Origin8.0軟件在本科生畢業(yè)論文項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)踐

張琳　石宏新　李社

摘 要：為了適應(yīng)社會和就業(yè)市場的需要，提高大學(xué)生的實(shí)踐能力，給本科畢業(yè)論文提供更加完美的數(shù)據(jù)表達(dá)。文章結(jié)合本科生畢業(yè)論文項(xiàng)目中遇到的部分?jǐn)?shù)據(jù)處理和分析，列舉出部分Origin8.0軟件的使用實(shí)例，得出一些Origin8.0軟件的使用體會。

關(guān)鍵詞：Origin8.0軟件 應(yīng)用 本科生畢業(yè)論文

中圖分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4914（2015）01-262-03

一、本科生畢業(yè)論文要求

根據(jù)《黑龍江科技大學(xué)關(guān)于本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的若干規(guī)定》的要求，畢業(yè)論文是是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、理論研究能力和創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié)。在大學(xué)生畢業(yè)論文項(xiàng)目進(jìn)行過程中涉及到一些數(shù)據(jù)處理和分析，學(xué)生需要采用計(jì)算機(jī)軟件。相比之下，Origin軟件比較具有優(yōu)勢。

二、Origin軟件簡介

Origin軟件是OriginLab 公司推出的專業(yè)繪圖軟件和數(shù)據(jù)分析，該軟件包括統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、擬合等各種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理分析功能，提供了幾十種二維、三維制圖模板，用戶根據(jù)自己的需要也可以設(shè)計(jì)模版。Origin軟件使用起來像使用Excel一樣簡單，無需編程，操作速度快，是目前廣泛流行和國際科技出版界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)作圖工具{1}{2}。Excel軟件雖然也具有數(shù)據(jù)處理和可視化功能，但Excel主要提供電子表格，在圖形分析和數(shù)據(jù)處理方面功能遠(yuǎn)弱于Origin{3}{4}。而Origin具備微分和積分的功能，可以進(jìn)行圖形的擬合分析，能把幾組數(shù)據(jù)放到同一圖中進(jìn)行比較分析等Excel不具備的功能。因此Origin在科技數(shù)據(jù)處理分析方面更有優(yōu)勢，是本科生、研究生及科技工作者常用的軟件之一。本文結(jié)合本科生畢業(yè)論文項(xiàng)目實(shí)施中涉及到的部分?jǐn)?shù)據(jù)處理和分析，得出一些使用Origin軟件的體會。

三、Origin應(yīng)用實(shí)例

1.Origin軟件的操作界面。沿襲了經(jīng)典的Windows界面操作模式，通過靈活運(yùn)用Workbook、Graph和Matrix等常用的窗口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)基本操作、擬合和繪圖等功能{2}（如圖1所示）。本文中出現(xiàn)的圖形為作者研究項(xiàng)目及指導(dǎo)本科生畢業(yè)論文項(xiàng)目中的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身的科學(xué)意義文中不予解釋，只涉及Origin8.0軟件工具的數(shù)據(jù)表達(dá)。

2.二維散點(diǎn)圖。二維散點(diǎn)圖是Origin軟件中最基本的圖形，可顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律。根據(jù)需要可以添加折線及各種符號。例如圖2為折線+符號圖，即將點(diǎn)用符號標(biāo)記并用線段連接起來。折線+符號圖的優(yōu)點(diǎn)是能夠一目了然地區(qū)分不同激發(fā)波長下縱限制光學(xué)聲子和圍觀界面模多聲子拉曼頻率隨聲子級數(shù)變化圖，具體操作步驟為：導(dǎo)入數(shù)據(jù)，選中數(shù)據(jù)后在2D Graphs工具條中選擇Line+Symbol按鈕即可。

3.二維柱狀圖。圖3為柱狀圖，柱的中心為X值，寬度固定，柱體的高度顯示Y值。該圖很好地顯示了不同數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的相對強(qiáng)度差別。具體操作步驟為：導(dǎo)入數(shù)據(jù)，選中數(shù)據(jù)后在2D Graphs工具條中選擇Column按鈕即可。

4.二維多層圖。圖層在Origin中是個重要的概念。利用圖層可以解決一些問題，例如：（1）將自變量相同的不同樣品測試結(jié)果集中展示在一張圖上進(jìn)行對比；（2）將經(jīng)過計(jì)算處理的圖與原圖進(jìn)行對比；（3）將幾組自變量相同，因變量不同的的結(jié)果進(jìn)行參照；（4）在圖中插入關(guān)聯(lián)的小圖等。

例如，圖4為豎向二屏圖，兩幅圖分層放置，具有相同的橫坐標(biāo)。上圖為實(shí)驗(yàn)曲線圖，圖中峰位不易區(qū)分。下圖為其二階導(dǎo)數(shù)圖，其極小值位置有助于判斷上圖中峰位的準(zhǔn)確位置。具體操作為：（1）導(dǎo)入數(shù)據(jù)，選中A、B列單擊菜單命令A(yù)nalysis→Mathematics→Differentiate→Open Dialog，在對話框中Derivative Order選項(xiàng)中設(shè)定求導(dǎo)階數(shù)，進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算；（2）選中B、C列，選擇菜單命令Plot→Multi-Curve→Vertical 2 panel或者單擊2D Graphs工具條中Vertical 2 panel按鈕，進(jìn)行制圖。

