Origin软件（精选4篇）

Origin软件 第1篇

关键词：Origin软件,实验,数据处理

计算机技术不仅广泛应用于科学实验,而且在日常生活中也得到普及。利用计算机软件,不但可以提高工作效率,还可以避免人为因素造成的误差。研究以Origin软件为例,简述其在检验检测实验工作中的应用。

Origin软件是美国OriginLab公司推出的数据分析和制图软件,简单易学、操作灵活、功能强大,既能满足一般用户的制图需要,也可满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。

下面将通过几个实例介绍使用Origin软件处理实验数据的方法,利用Origin软件的函数功能对实验数据进行基础处理。

1 利用Origin软件对实验数据进行基础处理

在日常化验分析工作中,经常要做多次重复的测定,最后求出平均值。求平均值可以在Origin中调用Excel完成,在filenewexcel中实现。在Excel中,我们经常遇到求和、求差、求商、求平均值、求最大/小值的问题。单击“自动求和”按钮右侧的下拉按钮,我们会发现多出了“平均值”、“计数”、“最大值”、“最小值”等命令,通过这些命令,可以很方便地求出所选单元格区域的平均值(average)、最大值(max)和最小值(min)。原本要用函数来计算的数据,通过工具栏按钮就可以轻松实现了。

2 中密度纤维板吸水厚度膨胀率数据处理

(1)原理:

确定试件吸水后厚度的增加量与吸水前厚度之比。

(2)仪器:

水槽、千分尺,精度0.01mm。

(3)试件尺寸:

长l=50mm±1 mm;宽h=50mm±1mm。

(4)方法:

试件在(20±2)℃、相对湿度(65±5)%条件下放至质量恒定。测量试件中心点厚度h1,测量点在试件对角线交点处。

将试件浸于pH值为7±1,温度为(20±2)℃的水槽中,试件垂直于水平面并保持水面高于试件上表面,试件下表面与水槽底部要有一定距离,试件之间要有一定间隙,使其可自由膨胀。浸泡时间为24h,取出试件,擦去表面附水,在原测量点测其厚度h2。测量工作必须在10min内完成[1]。

(5)结果表示:

试件的吸水厚度膨胀率按式计算,精确至0.1%。

T=(h2-h1)/ h1100,

式中:T吸水厚度膨胀率(C列),%;h1浸水前试件厚度(B列),mm;h2浸水后试件厚度(A列),mm。

一张板的吸水厚度膨胀率是同一张板内全部试件吸水厚度膨胀率的算术平均值,精确至0.1%测得数据处理如图1,在实验中使用函数处理数据可达到高时效、低误差的效果。

3 甲醛释放量标准曲线的绘制

标准曲线通常是一条直线,被测组分含量可从标准曲线上获得。例如,分光光度法测定甲醛释放量中溶液浓度与吸光度的标准曲线,横坐标代表溶液浓度,浓度可控误差很小,纵坐标代表吸光度,是个随机变量,由于误差的存在,所有的实验点往往不在同一条直线上。因而作一条直线有困难,但是利用Origin软件可很好地解决这一难题。甲醛释放量标准曲线绘制方法如下[2]:

(1)甲醛校定溶液配制:用移液管移取校定溶液到1 000mL容量瓶中,并用蒸馏水稀释到刻度,使1mL校定溶液中含有1.78μg甲醛。

(2)甲醛标准溶液配制:把0mL,5mL,10mL,25mL,50mL和100mL的甲醛校定溶液分别移加到100mL容量瓶中,并用蒸馏水稀释到刻度。然后分别取出10mL溶液,进行光度测量分析。根据甲醛浓度吸光情况绘制标准曲线。斜率由标准曲线计算确定,如图2所示:

(3)甲醛浓度的确定与线性关系

由上图可确定回归方程:Y=0.00354+0.08797*X,根据待测液的吸光度0.086,代入回归方程,即可求出甲醛浓度为0.94mg/L。而相关系数为0.99997接近于1,说明吸光度与浓度之间有较好的线性关系。

4 结论

应用Origin软件处理实验数据可使复杂繁多的处理过程变得更加简捷高效,避免人为错误与误差,为保证实验结果的准确性和公正性提供了可靠的依据。

参考文献

[1]GB/T11718—2009.中密度纤维板[S].北京:中国标准出版社,2009.

