Origin在化学中的应用110章.docx

1、Origin在化学中的应用110章Origin在化学中的应用1-10章第一章Origin基础知识Origin是美国Microcal公司出的数据分析和绘图软件,现在的最高版本为7.0 特点：使用简单，采用直观的、图形化的、面向对象的窗口菜单和工具栏操作，全面支持鼠标右键、支持拖方式绘图等。两大类功能：数据分析和绘图。数据分析包括数据的排序、调整、计算、统计、频谱变换、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,然后再选择响应的菜单命令就可.Origin的绘图是基于膜板的,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

2、要选择所需要的膜版就行。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；可以用C等高级语言编写数据分析程序，还可以用内置的Lab Talk语言编程等。一、工作环境1.1工作环境综述类似Office的多文档界面，主要包括以下几个部分：1、菜单栏 顶部 一般可以实现大部分功能2、工具栏 菜单栏 下面 一般最常用的功能都可以通过此实现3、绘图区 中部 所有工作表、绘图子窗口等都在此4、项目管理器 下部 类似资源管理器，可以方便切换各个窗口等5、状态栏 底部 标出当前的工作内容以及鼠标指到某些菜单按钮时的说明工作表 矩阵 绘图1.2 菜单栏菜单栏的

3、结构取决于当前的活动窗口工作表菜单 绘图菜单 矩阵窗口 菜单简要说明：File 文件功能操作 打开文件、输入输出数据图形等Edit 编辑功能操作 包括数据和图像的编辑等，比如复制粘贴清除等，特别注意undo功能View 视图功能操作 控制屏幕显示,Plot 绘图功能操作 主要提供5类功能:1、几种样式的二维绘图功能，包括直线、描点、直线加符号、特殊线符号、条形图、柱形图、特殊条形图柱形图和饼图2、三维绘图3、气泡彩色映射图、统计图和图形版面布局4、特种绘图，包括面积图、极坐标图和向量5、膜板：把选中的工作表数据到如绘图模板Column 列功能操作 比如设置列的属性，增加删除列等Graph 图形

4、功能操作 主要功能包括增加误差栏、函数图、缩放坐标轴、交换X、Y轴等Data 数据功能操作 Analysis 分析功能操作对工作表窗口：提取工作表数据；行列统计；排序；数字信号处理（快速傅里叶变换FFT、相关Corelate、卷积Convolute、解卷Deconvolute）；统计功能（T检验）、方差分析（ANOAV）、多元回归（Multiple Regression）；非线性曲线拟合等对绘图窗口：数学运算；平滑滤波；图形变换；FFT；线性多项式、非线性曲线等各种拟合方法Plot3D 三维绘图功能操作 根据矩阵绘制各种三维条状图、表面图、等高线等Matrix 矩阵功能操作 对矩阵的操作，包括

5、矩阵属性、维数和数值设置，矩阵转置和取反，矩阵扩展和收缩，矩阵平滑和积分等Tools 工具功能操作对工作表窗口：选项控制；工作表脚本；线性、多项式和S曲线拟合对绘图窗口：选项控制；层控制；提取峰值；基线和平滑；线性、多项式和S曲线拟合Format 格式功能操作 对工作表窗口：菜单格式控制、工作表显示控制，栅格捕捉、调色板等对绘图窗口：菜单格式控制；图形页面、图层和线条样式控制，栅格捕捉，坐标轴样式控制和调色板等Window 窗口功能操作 控制窗口显示Help 帮助二、基本操作作图的一般需要一个项目Project来完成，FileNew保存项目的缺省后缀为：OPJ自动备份功能：ToolsOptio

6、nOpenClose选项卡“Backup Project Before Saving”添加项目：FileAppend刷新子窗口：如果修改了工作表或者绘图子窗口的内容，一般会自动刷新，如果没有请WindowRefresh第二章 简单二维图2-1输入数据一般来说数据按照X Y坐标存为两列，假设文件为sindata.dat,如下格式：X sin(x)0.0 0.0000.1 0.1000.2 0.1990.3 0.296输入数据请对准data1表格点右键调出如下窗口，然后选择Inport ASCII找到sindata.dat文件打开就行2-2、绘制简单二维图按住鼠标左键拖动选定这两列数据,用下图最下

