Matlab和Origin處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1、MATLAB (MATrix LABoratory)具有用法簡(jiǎn)易、可靈活運(yùn)用、程式結(jié)構(gòu)強(qiáng)又兼具延展性。 功能強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算先進(jìn)的資料視覺(jué)化功能高階但簡(jiǎn)單的程式環(huán)境開(kāi)放及可延伸的架構(gòu)豐富的程式工具箱 優(yōu)化工具包(Optimization Toolbox)、控制工具包(Control Toolbox)、通信工具包(Communication Toolbox)、圖象處理工具包(Image Processing Toolbox)、統(tǒng)計(jì)工具包(Statistic Toolbox)如熱敏電阻的電阻值隨溫度的變化的數(shù)據(jù)格式如下，保存文件名為：example.txt，路徑為d:data下 在Matlab中要使用

2、時(shí)，使用命令調(diào)入數(shù)據(jù)：load c:reportexample.txt以上數(shù)據(jù)將以example為名的2列矩陣被調(diào)入Matlab工作空間。輸入example并回車，將顯示出調(diào)入數(shù)據(jù)的情況。從方便和習(xí)慣出發(fā)，我們用向量T和R來(lái)處理數(shù)據(jù)，分別存放溫度和電阻的數(shù)據(jù)：T=example (:,1); %將第一列數(shù)據(jù)（溫度）存放在向量T中；R=example (:,2); %將第二列數(shù)據(jù)（電阻）存放在向量R中。如果在data_1.txt中的數(shù)據(jù)是按“行”方式存放的（第一行為溫度，第二行為電阻），則操作應(yīng)當(dāng)是：T=data_1(1,:); %第一行數(shù)據(jù)放在T中。R=data_1(2,:); %第二行數(shù)據(jù)放

3、在R中。括號(hào)內(nèi)的參數(shù)是行和列的表達(dá)式，其中用“，”區(qū)分行和列，“，”之前表示行，“，”之后表示列。對(duì)于行（或列）的具體值用“n1：n2”的形式，表示從第n1行（列）到第n2行（列）,如省略n1、n2表示全部行（列）。 也可以用.m文件準(zhǔn)備上面的數(shù)據(jù)：用純文本編輯器（如記事本），編輯以下內(nèi)容。p=754;t=有關(guān)數(shù)據(jù);y=有關(guān)數(shù)據(jù);將以上內(nèi)容保存為data_2.m使用時(shí)，在Matlab中輸入：data_2 即將p、t、y數(shù)據(jù)調(diào)入工件空間。 注意此文件應(yīng)保存在Matlab的搜索路徑內(nèi)（一般在Matlab目錄以下）。如果保存在用戶自己的工作目錄，如d:mywork，則應(yīng)在調(diào)用此數(shù)據(jù)之前先運(yùn)行 cd

4、d:mywork，或?qū)⒃撃夸浖尤氲組atlab的搜索路徑中：path(path,d:mywork)。 若x為存放某一物理量多次測(cè)量的結(jié)果的向量，std(x)如t為列向量時(shí) mt=mean(t)，求出t的平均值并賦于mt Matlab中輸入運(yùn)算表達(dá)式 (5*2+1.3-0.8)*10/25ans =4.2000運(yùn)算符 向量之間運(yùn)算不用對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，只需輸入向量運(yùn)算的表達(dá)式，即可完成所有對(duì)應(yīng)元素的運(yùn)算，被運(yùn)算的兩向量必須具有相同的結(jié)構(gòu)。但上述運(yùn)算符中的“*”、“/”、“”前應(yīng)加“.”，即為：“.*”、“./”、“.”，否則，是按矩陣的運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行。 T1=1./(T+273.2) %將攝氏溫