Origin软件 第2篇

关键词：大学物理实验,线性回归,非线性回归,Origin软件

0 引言

在高等农科院校中, 大学物理实验在培养学生科学实验能力和开拓创新能力等方面, 具有不可替代的作用。大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开始, 是对学生进行科学研究基本技能训练的必要环节[1]。

实验数据处理是大学物理实验过程中的重要步骤, 贯穿于实验过程的始终, 同时也是物理实验中最为困难和繁琐的步骤。方程拟合是物理实验数据处理过程中的一个非常重要的部分, 大部分实验都以最终得到变量之间确定的函数关系为目的。利用计算器进行数据处理的传统方法存在一定的缺点, 如图解法费时, 主观随意性较大, 同样的实验数据, 不同的实验者可能会得出不同的实验结果;线性回归法在函数关系为简单的线性关系时尚可使用, 但是如果函数关系为指数、对数等复杂关系时, 处理起来相当费时麻烦, 而且容易出错, 同时在现代信息技术如此发达及计算机使用如此普遍的今天, 再用这些传统方法, 让实验者利用计算器去计算, 显然有些不合时宜。因此, 利用合适的软件进行数据处理, 已经成为大学物理实验数据处理的一个大趋势[2,3,4]。本文介绍一种直观、快捷、高效的计算软件—美国Origin Lab推出的Origin软件。该软件自1991年问世以来, 由于其操作简便, 功能开放, 很快就成为国际流行的分析软件之一, 是公认的快速、灵活、易学的工程制图软件, 既可以满足一般用户的绘图需要, 又可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要[5]。由于该软件具有强大的绘图、数据分析功能, 而且不用进行编程, 简单易学, 所以Origin软件非常适合大学生在进行实验数据处理时使用。

1 Origin软件在大学物理实验中进行函数拟合时的应用实例

利用Origin软件进行数据拟合得到最佳方程的步骤如下:

第一步:将所测的数据 (.xls或.xlsx) 拷贝至Origin软件中的Workbook中。

第二步:绘制散点图, 观察变量之间的关系, 初步确定方程形式。第三步:利用分析—拟合对数据进行拟合, 得到最佳拟合方程。本文以大学物理实验中的两个实验为例, 利用Origin8.5软件分别对实验数据进行线性拟合和非线性拟合分析。

1.1 线性拟合-以金属电阻温度系数的测定为例

电阻温度系数是精密电阻合金最重要的电学性能之一, 在高精度的仪表上, 对电阻温度系数的要求极为严格。通常温度下, 电阻与温度之间存在线性关系, 表示为:

其中:R为金属电阻, R0为0℃时的电阻, α为电阻温度系数, t为温度。其常规数据处理方法见参考书[6,7]。两位实验人员同时进行实验, 实验数据见表1。

首先将Excel表格中的数据复制到Origin中, 绘制散点图, 由散点图可以初步断定, 电阻与温度的关系为线性关系, 与理论上的关系相同。因此再利用线性关系 (Analysis—Fit-Linear fit) 对数据进行拟合, 得出所需参数, 最终得到两者的线性方程, 拟合结果如图1所示。由图1可以看出, 针对两组不同的实验数据, Origin软件不仅给出了拟合方程, 而且给出了表示拟合好坏程度的R2值, 两组组实验数据的R2均达到0.90以上。第一组测量比第二组更加符合线性关系。

1.2 非线性回归-以PN结物理特性实验为例

半导体PN结是电子技术中许多元件的物质基础, 具有广泛的应用。实验基本原理及常规数据处理方法详见参考书[8,9,10]。该实验中所需要测量的两个量之间的关系为:

U2为放大器输出电压, U1为PN结正向压降。

同样地, 两组实验人员同时进行该实验, 所得的实验数据见表2。

如果利用常规方法进行数据处理, 想要得到方程 (2) 中的a和b两个常数, 是非常不容易的事情, 首先要对指数方程进行处理, 两边取对数, 将指数方程变为线性方程, 再利用最小二乘法计算a和b的值。如果不借助于计算软件, 学生仅仅利用计算器来计算, 这个工作量非常大, 而且极容易出错。如果利用Origin软件进行处理, 繁琐的过程变得简单许多。

首先利用Origin画出散点图 (图2) , 观察两个变量之间的函数关系, 从图2中我们可以很容易看出, 两个变量之间为非线性关系, 根据经验初步确定为指数关系。

再利用曲线拟合 (Analysis—Fit—Exponential fit) 对分别对实验人员所得到的数据点进行拟合, 得出拟合方程。由图2可以看出, 利用Origin软件对该实验的两组测量数据进行分析, 明显地看出拟合结果非常理想, R2值均达到0.999以上, 其中第二组数据拟合结果最为理想。

