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1、1.3 Origin 软件及其在实验数据处理中的应用在化学实验中，常常有大量的实验数据需要处理，如对数据进行排序、平滑、微分、积分以及线性和非线性回归等。此外，有时还需要根据实验数据绘制出各种二维、三维坐标图形。如根据各种仪器(红外光谱仪、紫外 -可见光谱仪、 X-射线衍射仪等)所获得的实验数据绘制成坐标图形，并进一步分析比较和将这些坐标图加工成你的论文或报告的一部分。因此特别需要相应的数据处理和图形绘制软件，处理这繁多的实验数据。Origin科学数据处理与绘图工具软件就具有数据分析和绘图两大类功能。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
2、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。而Origin 软件的绘图是基于模板，Origin软件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，只要选择所需要的模板就行。用户可以自定义数学函数、图形样式和绘图模板。它还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等。该软件是美国Microcal 公司( http:/ 软件是世界各国科技工作者使用最普及的软件之一，目前最高版本为 7.5，但目前最流行的版本为 7.0，因此本节以 7.0 版为例对该软件作简要介绍。1.3.1 Origin的主界面如图1-3.1是Origin 7.0
3、的主界面。Origin 7.0类似Office ，它也是多文档界面，主要包括以下几个部分：图 1.3-1 Origin 7.0 的主界面 菜单栏：在顶部，一般可以实现大部分功能； 工作表窗口图形窗口工具栏标准工具栏菜单栏项目管理器数据显示栏图 1.3-4【Set Column Values】对话框函数说明 运算表达式编辑窗口 工具栏：在菜单栏下面，一般最常用的功能都可以通过此实现； 绘图区：在中部，所有工作表、绘图子窗口等都在此； 项目管理器：在下部，类似资源管理器，可以方便切换各个窗口等； 状态栏：在底部，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。 3.1.2 Worksheet窗
4、口 当Origin启动时，会自动建立一个新的Origin文档，并会默认打开一个名字为Data1的Worksheet(工作表)窗口，如图2-3.2所示。默认的Worksheet窗口分为两列：A(x)和B(y)，分别代表自变量和因变量。A 和B是列名(Column Name)。工作表中的数据，可以有多种方式引入，如键盘输入、文件导入以及计算产生等。3.1.2.1 键盘输入数据可以在 Worksheet 窗口中直接键盘输入或利用粘帖等功能输入数据，其输入方式类似 Office 表格中的数据输入，在此不多加描述。3.1.2.2 自文件导入数据Origin 可以从外部文件导入数据。我们现行的联机分析仪器
5、，其测量结果不仅可以现场显示和打印，还可以文本文件(ASCII)形式将数据保存在磁盘上。Origin 可以从这些文件中直接导入数据。导入 ASCII 文件中数据的操作步骤如下：单击空白 Worksheet 窗口标题栏，使之成为激活窗口。单击 工具按钮，弹出【Import ASCII】对话框，如图 2-3.3 所示。找到数据文件所在文件夹。选定文件后单击“打开”按钮即可将数据导入Worksheet 窗口。此外，也可以使用菜单功能导入：【File】/【Import ASCII 】导入数据。3.1.2.3 利用列数据计算引入数据Origin 有数据的函数计算功能，即可以将工作表中的某一列或某几列的数
6、据进行自己所定义的运算公式进行计算，并将计算的结果放入另外一列中。例如，要画一条 COS(x)曲线，我们可以利用函数计算功能计算出 COS(x)数据后再画 COS(x)曲线，具体做法如下：单击 工具按钮，建立一个新的Origin 工作表。首先引入 x 值到 A 栏，具体操作如下：在工作表 A 栏名称上单击鼠标右键，弹出快捷菜单。选择快捷菜单中【Set Column Values】 并单击，弹出【Set Column Values】 对话框，如图 2-3.4 所示。【Set Column Values】对话框由如下几个部分组成： 工作表行号设定：默认工作表行号是130，即30行数据。如果要改变这
7、个默认行图 1.3-2 Origin 的 Worksheet 窗口图 1.3-3 【Import ASCII】对话框数，可以修改to后面的输入框中的数据。例如，我们要计算0360的COS(x)值，就需要计算361个数据，因此将to 后面的输入框中的数据修改为361。 运算表达式编辑窗口：用来编辑运算表达式。使用【Set Column Values】对话框，不仅可以简单的四则运算，也可以使用Origin的内部函数进行复杂运算。例如，将【0,2】之间的数据，以度为单位共计361个数填入A列，可以将运算表达式写为： i。 “i”为行号变量。由于此时度为单位的角度数刚好等于行号数。 添加函数按钮( )
8、：用于将Origin内部函数直接输入到运算表达式编辑窗口，组合运算表达式。Origin 默认的表达式为“col(A)-col(B)” ，表示A列数据减B列数据，并将运算结果放入当前列。在本例子中，选择COS()函数。并在COS()函数的括号内写入自变量。由于COS()函数是以弧度为单位，所以如果将A栏换算成弧度，其表达式应该写为：i*3.14159/180 。 添加列名称按钮( )：用于将列名称添加到表达式的光标所在位置。col(A)表示A列。当然你也可以通过键盘直接输入。 将【Set Column Values】对话框中的相关数据选择确定后，单击 按钮，完成A列的运算。A栏数据(x) 引入完
