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数据及图形处理软件 卢凌彬 2 软件 Gaussian03 ChemOffice2004 HyperChem7 1 CacheworksystemPro6 0 Molpro2002 6 Jaguar4 4 3 高精度能量计算Gaussian03MOLPRO2002DFT计算Wien2KADF量化程序Gaussian03HyperChem7 5MOLPRO2002JaguarSpartanQ ChemGAMESSPQSTurbomolOrientEmbed01CAMOADFWien2KCrystalsDGaussVASP VAMP deMonMacroModel教学软件 HyperChemModelChemlabScivisionSpartan半经验程序 CacheMOPACAMPACPCMODELAlchemyZINDOMicroAVS 软件分类 4 软件分类 分子力学动力学程序AmberBioMedCacheGROMOSMaterialsExplorerMaterialStudio药物设计CacheMFLineDataBaseVisualCloning图形界面软件Chem3DGaussView3 0AIM2000NBO5 0WebMODLVisualizeLenCrystalOrbdrawMolsuite数据库搜索ChemDinderMFLineDataBaseTAPP质谱软件NIST EPA NIHMassSpectralDatabase其它COSMOthermHASLNLREGCenehubterEQs4winPRO IIicroModel 5 化学中的数据处理多种多样 对不同的数据处理要求宜采用不同的软件完成 通用型的软件如 Origin SigmaPlot等可以根据需要对实验数据进行数学处理 统计分析 付立叶变换 t 试验 线性及非线性拟合 绘制二维及三维图形如 散点图 条形图 折线图 饼图 面积图 曲面图 等高线图等 6 第一章Origin基础知识 美国Microcal公司出品的数据分析和绘图软件 最高版本7 5 公司网站 7 Origin绘制的图形 2D部分 8 Origin绘制的图形 统计图 9 Origin绘制的图形 等高线 10 Origin绘制的图形 3D部分 11 1 1工作环境 绘图区 状态栏 项目管理器 菜单栏 工具栏 12 绘图 工作表 矩阵 13 1 2菜单栏 工作表菜单绘图菜单矩阵窗口 文件 编辑 视图 图形 数据 分析 绘图 列 格式 窗口 矩阵 三维绘图 工具 帮助 14 二 基本操作 作图一般需要一个项目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 BackupProjectBeforeSaving 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 一般会自动刷新 如果没有 请Window Refresh 15 第二章简单二维图 手动输入文件输入 ImportASCII dattetcsv 2 1输入数据 举例 输入下列数据 xsin x 0 00 0000 10 1000 20 1990 30 296 16 17 2 2绘制简单二维图 18 2 3设置列属性 双击A列或者点右键选择Properties 19 2 4数据浏览 DataDisplay 动态显示所选数据点或屏幕点的XY坐标值DataSelector 选择一段数据曲线 作出标志 一是鼠标 二是利用Ctrl Ctrl Shift与左右箭头的组合DataReader 读取数据曲线上的选定点的XY值ScreenReader 读取绘图窗口内选定点的XY值Enlarger 局部放大曲线Zoom 缩放 20 2 5 定制图形 定制数据曲线 鼠标双击图线 21 定制坐标轴 双击坐标轴 22 添加文本说明 添加日期和时间标记 工具栏上的 23 多种绘图模板可供选择 24 例 利用sindata dat文件中的数据 绘制如下图形 25 第三章数据管理 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 26 27 双击A列或者点右键选则Properties 这里可以设置一些列的属性 cos x 图 28 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 29 3 4频率记数FrequencyCount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FrequencyCountBinCtr 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 30 3 5规格化数据即把列或其中的一部分数据除以某个因子 选择某一列 右键 Normalize 31 3 6选择数据范围作图如果想跳到某一行可以用View GoToRaw 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 32 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 LinearCurveFit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 33 第四章绘制多层图形 4 1打开项目文件例 Tutorial Tutorial 3 opj 34 4 2Origin的多层图形模板单击 2DGraphsExtended 工具栏上相应的命令按钮 就可以在一个绘图窗口把数据绘制为多层图 项目 Tutorial Tutorial 3 opj中四个绘图窗口即为四个图形模板 双Y轴 DoubleYAxis 水平双屏 Horizontal2Panel 垂直双屏 Vertical2Panel 和四屏 4Panel 图形模板 35 双Y轴图形模板如果数据中有两个因变量数列 它们的自变量数列相同 那么可以使用此模板 水平双屏图形模板如果数据中包含两组相关数列 但是两组之间没有公用的数列 那么使用水平双屏形模板 36 垂直双屏图形模板与水平双屏图形模板的前提类似 只不过是两图的排列不同 四屏图形模板如果数据中包含四组相关数列 而且它们之间没有公用的数列 那么使用四屏图形模板 