第四章科学计算与数据绘图软件origin

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1、第四章 科学计算与数据绘图软件Origin4.1 Origin简介 4.2 Origin基本操作4.3 Origin数据分析4.4 Origin数据绘图4.5 Origin曲线拟合本章主要内容4.2.1 Origin的安装和启动4.2.2 Origin的窗口简介4.2.3 Worksheet的使用4.3.1 工作表格计算4.3.2 统计4.4.1 基本知识4.4.2 数据绘图4.4.3 坐标轴的调整4.4.4 文字及图例说明 4.4.5 页面设置和层设置4.5.1 线性拟合4.5.2 非线性曲线拟合4.4.6 绘制多层图形 4.4.7 绘制三维图形4.1 Origin简介Origin是美国Or

2、iginlab公司(其前身为Microcal)所开发的数据分析和绘图软件， 主要用于工程绘图。目前，在科技绘图和数据处理方面最优秀的三个软件：1） OriginLab公司的Origin；2）SPSS Scientific公司的Sigmaplot；3）Mathsoft公司的 Axum。其中，origin功能最为强大，更适合用于科学数据处理。较流行的origin版本有6.0、7.0、7.5等，目前，最新的origin8.0也已经发布。Origin是一款付费软件，演示版可从其官方网站（hppt;/） 下载。以下我们以origin7.5为例简介其用法。Origin 是一个多文档界面应用程序。它将用户的

3、所有工作都保存在后缀为OPJ 的项目文件(Project)中，一个项目文件可以包含多个子窗口，比如工作表窗口 (Worksheet)、绘图窗口(Graph)、函数图窗口(Function Graph)、矩阵窗口(Matrix) 和版面设计窗口(Layout Page)等。比较常用的是工作表窗口和绘图窗口。NextbackbackOrigin的特色功能：数据分析功能：可选择数据范围进行线性、多项式和多重拟合；可进行快速 FFT 变换、相关性分析、FFT 过滤、峰找寻和拟合；利用约200 个内建的以及 自定义的函数模型进行曲线拟合，并可对拟合过程进行控制；可进行统计、数 学以及微积分计算。科学绘图

4、功能：图形组织；对页和数据组完整的界面，动态预览符号；创建图 形；单击鼠标进入2D、3D 图形模式；编排页面显示多个图形和工作表格；极快 的图形绘制；多种式样2D 图形，可独立设置页、轴、标记、符号、线等的颜色； 多种线型可供选用；多种统计图；超过100 个内置的符号可供选择；可调整数据 标记(颜色、字体等)；可选择多种坐标轴类型(线性、对数等)、坐标轴刻度及轴的 显示；选择不同的记号；用绘图工具绘制简单图形；每页可显示多达50 个(层)XY 坐标轴；可输出为各种图形文件或以对象形式拷贝至剪贴板。动态用户界面：用工程管理器组织计划，对选择的窗口批处理。工作表：可支持多种数据格式输入，对数据量没

5、有限制(受限于计算机内存容 量大小)，支持各种数据类型，并可进行数据转换等工作。此外Origin 6.1以后的版本还附带有其它工具(峰基线、数据平滑、数据探察等 )；可使用内建脚本语言编程；可自定义用户界面；可使用外部函数等。content4.2 Origin的基本操作4.2.1 Origin的安装和启动（略）4.2.2 Origin的窗口简介Origin具有office的多文档界面，主要包括以下几个部分：菜单栏：可以实现大部分功能，其结构主要取决于当前的活动窗口，如绘图菜单、工作表菜单等就各不相同。绘图菜单工作表菜单矩阵窗口菜单content工具栏：常用功能的快捷方式都可在此实现。绘图区：所

6、有子窗口均在此。工程管理器：类似资源管理器，可方便的在各个子窗口之间转换。状态栏：标出当前工作内容及鼠标移到某些菜单按钮时的说明，4.2.3 Worksheet的使用输入、编辑和保存工作表格Origin 工作表格支持许多种不同的数据类型，包括数字、文本、时 间、日期等。Origin 提供了许多向工作表格输入数据的方法：1) 从键盘输入2) 从文件中输入数据：数据可以从ASCII, Lotus, Excel, dBase 等文件 形式导入。3) 通过剪贴板传递数据4) 用行号或随机数填充列：可以用以下操作将一列或选定区域的单元格快速添 充为行号、正随机数或一般随机数。选择Column 菜单中Fi

7、ll Column With 令； 也可以右击鼠标选择Fill Column With命令。5) 用函数或数学表达式设置列的数值6) 改变工具格中X 的默认值：当我们用工作表格中的数据绘图而不指定X 列时，Origin 假定X 的初始值为1，且其增加值为1。 content选择一个工具表格；如果已有X 列，删除或忽略它；选择Format 菜单中Set Worksheet X 命令，出现对话框；输入初始X 值和增加值；单击OK。从该工作 表格绘图将使用默认的X 值。7) 选择工作表格数据： 选择整个工作表格：鼠标单击工作表格左上角的空白处(如图)。 选择一个单元格：鼠标单击单元格可选择单元格；

8、选择一列：单击列标； 选择一行：单击行的数码； 选择多个单元格：鼠标向右下拖动(或选择初始单元格，Shift-单击终止格)； 选择多列：在列标行拖动鼠标(或单击起始列标, Shift-单击终止列标)； 选择多行：在行数码处拖动鼠标(或单击起始行, Shift-单击终止行，间隔选取 可按Ctrl 键单击)；8) 在一列中插入数据9) 删除单元格和数据10) 保存数据调整工作表格的基本操作1) 增加列：a. Column 菜单中选择Add New Columns 命令b.标准工具栏中单击Add New Column 按钮2) 插入列(行)：将其右下侧的一列(行)选定，然后选择Edit:Insert

