ORIGIN-7[1].0软件上机实验指导书.doc

计算机在材料科学中的应用
上机实验指导书

河南工业大学材料学院
2007-12
实验一 Origin基础知识
实验目的与要求：
了解Origin的基本功能和界面,能够正确选择功能菜单
实验内容：
Origin是美国Microcal公司出的数据分析和绘图软件，该软件的特点是使用简单，采用直观的、图形化的、面向对象的窗口菜单和工具栏操作，全面支持鼠标右键、支持拖方式绘图等。该软件具有数据分析和绘图功能。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。Origin的绘图是基于模板的，Origin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；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；可以用C等高级语言编写数据分析程序，还可以用内置的Lab Talk语言编程等。
一、工作环境
1.1 工作环境综述

图1 Origin软件界面
如图1所示，类似Office的多文档界面，Origin软件界面主要包括以下几个部分：
1、菜单栏 顶部    一般可以实现大部分功能
2、工具栏 菜单栏下面    一般最常用的功能都可以通过此实现
3、绘图区 中部     所有工作表、绘图子窗口等都在此。
4、项目管理器 下部    类似资源管理器，可以方便切换各个窗口等
5、状态栏  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
图2 Origin软件的工作表、矩阵和绘图界面
1.2 菜单栏
菜单栏的结构取决于当前的活动窗口
工作表菜单：
绘图菜单：
File： 文件功能操作 打开文件、输入输出数据图形等
Edit： 编辑功能操作 包括数据和图像的编辑等，比如复制粘贴清除等，特别注意undo功能
View：视图功能操作 控制屏幕显示，
Plot：绘图功能操作 主要提供5类功能：
（1）、几种样式的二维绘图功能，包括直线、描点、直线加符号、特殊线／符号、条形图、柱形图、特殊条形图／柱形图和饼图
（2）、三维绘图
（3）、气泡／彩色映射图、统计图和图形版面布局
（4）、特种绘图，包括面积图、极坐标图和向量
（5）、模板：把选中的工作表数据到如绘图模板
Column 列功能操作 比如设置列的属性，增加删除列等
Graph 图形功能操作 主要功能包括增加误差栏、函数图、缩放坐标轴、交换X、Y轴等
Data：数据功能操作
Analysis：分析功能操作
对工作表窗口时提取工作表数据；行列统计；排序；数字信号处理（快速傅里叶变换FFT、相关Corelate、卷积Convolute、解卷Deconvolute）；统计功能（T－检验）、方差分析（ANOAV）、多元回归（Multiple Regression）；非线性曲线拟合等
对绘图窗口时数学运算；平滑滤波；图形变换；FFT；线性多项式、非线性曲线等各种拟合方法。
Plot3D：三维绘图功能操作 根据矩阵绘制各种三维条状图、表面图、等高线等
Matrix：矩阵功能操作 对矩阵的操作，包括矩阵属性、维数和数值设置，矩阵转置和取反，矩阵扩展和收缩，矩阵平滑和积分等
Tools：工具功能操作
对工作表窗口时选项控制；工作表脚本；线性、多项式和S曲线拟合
对绘图窗口时选项控制；层控制；提取峰值；基线和平滑；线性、多项式和S曲线拟合
Format：格式功能操作
对工作表窗口时菜单格式控制、工作表显示控制，栅格捕捉、调色板等
对绘图窗口时菜单格式控制；图形页面、图层和线条样式控制，栅格捕捉，坐标轴样式控制和调色板等。
Window：窗口功能操作 控制窗口显示
Help：帮助

二、基本操作
作图的一般需要一个项目Project来完成，File－》New
保存项目的缺省后缀为：OPJ
自动备份功能：Tools－》Option－》Open／Close选项卡－》“Backup Project Before Saving”
添加项目：File－》Append
刷新子窗口：如果修改了工作表或者绘图子窗口的内容会自动刷新，如果没有请Window－》Refresh

实验二 简单二维图
实验目的和要求：
掌握二维曲线的绘制方法，能够正确输入和绘制给定坐标数据的二维图形曲线
实验内容：
2-1、输入数据：
一般来说数据按照X Y坐标存为两列，假设文件为 sindata.dat，如下格式：
 x sin(x)
0.0 0.000
0.1 0.100
0.2 0.199
0.3 0.296
…………
输入数据请对准data1表格点右键调出如下窗口，然后选择Inport ASCII找到sindata.dat文件打开就行

