《计算机绘图软件》第四章 科学计算绘图软件Origin

认 计算机在化学中的应用一第四章科学计算绘图软件 Origin 第四章科学计算绘图软件 Origin 41 Origin功能简介 Origin是 Microcal Software公司推出的一个功能强大的数据分析/科学绘图软件 作为 Windows应用程序,具备了 Windows所提供的诸多方便直观的特点,尤其适用 于那些经常进行大量数据处理及科学绘图的人员使用。现流行的版本为2.8,30,3.5, 50,60,61,6.版本的特色主要有: 1)动态用户界面:计划组织:用计划管理器组织计划,对选择的窗口批处理。 2)图形: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(Line, scatter, line+symbol,area, area fill, inclusive/exclusive area fil bar, stack bar, floating bar, high-low-close, 3D pie charts, function graphs, column, stack column, floating column, XYAM vector, XYXY vector, polar, line series, time series, waterfall, ternary diagram, double y axis, multi-panel XY);2D等高线图;多种式样3D k/E(XYZ scatter with drop lines and/or projections, trajectory; Bar, ribbon, waterfall; Color map surface with projected contour, wire frame, surface with constant slices in X/y direction. Cube frame);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)Y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。 3)数据分析:可选择数据范围:可进行线性、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。 4)工作表:可支持多种数据格式输入,对数据量没有限制(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 5)此外 Origin6.1还附带有用的工具(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 6)系统要求:可工作于 Windows95982000 or Windows nt4.0或更高,硬 盘空间41MB,内存16 MB RAM。 由于 Origin的功能强大,我们在本章将重点介绍本软件6.1版本的数据处理及科 学绘图的部分。其余的功能可参考软件的说明书或帮助文件自己学习

计算机在化学中的应用—第四章 科学计算绘图软件 Origin 4-1 第四章 科学计算绘图软件 Origin 4.1 Origin 功能简介 Origin 是 Microcal Software 公司推出的一个功能强大的数据分析/科学绘图软件， 作为 Windows 应用程序，具备了 Windows 所提供的诸多方便直观的特点，尤其适用 于那些经常进行大量数据处理及科学绘图的人员使用。现流行的版本为 2.8, 3.0, 3.5, 5.0, 6.0, 6.1, 6.1 版本的特色主要有： 1) 动态用户界面：计划组织；用计划管理器组织计划，对选择的窗口批处理。 2) 图形：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(Line, scatter, line+symbol, area, area fill, inclusive/exclusive area fill, bar, stack bar, floating bar, high-low-close, 3D pie charts, function graphs, column, stack column, floating column, XYAM vector, XYXY vector, polar, line series, time series, waterfall, ternary diagram, double Y axis, multi-panel XY)；2D 等高线图；多种式样 3D 图形(XYZ scatter with drop lines and/or projections, trajectory; Bar, ribbon, walls, waterfall; Color map surface with projected contour, wire frame, surface with constant slices in X/Y direction. Cube frame)；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。 3) 数据分析：可选择数据范围；可进行线性、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。 4) 工作表：可支持多种数据格式输入，对数据量没有限制(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。 5) 此外 Origin 6.1 还附带有用的工具(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。 6) 系统要求：可工作于 Windows 95/98/2000 or Windows NT 4.0 或更高，硬 盘空间 41MB，内存 16 MB RAM。 由于 Origin 的功能强大，我们在本章将重点介绍本软件 6.1 版本的数据处理及科 学绘图的部分。其余的功能可参考软件的说明书或帮助文件自己学习