7、面一排按钮就可以绘制简单的图形，按从左到右三个按钮做出的效果分别如下:2-3设置列属性双击A列或者点右键选则Properties,这里可以设置一些列的属性。2-4、数据浏览Data Display 动态显示所选数据点或屏幕点的XY坐标值Data Selector 选择一段数据曲线，作出标志 一是鼠标，而是利用Ctrl,Ctrl+Shift与左右箭头的组合Data Reader 读取数据曲线上的选定点的XY值Screen Reader 读取绘图窗口内选定点的XY值Enlarger 局部放大曲线Zoom 缩放注意利用方向键，以及与Ctrl和Shift的组合2-5、定制图形2-5-1 定制数据曲线用

8、鼠标双击图线掉出下面窗口。2-5-2 定制坐标轴:双击坐标轴得到,下图2-5-3 添加文本说明用左侧按钮，如果想移动位置，可以用鼠标拖动。注意利用Symbol Map可以方便的添加特殊字符。做法:在文本编辑状态下,点右键,然后选择:Symbol Map。2-5-4 添加日期和时间标记Graph工具栏上的2-5-5利用左侧的菜单可以作出很多特殊要求的图像，比如两点线段图 三点线段图等，水平（垂直）阶梯图、样条曲线图、垂线图等下面给出一个演示，具体的自己捉摸请参看。第三章 数据管理3-1 导入数据文件前面第二章以说，主要利用Import输入文件中的数据，也支持直接数据粘贴等。3-2 变换数列在前面

9、的基础上，增加一列cos(x)，这不需要另算数据而利用Origin本身就可以做到请看下面做法：在数据表上点右键选择Add New Column对准A（Y)列点右键选择Set Column Values,并设置下面输入框中 cos(col(x)，点击OK得到双击A列或者点右键选则Properties,这里可以设置一些列的属性,下面的左图并做cos(x)图,如上面的右图3-3 数据排序Origin可以做到单列、多列甚至整个工作表数据排序，命令为“sort ”最为复杂的是整个工作表排序，选定整个工作表的方法是鼠标移到工作表左上角的空白方格的右下角变为斜向下的箭头时单击。具体的自己捉摸吧。3-4 频率

10、记数Frequency Count 统计一个数列或其中一段中数据出现的频率 做法对准某一列或者选定的一段点右键Frequency CountBinCtr 数据区间的中心值Count 落入该区间的数据个数，即频率计数值BinEnd 数据区间右边界值Sum 频率计数值的累计和3-5 规格化数据选择某一列，右键Normalize3-6 选择数据范围作图如果想跳到某一行可以用 ViewGo To Raw（这里如果发现你设定的行之前的都没了，这仅仅是没显示出来而不失删除了，想要看到的话：EditResetToFullRange）找到你想要的开始行，点右键SetAsBegin，同理设定结束行，然后作图。3

11、-7 屏蔽曲线中的数据点Mask工具栏默认不显示,可以从ViewToolbars设置出来。这样可以用设置屏蔽区间或者点的颜色等3-8 曲线拟合即用各种曲线拟合数据，在Analysis菜单里，常用的有线性拟合，多项式拟合等，还可以利用AnalysisNon-Linear Curve Fit 里的两个选项做一些特殊的拟和。默认为整条曲线拟合，但可以设置为部分拟和，和mask配合使用会得到很好的效果。第四章 绘制多层图形图层是Origin中的一个很重要的概念，一个绘图窗口中可以有多个图层，从而可以方便的创建和管理多个曲线或图形对象。4-1 打开项目文件例子为TutorialTutorial_3.op

12、j4-2 Origin的多层图形模板Origin自带了几个多图层膜板.这些模板允许你能够在取得数据以后,只需单击2D Graphs Extended工具栏上相应的命令按钮,就可以在一个绘图窗口把数据绘制为多层图。在项目TutorialTutorial_3.opj中四哥绘图窗口即为四个图形模板。它们分别为双Y轴（DoubleYAxis）、水平双屏（Horizontal2Panel）、垂直双屏（Vertical2Panel）和四屏（4Panel）图形模板。双Y轴图形模板 如果数据中有两个因变量数列，它们的自变量数列数列相同，那个可以使用此模板。 水平双屏图形模板如果数据中包含两组相关数列，但是两组

13、之间没有公用的数列，那么使用水平双屏形模板。垂直双屏图形模板图水平双屏图形模板的前提类似，只不过是两图的排列不同四屏图形模板 如果数据中包含四组相关数列，而且它们之间没有公用的数列，么使用四屏图形模板。上述四种膜板再加上九屏图形模板就是Origin所提供的自带多图形模板。4-3 在工作表中指定多个X列对准D点右键选择SetAs X设为X列得到说明:默认Y与左侧最近的X轴关联,也就是BC与A，EF与D关联。4-4 创建多层图形Origun允许用户自己定制图形模板。如果你已经创建了一个绘图窗口，并将它存为膜板，以后就可以直接基于此模板绘图，而不必每次都一步步创建并定制同样的绘图窗口。4-4-1 创

