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Origin8.0軟件在本科生畢業論文項目中應用實踐

摘 要:為了適應社會和就業市場的需要,提高大學生的實踐能力,給本科畢業論文提供更加完美的數據表達.文章結合本科生畢業論文項目中遇到的部分數據处理和分析,列舉出部分Origin8.0軟件的使用實例,得出一些Origin8.0軟件的使用體會.

關鍵詞:Origin8.0軟件 應用 本科生畢業論文

中圖分類號:TP319 文獻標識碼:A

文章編號:1004-4914(2015)01-262-03

一、本科生畢業論文要求

根據《黑龍江科技大學關于本科生畢業設計(論文)的若干規定》的要求,畢業論文是是培養學生工程實踐能力、理論研究能力和創新意識的重要環節.在大學生畢業論文項目進行過程中涉及到一些數據处理和分析,學生需要采用計算機軟件.相比之下,Origin軟件比較具有優勢.

二、Origin軟件簡介

Origin軟件是OriginLab 公司推出的專業繪圖軟件和數據分析,該軟件包括統計、計算、擬合等各種強大的數據处理分析功能,提供了幾十種二維、三維制圖模板,用戶根據自己的需要也可以設計模版.Origin軟件使用起來像使用Excel一樣簡單,無需編程,操作速度快,是目前廣泛流行和國際科技出版界公認的標準作圖工具{1}{2}.Excel軟件雖然也具有數據处理和可視化功能,但Excel主要提供電子表格,在圖形分析和數據处理方面功能遠弱于Origin{3}{4}.而Origin具備微分和積分的功能,可以進行圖形的擬合分析,能把幾組數據放到同一圖中進行比較分析等Excel不具備的功能.因此Origin在科技數據处理分析方面更有優勢,是本科生、研究生及科技工作者常用的軟件之一.本文結合本科生畢業論文項目實施中涉及到的部分數據处理和分析,得出一些使用Origin軟件的體會.

三、Origin應用實例

1.Origin軟件的操作界面.沿襲了經典的Windows界面操作模式,通過靈活運用Workbook、Graph和Matrix等常用的窗口,實現數據基本操作、擬合和繪圖等功能{2}(如圖1所示).本文中出現的圖形為作者研究項目及指導本科生畢業論文項目中的部分實驗數據,數據本身的科學意義文中不予解釋,只涉及Origin8.0軟件工具的數據表達.

2.二維散點圖.二維散點圖是Origin軟件中最基本的圖形,可顯示數據的變化規律.根據需要可以添加折線及各種符號.例如圖2為折線+符號圖,即將點用符號標記并用線段連接起來.折線+符號圖的優點是能夠一目了然地區分不同激發波長下縱限制光學聲子和圍觀界面模多聲子拉曼頻率隨聲子級數變化圖,具体操作步驟為:導入數據,選中數據后在2D Graphs工具條中選擇Line+Symbol按鈕即可.

3.二維柱狀圖.圖3為柱狀圖,柱的中心為X值,寬度固定,柱體的高度顯示Y值.該圖很好地顯示了不同數據采集點的相對強度差別.具体操作步驟為:導入數據,選中數據后在2D Graphs工具條中選擇Column按鈕即可.

4.二維多層圖.圖層在Origin中是個重要的概念.利用圖層可以解決一些問題,例如:(1)將自變量相同的不同樣品測試結果集中展示在一張圖上進行對比;(2)將經過計算处理的圖和原圖進行對比;(3)將幾組自變量相同,因變量不同的的結果進行參照;(4)在圖中插入關聯的小圖等.

例如,圖4為豎向二屏圖,兩幅圖分層放置,具有相同的橫坐標.上圖為實驗曲線圖,圖中峰位不易區分.下圖為其二階導數圖,其極小值位置有助于判斷上圖中峰位的準確位置.具体操作为:(1)導入數據,選中A、B列單擊菜單命令Analysis→Mathematics→Differentiate→Open Dialog,在對話框中Derivative Order選項中設定求導階數,進行求導計算;(2)選中B、C列,選擇菜單命令Plot→Multi-Curve→Vertical 2 panel或者單擊2D Graphs工具條中Vertical 2 panel按鈕,進行制圖.