5、度轉(zhuǎn)變絕對(duì)溫度的倒數(shù)。 在運(yùn)算時(shí)可以使用括號(hào)，但只能是“圓”括號(hào)。運(yùn)算中可以使用各種函數(shù)，如：sqrt()、log()（自然對(duì)數(shù)）、log10()（常用對(duì)數(shù)）、sin()等等。 R1=log(R); %電阻值取自然對(duì)數(shù)（ln）。 plot：xy坐標(biāo)都是線性坐標(biāo)系；loglog： xy坐標(biāo)都是對(duì)數(shù)坐標(biāo)系；semilogx： x坐標(biāo)軸是對(duì)數(shù)坐標(biāo)系；semilogy： y坐標(biāo)軸是對(duì)數(shù)坐標(biāo)系；plotyy： 有兩個(gè)y坐標(biāo)軸，一個(gè)在左邊，一個(gè)在右邊。polar： 極坐標(biāo)可以使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 cart2pol：笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)或圓柱坐標(biāo)cart2sph：笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)pol2

6、cart：極坐標(biāo)或圓柱坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)sph2cart：球坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)繪圖參數(shù)繪圖參數(shù) 在plot等繪圖函數(shù)中，有根據(jù)輸出的數(shù)據(jù)自動(dòng)設(shè)定數(shù)軸界限的功能，但有時(shí)手動(dòng)的調(diào)節(jié)也還是必不可少的。axis(xmin,xmax,ymin,ymax)設(shè)定了兩個(gè)數(shù)軸的范圍，其中可以用Inf，-Inf來(lái)讓Matlab自動(dòng)尋找合適的界限。title：標(biāo)注圖形的標(biāo)題。例：title(反應(yīng)進(jìn)度)legend：標(biāo)注圖例。例：lengend(測(cè)量點(diǎn),擬合曲線)；其位置與plot中位置對(duì)應(yīng)。xlabel： 對(duì)x軸標(biāo)注。例：xlabel(時(shí)間)ylabel： 對(duì)y軸標(biāo)注。例：ylabel(電導(dǎo))text：在指定位

7、置寫(xiě)上文字內(nèi)容。例：text(2,4,實(shí)驗(yàn)溫度：25)gtext：用鼠標(biāo)給文字指定位置。grid on；給圖形加網(wǎng)格線。Polyfit 求解最小二乘曲線擬合問(wèn)題 polyfit（x,y,n）x,y為要擬合的數(shù)據(jù)n為希望最佳擬合數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式的階次n=1 線性近似，線性回歸。n1 多多階擬合最好轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€關(guān)系來(lái)處理。 2.1.4.1 擬合例：擬合熱敏電阻R-T曲線 R-T數(shù)據(jù)已存放在文件中。在Matlab中用命令方式一步步地操作： load c:reportrt1.txt %將數(shù)據(jù)調(diào)入名為rt1的矩陣； rt1 %查看rt1的內(nèi)容；T=rt1(:,1) +273.15 %將rt1的第一列溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

8、換為絕對(duì)溫度并置于向量T；R=rt1(:,2) %將rt1的第二列電阻數(shù)據(jù)置于向量R；為了直觀地看到R-T關(guān)系，可畫(huà)出圖形：plot(T,R,+) %看R-T曲線，用“+”號(hào)表示數(shù)據(jù)點(diǎn)(圖b-1-4)。R-T的關(guān)系，理論上應(yīng)為：R=aeb/T。故先對(duì)理論公式作一點(diǎn)變換：取對(duì)數(shù)，lnR=lna+b/T，然后相應(yīng)處理數(shù)據(jù)：R1=log(R) %R的值取自然對(duì)數(shù)(ln)，T1=1./T %T值求倒數(shù)，注意有一個(gè)“.”；p1=polyfit(T1,R1,1) %T與lnR進(jìn)行線性擬合，求出擬合多項(xiàng)式的系數(shù)，p1為1行2列的矩陣，p1(1)為一次項(xiàng)系數(shù)（b），p1(2)為常數(shù)項(xiàng)(lna)；p1 = 1.