14、建双层图步骤: (1) 激活“Layers”的工作表窗口。 (2)单击“sinx”列的标题栏，使其高亮，表示该列被选中。 (3) 作出单层图 (4) 在激活Layer窗口的前题下，ToolsLayer，如下图，这个工具包含两类：Add图层和Arrange图层双击图层2做成右上图那样，然后OK4-4-2 关联坐标轴Origin可以在各图层之间的坐标轴建立关联，如果改变某一图层的坐标轴比例，那么其它图层的也相应改变。做法双击：Layer上的2图标，在调出的Layer对话框中点Layer Properties，然后选择Link Axes Scales。4-5 存为模板FileSave Templat

15、e As，以后就可以用此模板。第五章 非线性拟合拟合曲线的目的为要根据已知数据照出响应函数的系数。5-1 使用菜单命令拟合首先激活绘图窗口，选择菜单命令Analysis，则可以看到名称含义拟合模型函数Fit Linear线性拟合y=A+B*xFit Polynomial多项式拟合y=A+B1*x+B2*x2Fit Exponential Decay指数衰减拟合Fit Exponential Growth指数增长拟合Fit SigmoidalS 拟合，BoltzmannFit GaussionGaussion 拟合Fit LorentzianLorentzian 拟合Fit Multipeaks

16、多峰值拟合按照峰值分段拟和，每一段采用Gaussion或者Lorentzian方法Nonlinear Curve Fit非线性曲线拟合内部提供了相当丰富的拟合函数，还支持用户定制5-2 使用拟合工具拟合为了给用户提供更大的拟合控制空间，Origin提供了三种拟合工具，即线性拟合工具、多项式拟合工具、S拟和工具。具体自己去体会。5-3 非线性最小平方拟合NLSF这是Origin提供的功能最强大、使用也最复杂的拟合工具。方法是AnalysisNon-Linear Curve FitAdvanced Fitting Tools或者Fitting Wizad具体的请自己体会。高级模式 利用Functi

17、onnew可以自定义拟合函数基本模式 利用new可以自定义拟合函数Wizad模式高级模式中利用ActionDataset设置，在基本模式中用Select Dataset设置。第六章 数据分析数据分析主要包含下面几个功能：简单数学运算（Simple Math）统计（Statistics）快速傅里叶变换（FFT）平滑和滤波（Smoothing and Filtering）基线和峰值分析(Baseline and Peak Analysis)6-1 简单数学运算数据来自TutorialTutorial_1.dat,它的背景是对同一物理量进行三次测量得到的结果。为清楚起见我们舍弃三个误差数列，并只绘制

18、中间数据段的曲线。6-1-1 算术运算这是实现Y=Y1(+-*/)Y2的运算，其中Y和Y1为数列，Y2为数列或者数字。命令为：AnalysisSimple Math6-1-2 减去参考直线激活曲线Test3，AnalysisSubtrart:Straight Line此时光标自动变为,然后在窗口上双击左键定起始点，然后再在终止点双击，此时会Test3曲线变为原来的减为这条直线后的曲线。6-1-3 垂直和水平移动垂直移动指选定的数据曲线沿Y轴垂直移动。步骤如下：激活数据曲线Test3 选择est3，AnalysisTranslate：Vertical 这时光标自动变为 双击曲线Test3上的一个

19、数据点，将其设为起点。 这是光标形状变为,双击屏幕上任意点将其设为终点。 这时Origin将自动计算起点和重点纵坐标的差值，工作表内Test3列的值也自动更新为原Test3数列的值加上该差值，同时曲线Test3也更新。水平移动和此类似。6-1-5 多条曲线平均多条曲线平均是指在当前激活的数据曲线的每一个X坐标处，计算当前激活的图层内所有数据曲线的Y值的平均值。AnalysisiAverage Multiple Curves这个不知道那里出了问题，我的没测试成功，新曲线没有出现。6-1-6 插值插值是指在当前激活的数据曲线的数据点之间利用某种方法估计信的数据点。AnalysisInterpola