5.圖5為雙Y軸圖.雙Y軸制圖在同一圖形中體現出兩個物理量隨同一自變量(比如混合時間)的變化情況,从而找到比較理想的實驗參數.具体步驟:選中數據,單擊菜單命令Plot→Multi-Curve→Double Y或單擊2D Graphs工具條中Double Y按鈕制圖,然后雙擊圖形曲線,調整Line和Symbol的顏色和形狀,以便對兩組數據加以區分.

6.圖6為堆疊多層圖.這樣的制圖方式有利于突出曲線的特征,比較曲線的變化趨勢.具体操作:選中數據,單擊菜單命令Plot→Multi-Curve→Stack,或單擊2D Graphs工具條中Stack按鈕.繪圖之后需標注每條實驗曲線的不同實驗條件,或編號加以區分.

7.圖7為多層水平分段二屏圖.該圖由三組實驗樣品分波數段測量的六組實驗數據繪制而成,每一組樣品兩個波段的譜圖都采用相同的縱坐標.該圖一方面采用三層堆疊的方式顯示三組樣品的譜線變化規律,同時又采用水平分段二屏的方式展現出每一組樣品不同波數段的相對強度差異.具体操作步驟和堆疊多層圖相似.

8.圖8由一個主圖和一個附加的縮小顯示圖组成.實驗圖譜在高波數段的相對強度太弱,因此若采用同一縱坐標,高波數段的峰形將被低波數段的強峰完全壓制.在強度較高的圖中插入強度較弱的小圖可以很好地做到在突出強峰的同時展現其他較弱的峰位特征.但制作此圖無法套用現成的Graph模版,學生需要一點創造性的想法,不斷學習繪制復雜圖形的技巧,提高應用Origin8.0軟件的實踐能力.

9.三維圖.實驗數據繪圖中,為了表現樣品一定范圍內的某一指標的分布情況,需要采用三維譜線圖(如圖9).具体操作为:選中數據后單擊菜單項Plot→3DXYZ→3D Waterfall即可.

10.擬合分峰圖.Origin8.0軟件除了用來數值計算和繪圖,另一個作用是對數據進行分析.比如對光譜圖的处理,為获得準確的峰位、積分強度、半高寬等數據需要對圖譜進行擬合分峰.具体操作为:選中數據后,單擊菜單命令Analysis→Fit Multiple Peaks打開fit peaks對話框,選擇峰的類型和個數,返回到圖形窗口后,在多個峰的中心逐次雙擊,粗略設定峰寬,確定后即可获得擬合結果.尤其對于峰位較寬,重疊較大,區分不明顯的譜圖(如圖10)擬合分峰更是必不可少的數據分析手段.

Origin8.0軟件圖形处理功能十分強大,為本科生畢業論文項目的完成提供了很好的數據表達方式.像其他計算機應用軟件一樣,Origin8.0的操作性很強,建議大學生結合實驗數據一邊學習一邊練習,熟練操作技巧,為畢業論文提供準確、美觀的數據圖形.

[基金項目:黑龍江省教育廳項目(項目編號:12531573);黑龍江科技大學項目(項目編號:JY14-129);黑龍江科技大學引進人才項目(06-134)]

注釋:

{1}肖信.Origin8.0實用教程——科技作圖和數據分析[M].北京:中國電力出版社,2009:2

{2}于成龍,郝欣,沈清.Origin8.0應用實例詳解[M].北京:化學工業出版社,2011.2

{3}王暢,蔣禮林,王樂新,張欣艷,關曉燕.計算機輔助大學物理實驗的實踐和探索[J].賀州學院學報,2011.27(3)

{4}吳林濤,張軍朋.Origin8.0在物理實驗數據处理中的應用[J].大學物理實驗,2012,25(1)

(作者單位:黑龍江科技大學理學院 黑龍江哈爾濱 150022;第一作者簡介:張琳,講師,碩士,主要研究方向為凝聚態物理、大學物理教育)

(責編:若佳)

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