PDF-файл из архива «Гайд по Origin с учетом требований преподавателей к оформлению графиков», который расположен в категории » «. Всё это находится в предмете «физика» из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Чижов Н.А.Origin для ФизПрака2013СодержаниеСтарт программы, таблица координат точек……………………………………3Построение графика…………………………………………………………………. …. 4Аппроксимированная кривая…………………………………………………………. 5Бары погрешностей. 8Настройка осей.
102В качестве небольшого предисловия отмечу, что данная инструкцияпредназначена исключительно для создания правильнооформленных графиков для физической практики. Никакие другиевозможности (которых очень много) программы разбираться небудут, потому что это займет не одну сотню страниц. Рабочаяпрограмма – OriginPro 9.0 b45.Итак, начнем.
Как сделать график для лабы в Origin? — Гайд
При открытии программы в видите примерноеследующее:Несложно догадаться, что таблица перед нами для построенияграфика по точкам. Столбцы A(X) и B(Y) для координат точек по осиX и Y соответственно. При этом непосредственно точки должнырасполагаться в пронумерованных строках.
Строка “Long Name”содержит в себе названия осей (будут располагаться по центруосей с внешней от графика стороны). Информация из полей строки“Units” будет расположена в скобках сразу после названия осей.Данные из ячейки на пересечении строки Comments и столбца B(Y)появятся в небольшой рамочке над графиком.
Стоит отметить, чтоесли вы не введете что-нибудь в поля “Long Name” и поле“Comments” в столбце B(Y), то они заполнятся автоматически.3Важно! Origin не дружит с русским языком. При попытке ввестикакие-либо названия на кириллице Origin выдаст строкукрякозябр. Поэтому учите английский, господа. Ну или на крайняктранслитом пишите.Так, данные введены, теперь нужно нанести их на график.
Дляэтого проще всего выделить таблицу с нашими точками и нажать наодну из кнопок снизу. В первую очередь нас заинтересуют первыетри кнопки. Слева на право – «Только линия», «Только точки»,«Линия и точки». Дальше идут специфические ималоиспользуемые в физической практике виды графиков.Важно!
При выборе графиков «Только линия» и «Линия и точки»график будет представлять собой ломаную. Поэтомурекомендуется выбирать вариант «Только точки» и впоследствии добавлять аппроксимированную кривую.Исключением служат случаи, когда все добавленные точкилежат на одной прямой или очень близки к этому.4После выбора нужного графика мы наконец-то его увидели.Изначально он находится в таком же окне, в каком находиласьтаблица для точек.
С моей точки зрения намного удобнее работатьс графиком, когда он развернут на весь экран. Свернуть его,вернуть в оконный режим или совсем закрыть можно с помощьютрех управляющих кнопок, знакомых каждому пользователюwindows. Они находятся прямо под такими же (пофункциональности) кнопками для всего окна Origin.
КРАСИВЫЕ ГРАФИКИ В OriginLab // ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ
Кроме этогопереключаться между графиками и таблицами можно с помощьювкладки «Windows» в меню.Теперь построим аппроксимированную кривую. В двух словах этонаиболее близкая к данным точкам кривая, описываемаяфункцией.
Для этого необходимо сделать следующее:Зайти в Меню -> Analysis -> Fitting -> Nonlinear Curve Fit(Или, что намного быстрее, нажать Ctrl + Y)5Откроется следующее окно:В нем нам необходимо выбрать вид функции для аппроксимации.Сначала выбираем «семейство» нужных нам функций(раскрывающийся список “Category”). А затем саму функцию(следующий раскрывающийся список).
При выборе понять, что жевы, собственно, выбрали очень сложно. По счастью методом тыкапользоваться не надо, достаточно после выбора функции открытьвкладку “Formula” (снизу). Там будет написана формула выбраннойфункции. При этом коэффициенты a, b и т.д. программа подбираетсама.
После выбора нужной вам функции нажимаем кнопку “Fit”.6Теперь у нас получается что-то в этом роде:7Сверху в рамке появилась вторая строка, содержащая цвет кривойаппроксимации и название выбранной формулы.В таблице ниже нас интересует в первую очередь три строчки.Первая – “Equation” – содержит формулу выбранной функции.Вторая – “Adj. R-Squa” – содержит коэффициент достоверностиаппроксимации.
Ясно, что чем ближе коэффициент к единице – темлучше. Единица достигается в случае, когда все точки лежат точнона кривой.
И третья – в моем случае это “Fib”, но вообще этострочка называется также, как и ось Y – содержит числовыезначения коэффициентов (для подстановки в формулу кривойаппроксимации).Итак, мы разобрались как правильно соединить точки на графике.Теперь необходимо отметить на нашем графике погрешности.Для этого необходимо сначала создать ещё два столбца длязначений погрешностей. Для этого нужно щелкнуть правой кнопкоймыши рядом со столбцами с координатами точек и выбрать пункт“Add New Column”.8Важно!
Для добавления на график новых точек или погрешностейк уже существующим точкам не обязательно удалять старыйграфик строить его заново. Достаточно открыть таблицу сточками и дописать нужные данные. После чего они сразуотразятся на графике.
Если этого не произошло или точкиотризовались за пределами видимой области графика, то нужнонажать “Ctrl + r” и график перерисуется.Теперь нужно сообщить программе о том, что это именнопогрешности, а не ещё одни координаты точек графика. Для этоговыделяем столбец и нажимаемправая кнопка мыши -> Set As -> X Error (Или Y Error)9После выполнения всех вышеописанных действий мы получаемпримерно такой график:Однако это далеко не всё.