5.圖5為雙Y軸圖。雙Y軸制圖在同一圖形中體現(xiàn)出兩個物理量隨同一自變量（比如混合時間）的變化情況，從而找到比較理想的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。具體步驟：選中數(shù)據(jù)，單擊菜單命令Plot→Multi-Curve→Double Y或單擊2D Graphs工具條中Double Y按鈕制圖，然后雙擊圖形曲線，調(diào)整Line和Symbol的顏色和形狀，以便對兩組數(shù)據(jù)加以區(qū)分。

6.圖6為堆疊多層圖。這樣的制圖方式有利于突出曲線的特征，比較曲線的變化趨勢。具體操作：選中數(shù)據(jù)，單擊菜單命令Plot→Multi-Curve→Stack，或單擊2D Graphs工具條中Stack按鈕。繪圖之后需標(biāo)注每條實(shí)驗(yàn)曲線的不同實(shí)驗(yàn)條件，或編號加以區(qū)分。

7.圖7為多層水平分段二屏圖。該圖由三組實(shí)驗(yàn)樣品分波數(shù)段測量的六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制而成，每一組樣品兩個波段的譜圖都采用相同的縱坐標(biāo)。該圖一方面采用三層堆疊的方式顯示三組樣品的譜線變化規(guī)律，同時又采用水平分段二屏的方式展現(xiàn)出每一組樣品不同波數(shù)段的相對強(qiáng)度差異。具體操作步驟與堆疊多層圖相似。

8.圖8由一個主圖和一個附加的縮小顯示圖組成。實(shí)驗(yàn)圖譜在高波數(shù)段的相對強(qiáng)度太弱，因此若采用同一縱坐標(biāo)，高波數(shù)段的峰形將被低波數(shù)段的強(qiáng)峰完全壓制。在強(qiáng)度較高的圖中插入強(qiáng)度較弱的小圖可以很好地做到在突出強(qiáng)峰的同時展現(xiàn)其他較弱的峰位特征。但制作此圖無法套用現(xiàn)成的Graph模版，學(xué)生需要一點(diǎn)創(chuàng)造性的想法，不斷學(xué)習(xí)繪制復(fù)雜圖形的技巧，提高應(yīng)用Origin8.0軟件的實(shí)踐能力。

9.三維圖。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖中，為了表現(xiàn)樣品一定范圍內(nèi)的某一指標(biāo)的分布情況，需要采用三維譜線圖（如圖9）。具體操作為：選中數(shù)據(jù)后單擊菜單項(xiàng)Plot→3DXYZ→3D Waterfall即可。

10.擬合分峰圖。Origin8.0軟件除了用來數(shù)值計(jì)算和繪圖，另一個作用是對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。比如對光譜圖的處理，為獲得準(zhǔn)確的峰位、積分強(qiáng)度、半高寬等數(shù)據(jù)需要對圖譜進(jìn)行擬合分峰。具體操作為：選中數(shù)據(jù)后，單擊菜單命令A(yù)nalysis→Fit Multiple Peaks打開fit peaks對話框，選擇峰的類型和個數(shù)，返回到圖形窗口后，在多個峰的中心逐次雙擊，粗略設(shè)定峰寬，確定后即可獲得擬合結(jié)果。尤其對于峰位較寬，重疊較大，區(qū)分不明顯的譜圖（如圖10）擬合分峰更是必不可少的數(shù)據(jù)分析手段。

Origin8.0軟件圖形處理功能十分強(qiáng)大，為本科生畢業(yè)論文項(xiàng)目的完成提供了很好的數(shù)據(jù)表達(dá)方式。像其他計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件一樣，Origin8.0的操作性很強(qiáng)，建議大學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一邊學(xué)習(xí)一邊練習(xí)，熟練操作技巧，為畢業(yè)論文提供準(zhǔn)確、美觀的數(shù)據(jù)圖形。

[基金項(xiàng)目：黑龍江省教育廳項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：12531573）；黑龍江科技大學(xué)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：JY14-129）；黑龍江科技大學(xué)引進(jìn)人才項(xiàng)目（06-134）]

注釋：

{1}肖信.Origin8.0實(shí)用教程——科技作圖與數(shù)據(jù)分析[M].北京：中國電力出版社，2009：2

{2}于成龍，郝欣，沈清.Origin8.0應(yīng)用實(shí)例詳解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.2

{3}王暢，蔣禮林，王樂新，張欣艷，關(guān)曉燕.計(jì)算機(jī)輔助大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐與探索[J].賀州學(xué)院學(xué)報(bào)，2011.27（3）

{4}吳林濤，張軍朋.Origin8.0在物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2012，25（1）

（作者單位：黑龍江科技大學(xué)理學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150022；第一作者簡介：張琳，講師，碩士，主要研究方向?yàn)槟蹜B(tài)物理、大學(xué)物理教育）

（責(zé)編：若佳）