9、 命令或 选择右击鼠标快捷菜单中的Insert 命令，新列(行)插在选定列的左上侧。3) 删除列(行)：Edit: Delete 命令Edit: Clear命令4) 移动列：Column: Move to First 命令Column: Move to Last 命令5) 改变列宽：在列标上双击，打开Worksheet Column Format 对话框， 在Column Width 处输入字节的数值即可。左右移动列也可以使用工具栏中的按钮6) 行列互换：选择Edit:Transpose 命令，可以将行列互换。7) 改变列的格式：双击列标或右击列标在快捷菜单中选择Properties 命令 ，

10、打开Worksheet Column Format 对话框。对列命名加列标设置数据显示类型和格式8)工作表显示控制：鼠标双击工具栏边的空位或利用format：worksheet命令或直接按 F4,均可打开Worksheet Display Control 对话框，通过该对话框可以设置Worksheet 显示的字体颜色、字型和字号、背景和前景颜色、标题及单元格间隔线等的显示特性。content4.3 Origin数据分析4.3.1 工作表格计算1) 排序：Origin 可以对单列、多列、工作表格的一定范围或整个工作表格 进行排序(包括简单和嵌套排序)。A. 列排序：选择一列数据，Analysis

11、 菜单中选择Sort Column 命令B. 选择范围排序：选择一定范围数据，Analysis 菜单中选择Sort Range 命令。C. 工作表格排序：如选择列或一定范围后，Analysis 菜单中选择Sort Worksheet命令2) 设置列值：选择或打开一个工作表格，选择一列；选择Column:Set Column Values 命令，或按 也可右击鼠标选择Set Column Values 命令 打开Set ColumnValues 对话框。contentA. 设定工作表格范围：在From Row to 输入设置列值的行号范围。B. 选择函数和数据集：Add Function 和Ad

12、d ColumnC. 完成“Col(ColumnName)=”窗口的表达式，函数表达式中可以包括有数 值、运算符号(“+”, “-”, “*”, “/”, “”)、函数(abs(), sin()等)、数据集(Col(A), Col(C)等)和行号(i)。Undo/Redo 按钮可以取消或重复表达式编辑最后一步的变化。D. 单击OK 可完成计算。3) 抽取数据4) 数学表达式：使用Origin 时，很多地方都使用数学表达式，包括函数绘图、抽取数据 以及设置工作表格列值等。A. Origin 有四类操作：算术操作、分配操作、逻辑关系操作和条件操作。算术操作包括：+、-、*、/、 Col(B)= s

13、in(Col(A)*2*pi/360) Col(C)=cos(Col(A)*2*pi/360) Col(D)=sin(Col(A)-30)*2*pi/360)，绘制图形 。 使用Layer 对话框可以将数据组成组或去掉组。5)改变数据图类型、格式、组的格式A. 改变数据图类型：打开Plot Details 对话框(在数据图上双击；或选择Data List 选择数据名称，如预先该数据没有被激活，第一次选择激活该数据，需选择第二次 ；也可以在Legand 相应数据表示点上双击)；在Plot Type 菜单上选择新图形类型 。B. 改变数据点格式：C. 改变数据图组的格式：6) 举例：A. 单组X-

14、Y 数据绘图采用初始浓度法，测定金属配合物模拟水解酶催化对硝基苯酚醋酸酯水 解的速率常数，实验中得到的时间和吸光度值如下表。步骤：在Worksheet 的A(X)和B(Y)栏分别输入时间和吸光度值；使用菜单Plot 中Scatter命令，或使用工具栏中Plot Scatter 按钮绘 制出分散点的图4.4.3 坐标轴的调整双击X 或Y 轴，打开X(Y) Axes-Lay n 对话框。可在左侧的Selection 中选择合适 的图标，以确定所更改的坐标轴。1) 坐标刻度(Scale)：取值范围刻度类型坐标重新调整方式主次刻度设置content2) 标题及格式(Title & Format)：显示

15、轴和刻度轴标题轴和刻度颜色轴和刻度线的宽度主刻度线长度主刻度的显示次刻度的显示轴的显示位置3) 网格线(Grid Line)：Major Grids 和Minor Grids 组可以设置线颜色和类型以及宽度。Additional Lines 设置是否在相对(Opposite)和X(Y)=0 处画线4) 轴断点(Break)：设置坐标轴断点。5) 主刻度标记(Tick Labels)6) 次刻度标记(Minor Tick)7) 设置刻度标记(Custom Tick Lable)：4.4.4 文字及图例说明1) 添加文本：2) 使用直线、箭头或弯箭头工具，向页面加直线、直箭头或弯箭头：3) 使用矩

16、形工具或圆形工具加图形：4) 加页面加说明5) 文字格式绘图工具栏选择缩放读图读取数据点文本工具箭头工具矩形工具圆形工具content4.4.5 页面设置和层设置1) 页面：选择绘图窗口，Format 菜单中选择Page 命令(或在绘图窗口的层外 双击)，打开Plot Detail 对话框的页面部分2) 层：打开Plot Detail 对话框的层部分，可以设设置层的大小、边距、颜色 、背景颜色、显示信息等content4.4.6绘制多层图形图层是origin中的一个很重要的概念，在一个绘图窗口中，origin可以创建和管理 多个图层。1)Origin中的多图层模版Origin自带了几个多图层模版，主要有 双y轴图形模版水平双屏图形模版垂直双屏图形模版四屏图形模版 2)指定多个x列选中某列，点column：set as x命令或右击出现快捷菜单，选set as x命令；或 者调出列属性对话框，直接设置。3)创建多层图形：origin允许用户自定义图形模版，这样，多层图