第2章數(shù)據(jù)處理軟件origin

1、返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院第2章 數(shù)據(jù)處理軟件Origin Origin是美國(guó)OriginLab公司推出的數(shù)據(jù)分析和繪圖軟件，現(xiàn)在的新版本為Origin 7.5。此軟件屬于專用軟件一類，對(duì)于化工類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理非常有用。它具有專業(yè)級(jí)的圖表處理功能、強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析功能以及盡善盡美的圖形展示功能，因此，成為科技工作者的首選科技繪圖及數(shù)據(jù)處理軟件。 Origin具有兩大類功能：數(shù)據(jù)分析和繪圖。 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.1 Origin基礎(chǔ) 2.1.1 主界面 2.1.2 菜單欄 2.1.3 工具欄 2.2 工作表窗口 2.2.

2、1 數(shù)據(jù)輸入與刪除 2.2.2 數(shù)據(jù)管理 2.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與篩選 2.3 Origin繪圖 2.3.1 簡(jiǎn)單X-Y圖形的繪制 2.3.2 圖形的定制與標(biāo)注 2.3.3 坐標(biāo)軸的定制 2.3.4 圖形中數(shù)據(jù)的處理 2.3.5 保存項(xiàng)目文件和模板 2.3.6 多層圖 2.3.7 雙坐標(biāo)圖 2.4 數(shù)據(jù)擬合 2.4.1 線性回歸 2.4.2 多項(xiàng)式回歸 2.4.3 非線性回歸 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.1 Origin基礎(chǔ) 2.1.1 主界面菜單欄工具欄繪圖欄項(xiàng)目管理器狀態(tài)欄返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.1.2 菜單欄菜單欄 打開O

3、rigin 7.5時(shí)默認(rèn)繪圖區(qū)子窗口為Worksheet（工作表）窗口，選擇菜單欄“FileNew”命令或直接按“Ctrl+N”鍵打開“新建”子窗口命令，就可以選擇在繪圖區(qū)新建一種類型的子窗口：Graph（繪圖）、Matrix（矩陣）、Layout（版面設(shè)計(jì)）、Notes（注釋）窗口，其所對(duì)應(yīng)的菜單欄結(jié)構(gòu)列于表2-1。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院子窗口 菜單欄結(jié)構(gòu) Worksheet File Edit View Column Analysis Statistics Tools Format Window HelpGraph File Edit View Graph

4、 Date Analysis Tools Format Window HelpMatrix File Edit View Plot Matrix Image Tools Format Window HelpLayout File Edit View Layout Tools Format Window HelpNotes File Edit View Tools Format Window Help表2-1 繪圖區(qū)子窗口對(duì)應(yīng)的菜單欄返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.1.3 2.1.3 工具欄工具欄 Origin 7.5首次啟動(dòng)時(shí)并非顯示出所有工具欄，通過菜單欄“Vie

5、wToolbars”命令或直接按Ctrl+T鍵打開“自定義工具欄”設(shè)置窗口,此窗口包含“工具欄顯示/隱藏”和“工具欄按鈕增加/刪除”兩個(gè)功能標(biāo)簽。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.2 工作表窗口 工作表的主要功能是存放和組織Origin中的數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和作圖。工作表窗口最上邊一行為標(biāo)題欄，A、B和C等是數(shù)列的名稱，X和Y是數(shù)列的屬性，其中X表示該列為自變量，Y表示該列為因變量?？梢噪p擊數(shù)列的標(biāo)題欄，打開“Worksheet Column Format”對(duì)話框改變這些設(shè)置。工作表中的數(shù)據(jù)可直接輸入，也可以從外部文件導(dǎo)入，而后通過選取工作表中的列完成