20、te and Extrapolate6-1-7 微分也就是求当前曲线的导数,命令为: AnalysisCalculus:Differentiate6-1-7 积分对当前激活的数据曲线用梯形法进行积分,命令为:AnalysisCalculus:Integrate6-2 统计包括：平均值（Mean）、标准差（Standard Deviation，Std，SD）、标准误差(Standard Error of the Mean)、最小值（Minimum）、最大值（Maximum）、百分位数（Percentiles）、直方图（Histogram）、T检验（T-test for One or Two Po

21、pulations）、方差分析（One-way ANOVA）、线性、多项式和多元回归分析（Linear、Polynomial and Multiple Regression Analysis）6-3 快速傅里叶变换傅里叶分析把信号分解成不同频率的正弦函数的叠加，在信号是最重要的最基本的工具之一。一般包括FFT及定制频谱图，采样率，相关、卷积和去卷积6-4 平滑和滤波包括用Savitzky-Golay滤波器平滑，用相邻平均法平滑，用FFT滤波器平滑，数字滤波器，如低通、高通、带通、带阻和门限滤波器。6-5 基线和峰值分析具体存在哪些方法，不多说，仅仅说一下Origin提供用来读取图形窗口上的数据

22、和坐标的几个工具，它们为:屏幕读取工具数据读取工具数据选择工具利用这些工具可以精确的读取数据等。第七章 绘制三维图形Origin支持三种数据类型的三维绘图功能：XYY工作表数据、XYZ工作表数据、矩阵数据，但是三维表面图只能由矩阵数据创建。下面以做一个最简单的正方体为例子说明。7-1把工作表转为矩阵7-1-1 导入数据创建一个三维数据文件，内容为XYZ，类似：x y z1 1 101 2 101 3 101 4 101 5 10 并把最后一列z(Y)设置为z(z)。 7-1-2 类型转换Origin有几种转换方法，这需要取决于工作表数据，对于此有规律的数据，选择Regular XYZ就行，得到

23、Matrix5工作表(对例子来说为100X100矩阵)。7-2 创建三维表面图和等高线图激活矩阵窗口,选择Plot3D中的相应命令,就可以会出想要的图。菜单命令含义模板文件3D Color Fill Surface三维彩色填充表面图MESH.OTP3D X Constant with Base三维X恒定、有基底表面图XCONST.OTP3D Y Constant with Base三维Y恒定、有基底表面图YCONST.OTP3D Color Map Surface三维彩色映射表面图CMAP.OTP3D Bars三维条形表面图3DBARS.OTP3D Wire Frame三维线框架面图WIREF

24、RM.OTP3D Wire Surface三维线条表面图WIREFACE.OTPContour-Color Fill彩色填充等高线图CONTOUR.OTPContour-B/W Lines+Labels黑白线条、具有数字标记的等高线图CONTLINE.OTPGray Scale Map灰度映射等高线图CONTOUR.OTP因为数据太规律化,没法显示出各个命令的真正区别,特别是等高线的,一点也看不出来,希望大家自己慢慢捉摸。7-3 定制三维图形激活图形窗口后,在Format-Plot里设置图形的各个参数,随着图形的不同,这个选项也不同。当激活3D图形窗口后,会出现控制图形透射的控制按钮 3D绘图

25、功能非常强大,选项也多得很,希望大家在用到的时候仔细捉摸一下,把你的图做得清楚好看。第八章 创建版面页版面页(Layout)用于创建图形外观,项目中的任何绘图窗口和工作表窗口的图片都页面中显示和排序.另外也可以向版面页中加入图形目标和文本，以加强外观的表现效果。利用FilenewLayout或者工具栏上的新建版面页。添加的方法为在Layout上点右键ADD或者从Layout菜单执行。下面在Layout1中把Graph1和shidata放进来了，并添加了文本说明。第九章 Origin中Excel的使用Origin可以和Excel结合使用,方法看看就会,不多说了。第十章 数据的输入输出10-1 数

26、据导入导出导入数据用Import命令，注意调开窗口中的Option这个选项，这里可设置倒入数据的很多选项。数据导出:Export ASCII,会调出选项对话框，可以设置以何种方式分割数据列。10-2 图形和版面的导出激活绘图窗口,EditCopy Page就可以复制图像。而FileExport Page可以把图像存为图像文件。 10-3 在其它应用程序中使用Origin在装有Origin的机子上，Word中可以直接插入Origin图像，并可以直接在Word中通过双击这个图形来调用Origin来编辑图片。插入方法：插入对象Origin Graph，这将新建一个空白的Origin图形。或者利用插入从文件创建，把以前做好的Origin文件插入进来。下面为在Word中直接编辑Origin文件的窗口。