9、成后，引入B栏数据y ，即COS( x) 值：在工作表B栏名称上单击鼠标右键，弹出快捷菜单。选择快捷菜单中【Set Column Values】 并单击，弹出【Set Column Values】对话框。在运算表达式编辑窗口输入表达式：COS(col(A)。单击 按钮，完成B列的运算。这样我们就建立 COS(x)x 数据表，可以进一步用于坐标图形的绘制。3.1.3 Origin绘制坐标图根据数据绘制图形是 Origin 最基本、最重要也是使用最多的功能。Origin 可以绘制各种图形，包括直线图、散点图、直方图、圆饼图、区域图、极坐标图、三角坐标图以及各种三维图和统计图等。3.1.3.1 绘制
10、最简单的 X-Y 图形启动 Origin 后，默认打开的工作表包括两例：A(X)、B(Y)。将数据按照 X、Y 坐标分别输入其中，即可绘制 X、Y 关系图。例如，我们可以将水的饱和蒸汽压与温度之间的关系数据输入数据表中，将 A(X)列是温度数据( t/)，B(Y) 列是对应温度下的饱和蒸汽压。输入数据表后如图 2-3.5 所示。我们以饱和蒸汽压(p)对温度(t)作图，其具体操作步骤如下：(1) 选中 Absorbance 列，单击窗口下方 2D Graphs 工具栏中的 按钮，马上就弹出Graph1窗口，如图 1.3-6 所示。图 1.3-5 不同温度水的饱和蒸汽压的工作表窗口图 1.3-6
11、水的饱和蒸汽压的【Graph1】窗口刚才我们是使用的按钮 来绘制图形，它是用于绘制散点图（Scatter） 。其实窗口下方2D Graphs 工具栏中有三个绘制简单 2S 图按钮( )，而两外两个 和 按钮分别用来绘制符号连续图（Line+Symbol）线图（Line） 。此外 2D Graphs 绘图工具栏上还有直方图、饼图等绘图按钮，可依具体要求选用。3.1.3.2 图形特性编辑刚才绘制的是散点图，实际上我们还可以对图形绘制特性进行编辑。为此你只要双击图上的任何一个数据符号点，将弹出Plot Details对话框，如图 1.3-7 所示。下面对Plot Details对话框进行说明：图层游
12、览器：用来在各图层中切换。在刚才的例子中只有一个图层一条曲线。若有多层图和曲线，用图层浏览器切换，选择不同的编辑对象。Plot Type选择框：可以选择几种绘图方式，分别是Line、Scatter、Line+Symbol和Column/Bar。Symbol选项卡：可以定义符号种类、大小、边缘厚度和符号颜色。符号种类：Origin 默认的符号为实心黑色方框。Origin 提供了几十种符号。单击Preview右侧的按钮 ，可以弹出符号选择列表。Size下拉列表：用来确定符号的大小。Edge Thickness下拉列表：用来设定空心符号的边缘宽度度。 按钮：是用来设定实心符号颜色。单击此按钮，将弹出
13、选项菜单，在其中选择Individual Color菜单项，可为符号独立指定颜色。若选用物是空心符号，则此按钮变成Edge Color（边缘颜色）设置按钮，下方出现Fill Color（填充颜色）设置按钮，可分别设定符号边缘颜色及内部填充颜色。 Drop Liness选项卡：自数据点向坐标轴两垂线，用来标明数据点在坐标轴上的位置，即可以设定为水平画线（Horizontal选项） ，也可以垂直画线（ Vertical项项） ，垂线的类型、空度、颜色也可以在这里设定。 按钮：单击这个按钮，切换到该图相关的工作表窗口。 按钮：当以上各参数设置好以后，单击这个按钮，所作的修改立即生效。用不同的方式绘图
14、，其Polt Details对话框也有所不同。这里就不再详述了。3.1.3.3 坐标特性的编辑在 Origin 中，除了能够对图形特性进行编辑修改外，也可以对坐标特性进行编辑。图 1.3-7 【Plot Details】对话框图层游览器符号大小符号类型选择符号颜色 (1)对坐标轴名的编辑：双击X Axis Title或Y Axis Title文本框，将出现一个小型文本编辑框，通过对文本框内“X Axis Title”或“Y Axis Title”文本进行编辑，可以修改文本文字、字体和字号等。(2) 对坐标轴的编辑：双击 X 或 Y 坐标轴，弹出X Axis-Layer 1或Y Axis-Lay
15、er 1对话框，在这框中有 7 个选项卡。常用的为Scale、Title & Format和Tick Labels等，对这些选项进行修改，我们就可以对坐标轴的格式试样进行编辑。3.1.3.4 添加文本等注释在作坐标图时，有时需要在图上加文字说明，或用箭头、直线等进行标注。 单击【Tools】工具栏上的 按钮，移动鼠标到图中，鼠标变成插入符的样子，在需要添加文字说明的地方单击鼠标，即可打开文本编辑框，同时激活【Format】和【Style 】工具条。利用工具条上的各种编辑按钮，可以对文字进行编辑，包括选择字体、字号、颜色，粗体、斜体、下划线、上标、下标以及希腊字符等。若需要输入其他特殊字符，可在文字编辑框内单击鼠标右键，在快捷菜单中选择【Symbol Map】菜单项，弹出【Symbol Map】 窗口，如图 1.3-8 所示。其他的特性编辑和 WORD 软件类似，在此不必多说。若要画箭头、直线、曲线以及圆等，可以使用【Tools】工具栏上的相应按钮来完成。3.1.4 Origin在实验数据处理中的应用3.1.4.1 实验数据图形绘制(1)红外光谱图在根据实验数据绘图的数据处理