计算机在化学中的应用一第四章科学计算绘图软件 Origin 酵№ crocal Origin-F:SN计算机在化学中的应用2 origin 回区 国幽涵回回团回國剑囝喝回国幽圖当团國回回 回蚓團團忑+:Tlc∠叫e GraphI 回 nAtal 口 A(X 0.337 240 0485 0679 0.728 ∠幽圖宀同岬、?」 Data*NM□ 42 Origin使用入门 Origin的使用主要有两个部分,工作表格( Worksheet和绘图窗口( Plot windows) 使用绘图窗口,可以方便地更改图形的外貌、直观地进行数学分析、拟合。使用工作 表格可以迅速进行大量的数据处理及转换。绝大多数实验数据的处理可以在 Origin 上完成,并且其数据处理和绘图可以同时完成,我们下面就通过计算对硝基苯酚醋酸 酯水解的速率常数来说明其用法 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。 t(s)120150180210240270300330360390420450480 A02890.3370.387043604850.5350.58306310.6790.7280.7760.8240.87 (s)510540570600630660690720750780810840 A0.9180.9%6410ll1.0571.1021.1471.1911.2351.2791.3221.3661409 4-2

计算机在化学中的应用—第四章 科学计算绘图软件 Origin 4-2 4.2 Origin 使用入门 Origin 的使用主要有两个部分，工作表格(Worksheet)和绘图窗口(Plot Windows)。 使用绘图窗口，可以方便地更改图形的外貌、直观地进行数学分析、拟合。使用工作 表格可以迅速进行大量的数据处理及转换。绝大多数实验数据的处理可以在 Origin 上完成，并且其数据处理和绘图可以同时完成，我们下面就通过计算对硝基苯酚醋酸 酯水解的速率常数来说明其用法。 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。 t(s-1) 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 A 0.289 0.337 0.387 0.436 0.485 0.535 0.583 0.631 0.679 0.728 0.776 0.824 0.871 t(s-1) 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 A 0.918 0.964 1.011 1.057 1.102 1.147 1.191 1.235 1.279 1.322 1.366 1.409

认 计算机在化学中的应用一第四章科学计算绘图软件 Origin 4.2.1启动 在“开始”菜单单击 Origin程序图标,即可启动 Origin. origin启动后,自 动给出名称为Data1的工作表格。 42.2在 Worksheet中输入数据 在 Worksheet RJ A(X)和BC栏分别输入时国pa □回区 间和吸光度值,如右图, Worksheet最左边的一 列为数据的组数,一般默认A和B列分别为X A囚 B 0.289 和Y数据。输入方法为依序输入 0印 42.3使用数据绘图 1800.387 输入相应数据后,使用菜单Plot中 Scatter5 2400485 命令,或使用工具栏中Psm按钮经制上6270055 出分散点的图。该图形的点的形状和大小、坐标轴的形式、数据范围、均可通过用鼠 标双击相应位置打开的对话框来 调整 [2668-7-1615:25“ Graph1(2451741)] 424回归分析 Linear Regression for Data1_ B Y= A+B* X 绘制 Scatter图后,选 Paramet Value Error Analysis菜单中的 Fit Linear命 .11346 .』0373 令则在图中会产生拟合的曲线B .156 7.09125E-6 (如前面 Origin界面图)。在 Results log窗口给出线性回归求 出的参数值,包括斜率、截距、.96025 标准偏差、相关系数、数据点个 数等。该窗口的内容可以拷贝粘 贴到其它程序中或保存为一个文本文件。其斜率为吸光度随时间的变化率dAdt的 值,进而可求得NA酯的初始水解速率。 42.5文件保存和调用 Origin可以将图形及数据保存为扩展名为“OPJ(早期3.0,3.5版本为“ORG”)的 文件,可以随时编辑和处理其中的数据和图形。所绘制的图形可以直接打印到打印机 或拷贝粘贴到其它编辑软件中