6、作圖. 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.2.1 數(shù)據(jù)輸入與刪除數(shù)據(jù)輸入與刪除通過鍵盤輸入通過鍵盤輸入 默認(rèn)情況下，Origin 7.5在啟動(dòng)時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)含有兩列單元格的空白工作表并自動(dòng)將兩列指定為A（X）和B（Y），即二維繪圖用的數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)輸入完畢后，可以進(jìn)行工作表顯示或?qū)傩哉{(diào)整，在A（X）列上雙擊打開“列格式設(shè)置”窗口.通過“Column Name”可以更改列名稱，點(diǎn)擊“Format”選項(xiàng)的下拉列表可以選擇該列數(shù)據(jù)的格式，在“Column Label”中輸入內(nèi)容，在該列上方就會(huì)出現(xiàn)所輸入的標(biāo)識(shí)。點(diǎn)擊“Prev”或“Next”按鈕可以對(duì)該列的前一列或后一列進(jìn)行格式

7、設(shè)置，設(shè)置完畢后點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 其它輸入方法其它輸入方法 從其它軟件的數(shù)據(jù)文件中輸入數(shù)據(jù) (ASCII) 通過剪切板交換數(shù)據(jù) 在列中輸入相應(yīng)行號(hào)或隨機(jī)數(shù) 用函數(shù)或數(shù)學(xué)計(jì)算式實(shí)現(xiàn)對(duì)列輸入數(shù)據(jù) 有規(guī)律X遞增數(shù)據(jù)輸入 在列中插入一個(gè)單元格數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)刪除數(shù)據(jù)刪除 EditClear刪除整個(gè)工作表中的數(shù)據(jù) EditDelete刪除選中的單元格及其數(shù)據(jù) 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.2.2 2.2.2 數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)排序數(shù)據(jù)排序列排序列排序 Analysis Sort Column 選擇范圍排序選擇范圍排

8、序 Analysis Sort Range 工作表格排序工作表格排序 Analysis Sort Worksheet 抽取數(shù)據(jù)抽取數(shù)據(jù)Analysis Extract Worksheet Data返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與篩選數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與篩選描述統(tǒng)計(jì)描述統(tǒng)計(jì) 列(行)統(tǒng)計(jì) StatisticsDescriptive StatisticsStatistics on Columns (Statistics on Rows )頻數(shù)統(tǒng)計(jì) StatisticsDescriptive StatisticsFrequency Count”正態(tài)統(tǒng)計(jì) Stati

9、sticsDescriptive StatisticsNormality Test（Shapiro-Wilk） 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院方差分析方差分析 方差分析（ANOVA）是統(tǒng)計(jì)中一個(gè)重要的分析方法，包括單因子分析和雙因子分析。選擇菜單命令“StatisticsANOVAOne-Way ANOVA”或“Two-Way ANOVA”，會(huì)彈出單因子分析或雙因子分析的對(duì)話框，如教材圖2-10所示。 這兩個(gè)對(duì)話框類似，都包括ANVOA、Levene和Brown-Forsythe檢驗(yàn)。設(shè)置完成后點(diǎn)擊“Compute”即可進(jìn)行方差分析。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社

10、n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.3 Origin繪圖繪圖 Origin的繪圖功能非常靈活，功能十分強(qiáng)大，能繪出數(shù)十種精美的、滿足絕大部分科技文獻(xiàn)和論文的繪圖要求的數(shù)據(jù)曲線圖，它是Origin重要核心和特點(diǎn)之一。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.3.1 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單X-Y圖形的繪制圖形的繪制 首先要將數(shù)據(jù)按照X、Y坐標(biāo)存為兩列，然后按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)選定這兩列數(shù)據(jù)，選擇“PlotLine/Scatter/Line+Symbol”命令，或者采用如圖所示的最下面一排工具欄按鈕的前三項(xiàng)，就可以繪制出如圖三種不同效果的簡(jiǎn)單圖形。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.3