2 结束语

本文主要针对大学物理实验过程中的一个重要环节—实验数据处理进行分析, 分别以电阻温度系数的测定和PN结物理特性实验两个重要的大学物理实验为例, 利用Origin软件分别对实验数据进行线性和非线性拟合。由处理结果可以看出, Origin软件在数据处理过程中的优势是传统方法不可比拟的, 快捷、方便, 准确, 容易掌握。学生通过Origin软件处理实验数据, 不但可以节省时间, 提高效率, 避免出错, 还可以为自己在未来写研究论文、进行数据统计时奠定了一定的基础。因此作为高校物理教师, 在实验教学过程中, 培养学生利用数据处理软件 (Origin等) 进行分析处理实验数据, 是非常必要的。

参考文献

[1]匡代洪在, 张建秋, 古丽娜等.高等农林院校大学物理实验教学改革与探索[J].实验室科学, 2011, 14 (6) :58-58.

[2]袁安娟, 王吉有.几种软件在物理实验数据处理中的应用比较[J].大学物理实验, 2007, 20 (3) :82-85.

[3]郭阳雪, 孔祥洪, 杨渭, 陈瑜.Origin软件在大学物理实验数据处理中的应用[J].物理与工程, 2011, 22 (4) :24-30.

[4]牟中飞, 吴福根, 胡义华, 王银海.Origin软件在物理实验数据处理中的应用[J].实验科学与技术, 2009, 7 (4) :60-62.

[5]吴林涛, 张军朋.Origin 8.0在物理实验数据处理中的应用[J].大学物理实验, 2012, 25 (1) :61-63.

[6]姜永超.大学物理实验[M].第2版.北京:中国农业出版社, 2010:72-73.

[7]任丽英.测定金属电阻温度系数的方法研究[J].大学物理实验, 2010, 23 (5) :7-9.

[8]姜永超.大学物理实验[M].第2版.北京:中国农业出版社, 2010:129-135.

[9]汪逸新.利用PN结进行玻尔兹曼常数测定的实验研究[J].辽宁师范大学学报:自然科学版, 1995, 18 (1) :37-42.

Origin软件 第3篇

关键词：Origin软件,图层,应用,大学生创新项目

1 大学生创新项目由来

江苏省教育厅根据“江苏省高等学校教学质量与教学改革工程”总体安排, 启动实施了江苏省高等学校大学生实践创新训练计划, 以贯彻落实《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》 (教高[2007]1号) 和《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》 (教高[2007]2号) 精神并不断的提高大学生的实践创新能力。在进一步推动高等教育教学改革的同时创新培养人才的模式和教学方法, 并且鼓励和支持大学生尽早参与科学研究、技术开发以及社会实践等创新活动, 最终不断激发大学生学习的主动性、积极性和创造性, 在提高大学生科学素质和文化素养的同时培养大学生的创新精神、创业精神和实践能力。在实施大学生创新项目过程中涉及到数据处理和分析, 学生一般采用的是Excel软件, 本文介绍另一种较新、更为实用和高级的数据分析软件———Origin软件。

2 Origin软件简介

Origin作为科学工作者和工程师常用的高级数据分析和制图工具, 是Origin Lab公司开发的图形可视化和数据分析软件。特别是Origin软件就像使用Excel和Word那样简单, 既不需要具备计算机编程知识和矩阵知识, 更不需要熟悉大量的函数和命令, 只需要点击鼠标选择命令即可完成大部分工作, 并获取满意的结果, 是国际流行的分析软件之一。Origin主要包括数据制图和数据分析两大重要功能。用户在制图的过程中既可以使用既定的模板, 也可以根据自己需要设置模板, 这是因为Origin数据系统提供了各种2D和3D的图形模板。Origin数据分析主要包括排序、计算、统计、平滑以及拟合和频谱分析等, 只需要单击工具条按钮或选择菜单命令即可使用这些功能强大的工具。

3 Origin和Excel比较

虽然Excel也具有数据可视化的功能, 但是其以提供电子表格功能为主, 仅是将数据进行简单的可视化, 且在作图方面也不如Origin功能强大。如:限制数据的行数;分析图形时不能进行函数拟合, 只能添加简单的趋势线, 更没有积分和微分等计算功能。而Origin除了根据数据绘制满意图形外, 还能够将几组数据放在同一个图中进行比较处理, 更重要的实现了图形分析。因此, Origin很快成为大学生、研究生以及科技工作中常用的软件之一。本文结合大学生创新项目实施中涉及到的部分数据处理和分析, 得出一些有关Origin软件的使用体会。