37 九屏图形模板 38 4 3在工作表中指定多个X列 说明 默认Y与左侧最近的X轴关联 也就是BC与A EF与D关联 39 4 4创建多层图形Origin允许用户自己定制图形模板4 4 1创建双层图步骤 1 激活 Layer 的工作表窗口 2 单击 sinx 列的标题栏 使其高亮 表示该列被选中 3 作出单层图 4 在激活Layer窗口的前题下 Tools Layer 如上图 这个工具包含两类 Add图层和Arrange图层 40 双击图层2按下图设置 然后OK 41 4 4 2关联坐标轴Origin可以在各图层之间的坐标轴建立关联 如果改变某一图层的坐标轴比例 那么其它图层的也相应改变 做法 双击Layer上的2图标 在调出的Layer对话框中点LayerProperties 然后选择LinkAxesScales 42 4 5存为模板File SaveTemplateAs 以后就可以用此模版 调用模板用工具条最后一个按键 43 第五章非线性拟合 5 1使用菜单命令拟合首先激活绘图窗口 选择菜单命令Analysis 44 45 5 2使用拟合工具拟合Origin提供了三种拟合工具线性拟合工具多项式拟合工具S拟和工具5 3非线性最小平方拟合NLSF这是Origin提供的功能最强大 使用也最复杂的拟合工具 方法 Analysis Non LinearCurveFit AdvancedFittingTools或者FittingWizad 46 高级模式利用Function new可以自定义拟合函数基本模式 利用new可以自定义拟合函数 Wizad模式高级模式中利用Action Dataset设置 在基本模式中用SelectDataset设置 47 第六章数据分析 数据分析主要包含下面几个功能 简单数学运算 SimpleMath 统计 Statistics 快速傅里叶变换 FFT 平滑和滤波 SmoothingandFiltering 基线和峰值分析 BaselineandPeakAnalysis 48 6 1简单数学运算数据来自Tutorial Tutorial 1 dat 它的背景是对同一物理量进行三次测量得到的结果 49 6 1 1算术运算这是实现Y Y1 Y2的运算 其中Y和Y1为数列 Y2为数列或者数字 命令为 Analysis SimpleMath 50 6 1 2减去参考直线激活曲线Test3 Analysis Subtrart StraightLine此时光标自动变为 然后在窗口上双击左键定起始点 然后再在终止点双击 此时会Test3曲线变为原来的减为这条直线后的曲线 51 6 1 3垂直和水平移动垂直移动指选定的数据曲线沿Y轴垂直移动 步骤如下 激活数据曲线Test3选择test3 Analysis Translate Vertical这时光标自动变为双击曲线Test3上的一个数据点 将其设为起点 这是光标形状变为 双击屏幕上任意点将其设为终点 这时Origin将自动计算起点和重点纵坐标的差值 工作表内Test3列的值也自动更新为原Test3数列的值加上该差值 同时曲线Test3也更新 水平移动和次类似 52 6 1 5多条曲线平均多条曲线平均是指在当前激活的数据曲线的每一个X坐标处 计算当前激活的图层内所有数据曲线的Y值的平均值 Analysisi AverageMultipleCurves 53 6 1 6插值插值是指在当前激活的数据曲线的数据点之间利用某种方法估计信的数据点 Analysis InterpolateandExtrapolate 54 6 1 7微分也就是求当前曲线的导数 命令为 Analysis Calculus Differentiate6 1 8积分对当前激活的数据曲线用梯形法进行积分 命令为 Analysis Calculus Integrate6 2统计包括 平均值 Mean 标准差 StandardDeviation Std SD 标准误差 StandardErroroftheMean 最小值 Minimum 最大值 Maximum 百分位数 Percentiles 直方图 Histogram T检验 T testforOneorTwoPopulations 方差分析 One wayANOVA 线性 多项式和多元回归分析 Linear PolynomialandMultipleRegressionAnalysis 55 6 3快速傅里叶变换傅里叶分析把信号分解成不同频率的正弦函数的叠加 在信号是最重要的最基本的工具之一 一般包括FFT及定制频谱图 采样率 相关 卷积和去卷积6 4平滑和滤波包括用Savitzky Golay滤波器平滑 用相邻平均法平滑 用FFT滤波器平滑 数字滤波器 如低通 高通 带通 带阻和门限滤波器 56 6 5基线和峰值分析Origin提供用来读取图形窗口上的数据和坐标的几个工具 它们为 屏幕读取工具 数据读取工具 数据选择工具 57 第七章绘制三维图形 Origin支持三种数据类型的三维绘图功能 XYY工作表数据XYZ工作表数据矩阵数据 但是三维表面图只能由矩阵数据创建 58 7 1把工作表转为矩阵7 1 1导入数据 59 7 1 2类型转换Origin有几种转换方法 这需要取决于工作表数据 对于此有规律的数据 选择RegularXYZ就行 得到Matrix5工作表 对例子来说为100X100矩阵 60 7 2创建三维表面图和等高线图激活矩阵窗口 选择Plot3D中的相应命令 就可以绘制想要的图 61 62 63 7 3定制三维图形激活图形窗口后 在Format Plot里设置图形的各个参数 随着图形的不同 这个选项也不同 当激活3D图形窗口后 会出现控制图形透射的控制按钮 64 第八章创建版面页 版面页 Layout 用于创建图形外观 项目中的任何绘图窗口和工作表窗口的图片都页面中显示和排序 另外也可以向版面页中加入图形目标和文本 以加强外观的表现效果 利用File new Layout或者工具栏上的新建版面页 添加的方法为在Layout上点右键 ADD 或者从Layout菜单执行 下面在Layout1中把Graph1和shidata放进来了 并添加了文本说明 65 66 第九章Origin中Excel的使用 Origin可以和Excel结合使用 67 第十章数据的输入输出 10 1数据导入导出导入数据用Import命令 注意调开窗口中的Option这个选项 这里可设置导入数据的很多选项 68 数据导出 E