图3 数据输入窗口
2-2、绘制简单二维图
按住鼠标左键拖动选定这两列数据，用下图最下面一排按钮就可以绘制简单的图形，按从左到右三个按钮做出的效果分别如图4所示。
2-3、设置列属性
双击A列或者点右键选则Properties，这里可以设置一些列的属性，如图5所示。

图4 绘图示例

图6 数据曲线设置窗口

图5 列属性设置窗口

2-4、数据浏览
Data Display 动态显示所选数据点或屏幕点的XY坐标值
Data Selector 选择一段数据曲线，作出标志 一是鼠标，而是利用Ctrl,Ctrl+Shift与左右箭头的组合
Data Reader 读取数据曲线上的选定点的XY值
Screen Reader 读取绘图窗口内选定点的XY值
Enlarger 局部放大曲线
Zoom 缩放
注意利用方向键，以及与Ctrl和Shift的组合

2-5、定制图形：
2-5-1 定制数据曲线
用鼠标双击图线掉出图6所示窗口可对数据曲线样式进行设置。

2-5-2 定制坐标轴：
双击坐标轴得到图7所示窗口，可对曲线进行定制。

图7 曲线样式定制窗口
2-5-3 添加文本说明
用左侧按纽T，如果想移动位置，可以用鼠标拖动。注意利用Symbol Map可以方便的添加特殊字符。做法：在文本编辑状态下，点右键，然后选择：Symbol Map。
2-5-4 添加日期和时间标记
Graph工具栏上的
2-5-5
利用图8所示的菜单可以做出很多特殊要求的图像，比如两点线段图
三点线段图等，水平（垂直）阶梯图、样条曲线图、垂线图等。

图8 绘图示例
实验三 数据管理
实验目的与要求：
掌握实验数据处理的基本方法，能够完成实验数据的变化、排序、作图和拟合。
实验内容：
3-1 导入数据文件
主要利用Import输入文件中的数据，也支持直接数据粘贴等。
3-2 变换数列
在前面的基础上，增加一列cos(x)，这不需要另算数据而利用Origin本身就可以做到。
在数据表上点右键选择Add New Column

图9 变换数列示例
对准A(Y)列点右键选择Set Column Values，并设置下面输入框中 cos(col(x))，点击OK得到

图10 数据设置示例
双击A列或者点右键选则Properties，这里可以设置一些列的属性，如图10左图

图11 作图示例
生成的cos(x)图如图11右图所示。

3-3 数据排序
Origin可以做到单列、多列甚至整个工作表数据排序，命令为“sort …”
最为复杂的是整个工作表排序，选定整个工作表的方法是鼠标移到工作表左上角的空白方格的右下角变为斜向下的箭头时单击。

图12 数据排序示例 图13 数据频率计数示例

3-4 频率记数
Frequency Count 统计一个数列或其中一段中数据出现的频率
做法对准某一列或者选定的一段点右键Frequency Count
BinCtr 数据区间的中心值
Count 落入该区间的数据个数，即频率计数值
BinEnd 数据区间右边界值
Sum 频率计数值的累计和

3-5 归一化数据
选择某一列，右键—》Normalize
3-6 选择数据范围作图
如果想跳到某一行可以用 View－》Go To Raw（这里如果发现你设定的行之前的都没了，这仅仅是没显示出来而不失删除了，想要看到的话：Edit－》ResetToFullRange）
找到你想要的开始行，点右键－》SetAsBegin，同理设定结束行，然后作图。
图14 数据格式化示例

3-7 屏蔽曲线中的数据点
Mask工具栏默认不显示，可以从View->Toolbars设置出来。这样可以用设置屏蔽区间或者点的颜色等
3-8 曲线拟合
即用各种曲线拟合数据，在Analysis菜单里，常用的有线性拟合，多项式拟合等，还可以利用Analysis->Non-Linear Curve Fit 里的两个选项做一些特殊的拟和。默认为整条曲线拟合，但可以设置为部分拟和，和mask配合使用会得到很好的效果。
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