计算机在化学中的应用—第四章 科学计算绘图软件 Origin 4-3 4.2.1 启动 在“开始”菜单单击 Origin 程序图标 ，即可启动 Origin。Origin 启动后，自 动给出名称为 Data1 的工作表格。 4.2.2 在 Worksheet 中输入数据 在 Worksheet 的 A(X)和 B(Y)栏分别输入时 间和吸光度值，如右图，Worksheet 最左边的一 列为数据的组数，一般默认 A 和 B 列分别为 X 和 Y 数据。输入方法为依序输入。 4.2.3 使用数据绘图 输入相应数据后，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。该图形的点的形状和大小、坐标轴的形式、数据范围、均可通过用鼠 标双击相应位置打开的对话框来 调整。 4.2.4 回归分析 绘 制 Scatter 图后，选 Analysis 菜单中的 Fit Linear 命 令则在图中会产生拟合的曲线 ( 如前面 Origin 界面图 ) 。 在 Results Log 窗口给出线性回归求 出的参数值，包括斜率、截距、 标准偏差、相关系数、数据点个 数等。该窗口的内容可以拷贝粘 贴到其它程序中或保存为一个文本文件。其斜率为吸光度随时间的变化率 dA/dt 的 值，进而可求得 NA 酯的初始水解速率。 4.2.5 文件保存和调用 Origin 可以将图形及数据保存为扩展名为“.OPJ”(早期 3.0, 3.5 版本为“.ORG”)的 文件，可以随时编辑和处理其中的数据和图形。所绘制的图形可以直接打印到打印机 或拷贝粘贴到其它编辑软件中

计算机在化学中的应用一第四章科学计算绘图软件 Origin 43 Origin工作表格( Worksheet的使用 43.1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 rgin提供了许多向工作表格输入数据的方法: 1)从键盘输入数据: 打开或选择一个工作表格,选择一个工作表格单元格(鼠标单击该处),输入数据 然后按Tab(→)到下一列或按 Enter((↓)键到下一行,也可以用鼠标选定任意位置的单 元格,再继续输入下一个值(在某单元格输入数据后必须按Tab键、方向键或 Enter 键将光标移动到其它单元格,才确认刚输入的数据)。 光标移动键 Enter 光标向下移动一单元格 ←或 shift+Tab光标向左移动一单元格(如已是最左边一列,将移到最右面一列) →或tab 光标向右移动一单元格(如已是最右边一列,将移到最左面一列) Hom 光标移到当前列的第一个单元格 End 光标移到当前列的最后一个单元格 gDn 光标向下移一页 PoUr 光标向上移一页 Ctrl+Home 光标移到最左列的第一个单元格 Ctrl+End 光标移到最右列的最后一个单元格 Ctrl+PgDn 光标向右移一页 Ctrl+PgUp 光标向左移一页 Ctrl+↓ 光标移到当前列的最后一个有值的单元格 Ctrl+个 光标移到当前列的最后一个有值的单元格或笫一单元格 Ctrl+∈ 光标移到最左列同行的单元格 CtrI+→ 光标移到最右列同行的单元格 如果某一单元格的数值输错了或想更改某一单元格的数据值,可以选择该单元 格并键入新数据, Origin自动覆盖原数据。 要编辑一个单元格的数值,可以选择相应的单元格,按F2键或用鼠标单击指定 的位置(单元格数值由反象显示变为正常显示,可以防止覆盖),可用下列的键编辑 单元格的数值。可以按↑ PageUp, PageD或Tab键结束编辑状态。如果变更错误, 可以按CrHZ撒消刚进行的更改

计算机在化学中的应用—第四章 科学计算绘图软件 Origin 4-4 4.3 Origin 工作表格(Worksheet)的使用 4.3.1 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) 从键盘输入数据： 打开或选择一个工作表格，选择一个工作表格单元格(鼠标单击该处)，输入数据， 然后按 Tab(→)到下一列或按 Enter(↓)键到下一行，也可以用鼠标选定任意位置的单 元格，再继续输入下一个值(在某单元格输入数据后必须按 Tab 键、方向键或 Enter 键将光标移动到其它单元格，才确认刚输入的数据)。 光标移动键 Enter 光标向下移动一单元格 ←或 shift+Tab 光标向左移动一单元格(如已是最左边一列，将移到最右面一列) →或 tab 光标向右移动一单元格(如已是最右边一列，将移到最左面一列) Home 光标移到当前列的第一个单元格 End 光标移到当前列的最后一个单元格 PgDn 光标向下移一页 PgUp 光标向上移一页 Ctrl+Home 光标移到最左列的第一个单元格 Ctrl+End 光标移到最右列的最后一个单元格 Ctrl+PgDn 光标向右移一页 Ctrl+PgUp 光标向左移一页 Ctrl+↓ 光标移到当前列的最后一个有值的单元格 Ctrl+↑ 光标移到当前列的最后一个有值的单元格或第一单元格 Ctrl+← 光标移到最左列同行的单元格 Ctrl+→ 光标移到最右列同行的单元格 如果某一单元格的数值输错了或想更改某一单元格的数据值，可以选择该单元 格并键入新数据，Origin 自动覆盖原数据。 要编辑一个单元格的数值，可以选择相应的单元格，按 F2 键或用鼠标单击指定 的位置(单元格数值由反象显示变为正常显示，可以防止覆盖)， 可用下列的键编辑 单元格的数值。可以按↑↓ PageUp, PageDn 或 Tab 键结束编辑状态。如果变更错误， 可以按 Ctrl+Z 撤消刚进行的更改

