加（如果發(fā)現(xiàn)剛添加的數(shù)據(jù)需要?jiǎng)h除的話則直接選中不需要的文件單擊“Remove Files”刪除即可），之后單擊OK鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置頁(yè)面，這里大部分選項(xiàng)保留默認(rèn)值即可，但數(shù)據(jù)需要比較時(shí)，通常在“Import Mode”對(duì)應(yīng)的下拉菜單中選擇“Start New Columns”，最后單擊OK鍵就可以導(dǎo)入數(shù)據(jù)。（2）畫圖。首先需要將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)確定列屬性（X、Y、Z屬性）。方法是選中某列，右鍵單擊該列，在“Set As”對(duì)應(yīng)的下拉菜單中選擇相應(yīng)的列屬性。之后開(kāi)始作圖。如果將多個(gè)數(shù)據(jù)放在同一坐標(biāo)軸中進(jìn)行比較，那么首先需要選中要操作的列，然后點(diǎn)擊2D Graphs中的這些按鈕進(jìn)行相應(yīng)的二維圖形操作，如圖1。如果將不同的數(shù)據(jù)分別畫圖并放在同一圖中進(jìn)行比較，則直接點(diǎn)擊2D Graphs中的按鈕就可以作出相應(yīng)的圖形，如圖2和圖3。

圖1 多個(gè)數(shù)據(jù)放在同一坐標(biāo)軸中的比較圖

圖2 水平放置的兩個(gè)圖

圖3 雙Y坐標(biāo)軸圖

1.2 曲線擬合

曲線擬合是數(shù)據(jù)分析中常用且非常重要的一種分析方法。Origin軟件為曲線擬合提供了非常強(qiáng)大的功能，支持大量的函數(shù)模塊，甚至可以自定義函數(shù)擬合。

1.2.1 線性擬合

在線性擬合中，首先打開(kāi)Origin 8軟件導(dǎo)入要進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)，然后選中要分析的各列數(shù)據(jù)生成散點(diǎn)圖，再依次通過(guò)Analysis→Fitting→Fit Linear打開(kāi)Linear Fit對(duì)話框，設(shè)置相關(guān)參數(shù)后，單擊OK鍵就可以生成線性擬合曲線和相應(yīng)的分析報(bào)表，最后根據(jù)報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，如圖4所示。

1.2.2 非線性擬合

除線性擬合外，大部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都不能處理成直線關(guān)系，這就需要使用非線性函數(shù)進(jìn)行擬合。非線性擬合有多種擬合方式，在擬合時(shí)都是通過(guò)Nonlinear Fitting（NLFit）對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置最后生成擬合結(jié)果，他們的區(qū)別只是擬合函數(shù)不同。下面以指數(shù)擬合為例，首先在Origin 8軟件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)生成散點(diǎn)圖，然后依次選擇Analysis→Fitting→Nonlinear Curve Fit打開(kāi)NLFit對(duì)話框，在Category對(duì)應(yīng)的下拉菜單中選擇函數(shù)種類（如e指數(shù)），再在Function對(duì)應(yīng)的下拉菜單中選擇一個(gè)合適的擬合函數(shù)，單擊Fit即可生成擬合曲線和相應(yīng)的分析報(bào)表，如圖5所示。

圖4 多數(shù)據(jù)線性擬合圖

圖5 非線性擬合圖

1.2.3 多峰值擬合

在實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)候樣品會(huì)產(chǎn)生多個(gè)峰，當(dāng)這些峰疊加在一起時(shí)，便會(huì)形成一個(gè)包絡(luò)線，因此需要采用多峰值擬合把這些重疊的峰分離開(kāi)來(lái)。首先在Origin 8軟件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)生成曲線圖，再依次選擇Analysis→Fitting→Fit Multi-peak打開(kāi)Fitting:Fit peaks對(duì)話框，設(shè)置Peak Type（如 Guassian）、Number of Peaks（如 2）、輸入輸出參數(shù)后單擊OK鍵，然后在曲線圖上尋找指定數(shù)目的峰值雙擊，多峰值擬合結(jié)果即可擬合出來(lái)，如圖6所示。

圖6 多峰值擬合圖

2 結(jié)語(yǔ)

本文實(shí)例闡述了Origin 8軟件能簡(jiǎn)便快捷進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪出直觀精美的圖形，展現(xiàn)了Origin 8軟件操作的簡(jiǎn)易性和功能的全面性。因此只要方法選擇適當(dāng)，就可以用Origin超強(qiáng)的功能完成其它不同類型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和圖形處理。

［1］肖信.Origin 8.0實(shí)用教程：科技作圖與數(shù)據(jù)分析[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.

［2］方安平,葉衛(wèi)平，等.Origin 8.0實(shí)用指南[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.