4 Origin应用实战示例

4.1 Origin软件界面

Origin软件与当前流行的Windows界面相似, 是一个多文档界面应用程序。由于其能够提供多个子窗口, 因此用户能够通过不同的方式表现数据, 且对数据进行直观、快捷以及方便的分析。如图1。

由于Origin7.5软件中提供了大量的制图模板, 不仅能够很好的帮助用户进行数据分析, 还能实现数据图形的各种用途。本文中出现图表为作者在研项目部分实验数据, 该数据本身的科学意义文中不予解释, 只涉及Origin软件工具的数据表达。

4.2 二维折线、散点、折线+符号图

其作为Origin中最基本的图形, 有利于显示数据之间的变化规律。包括折线图、散点图以及阶梯图等多种类型。

步骤:选中数据后在Plot下拉菜单中选择需要绘制的图形类型, 或者直接单击2D Graphs工具条或2D Graphs Extended工具条中相应的按钮即可制图。

例如Line+Symbol (折线+符号图) :将点用符号标记并用线段连接起来, 详见图2。

4.3 二维柱状、条状图

这类图形利于显示数据之间大小的比较。

步骤:与4.2中的步骤一致。

例如, Column (二维柱状图) :Y值是以柱体的高度来表示的, 柱宽度是固定的, 其中心为相应的X值, 如图3。

4.4 多层图

在Origin中, 一个十分重要的概念就是图层。允许一个Graph窗口有多个图层, 利用图层能够对多个曲线或图形对象进行高效的创建和管理。多图层Graph意义如下: (1) 为了突出曲线的某些特征, 可以通过多层使用不同的坐标尺度对相同的数据进行显示; (2) 在同一个Graph窗口中绘制尺度相差较大的曲线; (3) 将多个关联或独立的图形绘制在Graph窗口中, 并对其位置进行合理的安排; (4) 将新图形插入到Graph窗口。

例如, 水平三屏图:选中数据, 选择菜单命令Plot|Pane|Horizontal 2 Panel或单击2D Graphs Extended工具条中的Horizontal 2 Panel按钮, 进行制图 (图4) 。

例如, 堆垒多层图:选中数据, 选择菜单命令Plot|Panel|Stack或单击2D Graphs Extended工具条中的Stack按钮, 即可制图 (图5) 。

例如, 双Y轴图:如果数据中两个因变量数列具有相同的自变量数列, 使用Double Y Axis (双Y轴图形) 模板制图比较理想。

步骤:选中数据, 选择菜单命令Plot|Special Line/Symbol|Double Y或单击2D Graphs Extended工具条上的Double Y Axis按钮, 即可制图 (图6) 。

4.5 线性回归拟合图

对近似于直线的一组数据曲线进行线性拟合。

步骤:激活Graph窗口, 选择菜单命令Analysis|Fit Linear, Origin将曲线拟合为直线 (图7) 。

4.6 多项式回归图

对于线性拟合误差较大的数据曲线, 可以尝试采用多项式回归拟合。

步骤:激活Graph窗口, 选择菜单命令Analysis|Fit Polynomial, Origin根据数据的特征会给出拟合所需的参数, 用户也可以根据需要进行修改 (图8) 。

4.7 更多综合图例

实际上, 大学生在科研创新训练中遇到的大部分需要处理的图形都无法直接套用现成的Graph模板, 所以要不断学习研究绘制复杂Graph图形的技巧和方法。下面通过具体图例展示一些常用Origin制图的方法和技巧, 将前面的内容融会贯通, 提高大学生应用Origin软件的综合实战能力。

例如, 图9是一个折线+符号图, 右下角的图形为一个缩小显示的图层。

例如, 折线+符号图与二维柱状图组合 (图10) 。

例如, 曲线拟合与双层二维柱状图组合 (图11) 。

例如, 折线+符号图与二维柱状图多屏组合 (图12) 。

例如, 多屏图形 (图13) 。

和其他计算机应用软件一样, Origin 7.5也是一门操作性很强的软件, 建议大学生在学习使用的过程中能够一边学习, 一边结合练习实践, 使最终得出的可视化的数据制图和数据分析更科学、直观和美观, 为实施大学生创新项目提供更完美的数据表达。

参考文献

[1]谢宁, 张毅, 焦永芳, 刘建静, 郭娟, 曹阳, 郭惠梅.巧用Origin软件分析物理实验数据[J].实验室科学, 2007 (06) .

[2]夏春兰.Origin软件在物理化学实验数据处理中的应用[J].大学化学, 2003 (02) .