认 计算机在化学中的应用一第四章科学计算绘图软件 Origin Delete 删除光标右的一个值或所有选定的(反象显示)数值 Backspace 删除光标左的一个值或所有选定的(反象显示)数值 Home 移到单元格的最左端 End 移到单元格的最右端 光标向左移动一字符 光标向右移动一字符 2)从文件中输入数据 ASCII Import Options for Datal 数据可以从ASCI, Lotus, Fle Structure Update Options Excel. dBASE等文件形式导入,‘ Delimited, delimiter Unknowr厂 具体步骤:打开或选择一个工作 C Fixed, col widths 表格:选择Fe菜单中 Import w Automatic determination of column t Cancel 命令下相应的文件类型,打开文 of lines used for structure testing I Other Options 件对话框,选择文件单击OK。 n non-numeric is found in numeric fields #t of columns 如果要输入一个ASCI数 Read as missing data 据文件,可以在打开前设置选「 Fde header Skip main header, number of lines Ii, File-lmport-ASCIl Option, Auto determine to skip more header lines. Import Into 打开 ASCII Import Option for C Specify known subheader lines1 worksheet as xxx对话框设置诸如列数,文件 首忽略标题行数等。然后选择文件输入 3)通过剪贴板传递数据:工作表格的数据也可以通过剪贴板来从别的应用程序 (如Word等)获得,具体应用方式与一般拷贝、粘贴一样。同样数据也可以在同一或 不同的工作表格中交换 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。选择相应的单元格区域,工具栏中单击按钮 d将列添充为行号)将列添充为正随机数k将列添充为一般随机数 或选择 Column菜单中 Fill Column With命令;也可以右击鼠标选择 Fill Column With 命令。(*欲显示该按钮,iew: Toolbar命令,选 Worksheet data)。 5)用函数或数学表达式设置列的数值:见44 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。 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 Worksheetⅹ命令,出现对话框;输λ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

计算机在化学中的应用—第四章 科学计算绘图软件 Origin 4-5 Delete 删除光标右的一个值或所有选定的(反象显示)数值 Backspace 删除光标左的一个值或所有选定的(反象显示)数值 Home 移到单元格的最左端 End 移到单元格的最右端 ← 光标向左移动一字符 → 光标向右移动一字符 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， 具体步骤：打开或选择一个工作 表格；选择 File 菜单中 Import 命令下相应的文件类型，打开文 件对话框，选择文件单击 OK。 如果要输入一个 ASCII 数 据文件，可以在打开前设置选 项，File-Import-ASCII Option， 打开 ASCII Import Option for xxx 对话框设置诸如列数，文件 首忽略标题行数等。然后选择文件输入。 3) 通过剪贴板传递数据：工作表格的数据也可以通过剪贴板来从别的应用程序 (如 Word 等)获得，具体应用方式与一般拷贝、粘贴一样。同样数据也可以在同一或 不同的工作表格中交换。 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。选择相应的单元格区域，工具栏中单击按钮 (将列添充为行号)； (将列添充为正随机数)； (将列添充为一般随机数)； 或选择 Column 菜单中 Fill Column With 命令；也可以右击鼠标选择 Fill Column With 命令。(*欲显示该按钮，View:Toolbar 命令，选 Worksheet Data)。 5) 用函数或数学表达式设置列的数值：见 4.4.1 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。 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