11、.2 圖形的定制與標(biāo)注圖形的定制與標(biāo)注 雙擊數(shù)據(jù)曲線，打開“Plot Details”對(duì)話框，如圖所示。通過這個(gè)對(duì)話框可以對(duì)曲線進(jìn)行定制，可定制部分包括除坐標(biāo)軸及說明以外所有內(nèi)容。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.3.3 2.3.3 坐標(biāo)軸的定制坐標(biāo)軸的定制 雙擊數(shù)據(jù)曲線圖的任一坐標(biāo)軸，可以打開坐標(biāo)軸屬性對(duì)話框，如圖所示。利用這個(gè)對(duì)話框，可以對(duì)坐標(biāo)軸的屬性進(jìn)行定制，方法和操作與利用“Plot Details”對(duì)話框定制數(shù)據(jù)曲線屬性類似。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.3.4 圖形中數(shù)據(jù)的處理圖形中數(shù)據(jù)的處理簡(jiǎn)單算術(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)單算術(shù)運(yùn)算 激活繪圖

12、窗口，選擇“AnalysisSimple Math”命令 減去參考直線減去參考直線 激活繪圖窗口，選擇“AnalysisSubtrartStraight Line”命令，光標(biāo)自動(dòng)變?yōu)?然后在窗口上雙擊左鍵定起始點(diǎn)，然后再在終止點(diǎn)雙擊，由于兩點(diǎn)確定一條直線，Origin會(huì)自動(dòng)將曲線減去由這兩點(diǎn)確定的參考直線而獲得一條新的曲線并在原繪圖窗口中顯示。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院垂直垂直/ /水平移動(dòng)水平移動(dòng) 以垂直移動(dòng)為例，激活繪圖窗口后選擇“AnalysisTranslateVertical”，這時(shí)光標(biāo)自動(dòng)變?yōu)?。移動(dòng)光標(biāo)，雙擊曲線上的任一數(shù)據(jù)點(diǎn)，將其設(shè)為起點(diǎn)。這時(shí)光標(biāo)

13、形狀變?yōu)?，雙擊屏幕上任意點(diǎn)將其設(shè)為終點(diǎn)。這時(shí)Origin將自動(dòng)計(jì)算起點(diǎn)和終點(diǎn)縱坐標(biāo)的差值，工作表內(nèi)該數(shù)列的值也自動(dòng)更新為該數(shù)列原來的值加上該差值，同時(shí)將曲線移動(dòng)到新位置。水平移動(dòng)選擇“AnalysisTranslateHorizontal”，其余操作與垂直移動(dòng)類似。微分微分/ /積分積分 激活繪圖窗口后選擇“AnalysisCalculusDifferentiate”或“Integrate”進(jìn)行微分或積分操作。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 現(xiàn)在，我們的Origin項(xiàng)目包括數(shù)據(jù)、工作表、圖形和文件夾組織結(jié)構(gòu)等。當(dāng)你保存項(xiàng)目后，這些窗口以及它們所包含的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在這個(gè)

14、項(xiàng)目文件中。保存項(xiàng)目的步驟如下：選擇“FileSave Project”命令或者在上部工具欄中直接點(diǎn)擊 ，就會(huì)打開文件保存對(duì)話框，在“文件名”文本框中鍵入“Sample”，單擊“保存”按鈕，這樣當(dāng)前的項(xiàng)目就保存在“Sample.OPJ”中了。2.3.5 保存項(xiàng)目文件和模板保存項(xiàng)目文件和模板返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.3.6 多層圖多層圖 Origin提供了常用的多圖層模板，包括：雙Y軸（Double Y Axis）圖形模板、左右對(duì)開（Horizontal 2 Panel）圖形模板、上下對(duì)開（Vertical 2 Panel）圖形模板、四屏圖形（4 Panel）模

15、板、九屏圖形（9 Panel）模板、疊層圖形（Stack）模板。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 例如，圖2-18所示的數(shù)據(jù)，B和C對(duì)A分別利用左右對(duì)開圖形模板和上下對(duì)開圖形模板作圖，只需點(diǎn)擊“PlotPanelHorizontal 2 Panel”或“Vertical 2 Panel”即可；同樣，B、C、D和E對(duì)A分別利用四屏圖形模板和疊層圖形模板作圖，只需點(diǎn)擊“PlotPanel4 Panel”或“Stack”即可。結(jié)果如圖所示。左右對(duì)開圖形 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院上下對(duì)開圖形 四屏圖形 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與