9、0e+003 *3.2791 -0.0094則 R1=3.2791103T1-9.4 即lnR=3.2791103/T-9.4表示電阻和溫度的關(guān)系。 R2=polyval(p1,T1) %計(jì)算擬合的函數(shù)值，再在同一圖上比較擬合值與測(cè)試值的區(qū)別：plot(T1,R2,T1,R1,+)legend(擬合曲線,測(cè)試值) %圖例，擬合結(jié)果用實(shí)線表示，測(cè)試數(shù)據(jù)用“+”標(biāo)出?？梢钥闯鰯M合結(jié)果是滿意的可以將完整的結(jié)果做成Matlab的m文件，就可以直接調(diào)用了。m文件的內(nèi)容即為上述的命令行的集合，以ASCII形式存放，擴(kuò)展名為m。為了讓圖形更完善，可以添加關(guān)于坐標(biāo)軸、標(biāo)題、文字、網(wǎng)格線等。插值 對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間函

10、數(shù)的估值方法擬合一樣，插值有多種方法，根據(jù)所作的假設(shè)進(jìn)行選擇。而且，可以在一維以上空間中進(jìn)行插值。 一維插值函數(shù)是interp1二維插值函數(shù)是interp2 interp1的缺省用法是由interp1(x, y, xo)來(lái)描述，這里x是自變量，y是應(yīng)變量，xo是進(jìn)行插值的一個(gè)數(shù)值數(shù)組。也就是說(shuō)，將測(cè)得的多個(gè)電勢(shì)數(shù)據(jù)存放在e1中，則t1中即是對(duì)應(yīng)的所有溫度的值。這里使用假定為線性插值。 若不采用直線連接數(shù)據(jù)點(diǎn)，可采用某些更光滑的曲線來(lái)擬合數(shù)據(jù)點(diǎn)。最常用的方法是用一個(gè)3階多項(xiàng)式，即3次多項(xiàng)式，來(lái)對(duì)相繼數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的各段建模，每個(gè)3次多項(xiàng)式的頭兩個(gè)導(dǎo)數(shù)與該數(shù)據(jù)點(diǎn)相一致。這種類型的插值被稱為3次樣條或簡(jiǎn)

11、稱為樣條插值。只需在函數(shù)interp1中加上“spline”參數(shù)即可。t1=interp1(E, T, e1, spline )擬合和插值函數(shù) a默認(rèn)保存在matlabbin目錄下，文件名為diaryb可以指定路徑和文件名產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也可簡(jiǎn)單地用復(fù)制的辦法，粘貼到其它的字處理文擋中進(jìn)行處理；使用Matlab的Save命令： save -ascii 如不用-ascii參數(shù)，將以2進(jìn)制格式保存，默認(rèn)擴(kuò)展名為.mat。下次需要使用可用load命令調(diào)入，即可使用所有保存過(guò)的變量。同樣，如果Filename不指定路徑，將存放于matlabbin目錄中。 菜單欄的結(jié)構(gòu)取決于當(dāng)前的活動(dòng)窗口工作表菜單繪圖菜單矩

12、陣窗口 按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)選定這兩列數(shù)據(jù),用下圖最下面一排按鈕就可以繪制簡(jiǎn)單的圖形，按從左到右三個(gè)按鈕做出的效果分別如下: 用鼠標(biāo)雙擊圖線調(diào)出下面窗口 雙擊坐標(biāo)軸得到,下圖 用左側(cè)按紐T，如果想移動(dòng)位置，可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)。注意利用Symbol Map可以方便的添加特殊字符。做法:在文本編輯狀態(tài)下,點(diǎn)右鍵,然后選擇:Symbol Map。 利用左側(cè)的菜單可以作出很多特殊要求的圖像，比如兩點(diǎn)線段圖 三點(diǎn)線段圖等，水平（垂直）階梯圖、樣條曲線圖、垂線圖等下面給出一個(gè)演示，具體的自己捉摸 首先激活繪圖窗口，選擇菜單命令A(yù)nalysis，則可以看到 線性擬合 多項(xiàng)式擬合 指數(shù)衰減擬合 指數(shù)增長(zhǎng)擬合 多峰值擬合 這是Origin提供的功能最強(qiáng)大、使用也