Origin软件 第4篇

数据处理是大学物理实验的一个重要环节, 学生在数据处理的过程中, 可以养成严谨的科学态度和扎实的工作作风。传统的手工数据处理方法, 计算繁琐, 使学生纠缠于复杂的数据计算而忽略了实验本身意义。计算机及软件使这项工作便捷和轻松, 使学生将主要精力放在实验的操作和对实验原理的理解上, 有助于大学物理实验教学的改进[1]。本文结合了大学物理实验中低电阻实验, 用双臂电桥测量金属杆电阻随长度的变化, 应用Origin软件处理实验数据, 并与逐差法处理结果相比较。

1 实验原理

一根均匀的金属杆, 长度为L, 截面积为S (直径为D) , 电阻为R, 根据欧姆定律, 可知它的电阻率可以表示为

金属杆电阻率的测量主要是如何测量金属杆的电阻。电阻按阻值大小可以分为三类:在1Ω以下的为低值电阻;在1~105Ω之间为中值电阻;105Ω以上为高值电阻。不同阻值的电阻在精确测量时, 会遇到不同的特殊问题, 其测量方法就会不尽相同。金属杆电阻测量属于低值电阻的测量, 在测量中存在附加电阻 (如接线电阻, 接头的接触电阻等, 一般为10-4~10-3Ω) , 相对于低值电阻来说是不能忽略的, 而直流双臂电桥正是能够消除附加电阻对测量结果的影响, 完成低电阻测量功能的仪器, 其原理如图1所示。

2 实验数据处理

2.1 原始数据记录

本实验使用QJ44型箱式直流双臂电桥测量不同长度金属杆的电阻值, 其面板如图2所示。

当电桥平衡时, 待测电阻为

式中M为倍率;RS为测量盘示值, 即步进读数和圆盘读数值之和。QJ44电桥允许的误差极限为Δ=C%M (RS+0.01) , C为准确度等级, 它与电阻的测量范围有关。本实验的数据来自于教师的备课, 见表1。在测量过程中, 倍率M取0.1, 电桥的等级指数为1.0级。

2.2 用逐差法处理实验数据

逐差法是将实验测量数据中的因变量进行逐项相减或依顺序分为两组, 实行对应项相减之差作为因变量的多次测量值, 然后求出最佳值———算术平均值的处理数据的方法。它计算简便, 并可充分利用测量数据及时发现差错, 因而是物理实验中常用的一种数据处理方法。

用逐差法处理实验数据, 把测量数据按自变量大小由小到大的顺序依次排列, 然后等分为前后两大组, 再将每大组的对应相相减, 见表2。

由表2计算可得:

同理可得:

2.3 用Origin处理实验数据

目前常用的绘图及数据处理软件有Excel、Origin、Matlab等。这些软件在功能上各有千秋, 其中Origin因其容易掌握且兼容性好, 成为实验工作人员图表制作及数据分析时的首选。

Origin是美国Origin Lab公司开发的数据绘图和分析软件, 它功能强大且操作灵活, 在物理实验数据处理过程中有着十分重要的应用价值[2,3,4]。

打开Origin8.0软件, 将表1实验数据输入到工作表中, 选择金属杆的长度L作为X列数据, 相应的电阻值Rx作为Y列数据, 绘制两者之间的散点图。将绘制好的L-Rx曲线图利用Origin提供的线性拟合模块进行数据拟合, 得到一条直线, 如图3所示。同时, 图3左上方给出了拟合结果。从直线拟合相关度0.99909, 说明拟合直线几乎通过全部实验点, L和Rx具有良好的线性关系。

由拟合结果可知:直线的斜率

金属杆电阻率的测量结果为:

3 结果与讨论

由上述分析可以看出, 用逐差法处理结果与用Origin软件处理的结果完全吻合, 但在数据处理过程中, 逐差法计算工作量大, 容易出错。引入Origin软件处理实验数据, 可以避免人为因素所造成的误差, 减小工作量, 快速、精确地得到测量结果。用Origin软件处理和分析实验数据是一种不错的选择。随着计算机及软件在实验教学中地位的不断提高, 应加强计算机及软件在今后的实验教学应用。

参考文献

[1]钱萍, 申江.物理实验数据的计算机处理[M].北京:化学工业出版社, 2007:1-10.

[2]刘杨.基于Origin的金属线膨胀系数实验数据处理方法[J].吉首大学学报 (自然科学版) , 2011, 32 (3) :42-45.

[3]蒋志年, 王春霞.Origin软件在杨氏模量实验数据处理中的应用[J].实验技术与管理, 2012, 29 (8) :101-105.