16、化學(xué)工程學(xué)院疊層圖形 返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.3.7 雙坐標(biāo)圖雙坐標(biāo)圖 以圖2-18所示的數(shù)據(jù)為例說明雙坐標(biāo)軸圖的繪制步驟：首先以B對(duì)A作圖，在繪圖窗口中選擇菜單命令“ToolsLayer”，打開“Layer”工具對(duì)話框，如圖所示。在“Add”選項(xiàng)卡中，選擇與Y關(guān)聯(lián)按鈕 ，這樣就在繪圖窗口中加入了一個(gè)圖層。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 雙擊繪圖窗口左上角的“2”圖標(biāo)，則彈出“Plot Setup”對(duì)話框，如圖1所示。Y列選中C后，單擊“Add”按鈕，然后單擊“OK”即將C的數(shù)據(jù)曲線繪制在圖層2中。雙擊右坐標(biāo)軸，在彈出的對(duì)話框中將坐

17、標(biāo)范圍改為-2.5到2.5。然后打開“Plot Details”對(duì)話框，雙擊左邊窗口“Layer 2”，將曲線顏色改為藍(lán)色，得到圖2。圖1圖2返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.4 數(shù)據(jù)擬合2.4.1 線性回歸 欲對(duì)被激活的數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，在繪圖（Graph）窗口選擇“AnalysisFit Linear”命令，對(duì)X（自變量）和Y（因變量）的線性回歸方程是Y(i)=A+B*X(i)，參數(shù)A（截距）和B（斜率）由最小二乘法計(jì)算。擬合后，Origin產(chǎn)生一個(gè)新的（隱藏的）包含擬合數(shù)據(jù)的工作表格，并將擬合出的數(shù)據(jù)在繪圖窗口繪出，同時(shí)將擬合得到的參數(shù)的數(shù)值顯示在結(jié)果記錄（Re

18、sults Log）窗口中。返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.4.2 多項(xiàng)式回歸多項(xiàng)式回歸 對(duì)被激活的數(shù)據(jù)組用Y=A+B1*X+B2*X2+B3*X3+.+Bk*Xk進(jìn)行擬合，在繪圖（Graph）窗口選用“AnalysisFit Polynomial”命令，Origin會(huì)打開一個(gè)“Polynomial Fit to”對(duì)話框，如圖所示。設(shè)置級(jí)數(shù)擬合曲線的點(diǎn)數(shù) 擬合曲線的最小 值擬合曲線的最大值返回化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2.4.3 非線性回歸非線性回歸 從菜單命令擬合從菜單命令擬合 在繪圖窗口，“Analysis”菜單中選擇相應(yīng)的命令可以完成

19、非線性擬合，擬合參數(shù)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示在結(jié)果記錄（Results Log）窗口。此類擬合包括： “Fit Exponential DecayFirst Order”：指數(shù)衰減擬合，擬合模型函數(shù)為y=y0+A1exp(-x/t1)； “Fit Exponential DecaySecond Order”：指數(shù)衰減擬合，擬合模型函數(shù)為y=y0+A1exp(-x/t1)+A2exp(-x/t2)； “Fit Exponential DecayThird Order”：指數(shù)衰減擬合，擬合模型函數(shù)為y=y0+A1exp(-x/t1)+A2exp(-x/t2)+A3exp(-x/t3)； “Fit Exponential Growth”：指數(shù)增長(zhǎng)擬合，擬合模型函數(shù)為y=y0+A1exp(x/t1)； “Fit Sigmoidal”：S擬合，擬合模型函數(shù)為(A1-A2)/1+exp(x-x0)/dx)+A2； “Fit G