Внимательные люди давно отметили,что оси нашего графика нарушают почти все правила построения.Что-ж, давайте это исправим.Для этого нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по пустомупространству внутри графика и выбрать пункт “Axis…”10Откроется следующее окно:Давайте двигаться по порядку подокон. В первом – “Scale” –находятся настройки масштаба.
Поля “From” и “To” отвечают за то,с какого числа на оси начинается видимая часть графика. Т.к. Originочень любит оставлять свободное место рядом с осями, то нампридется вручную задать эти параметры.→→11Поле “Type” задает тип шкалы на оси. По умолчанию это обычный,линейный тип. Однако бывают случаи, когда удобнее использоватьлогарифмический масштаб.Поле “Increment” справа масштаб оси.
Т.е. какой числовойпромежуток будет между главными координатными штрихами.Поле “# Minor Ticks” показывает сколько маленьких штрихов будетмежду главными координатными штрихами.→Поле “First Tick” показывает с какой точки начинается ось. Причемесли эта точка попадает на маленький координатный штрих, то всемаленькие координатные штрихи становятся большими иподписываются.
Большие штрихи соответственно становятсямаленькими. В моем случае придется задать этот параметрвручную, т.к. иначе нумерация пойдет не с места пересечения осей.12Теперь перейдем к подокну “Title Ticks” для верхней (Top) оси.Перейдем к подокну “Grid Lines”Здесь задаем координатную сетку. Ставим галочки для отрисовкилиний, соответствующим главным координатным штрихам (MajorGrids) и маленьким координатным штрихам (Minor Grids).Ниже задаем цвет, форму и толщину линий.Важно!
Не забудьте поставить галочку в поле “Opposite”, иначекоординатная сетка «закончится в пустоте», т.е. у линийбудет виден конец, что является ошибкой. Необходимо, чтобывсе линии замыкались (исключения – сам график и стрелки наконцах осей, если таковые имеются)Аналогичная процедура для вертикально ориентированных линий.14Перейдём к последнему подокну “Custom Tick Labels”Здесь нас интересует только один параметр, только в одномслучае. А именно, когда обе оси начинаются с какой-либо однойцифры (например – с нуля). Тогда нам необходимо убрать одно изтаких чисел. Для этого нужно отметить пункт “Hide” в строчке “AtAxis Begin”.15.
Источник: studizba.com
Origin_manual
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ О.П. Исакова, Ю.Ю. Тарасевич Обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета Origin Астрахань, 2007
Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007
| Введение. | 4 | |
| 1. | Знакомство с основными возможностями пакета Origin . | 6 |
| 1.1.Таблицы и графики. | 10 | |
| 1.2. Форматирование графиков . | 15 | |
| 1.3. Сложные графики. Слои . | 22 | |
| 1.4. Формирование листа отчета . | 31 | |
| 2. | Функциональные масштабы. | 34 |
| 3. | Разрыв оси, вставка увеличенного фрагмента графика . | 40 |
| 3.1. Разрывы осей координат. | 40 | |
| 3.2. Вставка увеличенных фрагментов графика. | 43 | |
| 4. | Импортирование данных и дифференцирование графиков . | 45 |
| 4.1. Импортирование данных . | 45 | |
| 4.2. Отображение на графике погрешностей экспериментальных данных | ||
| . | 47 | |
| 4.3. Дифференцирование графиков. | 49 | |
| 5. | Фурье-фильтрация экспериментальных данных . | 52 |
| 6. | Аппроксимация нелинейными функциями . | 57 |
| Упражнение. | 61 | |
| Приложение . | 63 | |
| Метод наименьших квадратов. | 63 | |
| Фурье-фильтрация . | 64 | |
| Элементарные сведения по теории перколяции. | 66 | |
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 3 |
Введение Теории приходят и уходят, а примеры остаются. И.М.Гельфанд Настоящее учебно-методическое пособие адресовано в первую очередь студентам-физикам.
Однако, мы надеемся, что оно может быть полезно также студентам других естественнонаучных и инженерных специальностей – всем тем, кому по роду своей деятельности приходится иметь дело с анализом и визуализацией экспериментальных данных. На рынке программных продуктов можно найти множество коммерческих и бесплатно распространяемых программ, позволяющих облегчить трудоемкий процесс обработки данных и их представления в компактном, удобном и наглядном виде.
Назовем только некоторые из них: Axum (MathSoft Inc.), SigmaPlot (Systat Software Inc.), SmartDraw, GNUplot. Каждая из этих программ имеет своих более или менее многочисленных поклонников, которые привыкли к используемой программе, научились решать с ее помощью типовые задачи, встречающиеся в их практике, и, естественно, не очень охотно согласятся потратить время и силы для освоения какой-либо иной программы до тех пор, пока не столкнутся с задачей, которая окажется не по зубам привычному пакету.
Мир программных продуктов удивительно многообразен, и остается только сожалеть, что многие наши соотечественники в силу различных причин полагают, что Microsoft Office – вершина программистской мысли. Конечно, проводить обработку и визуализацию экспериментальных данных можно и с помощью MS Excel, однако это программа разрабатывалась для решения повседневных офисных задач.
Деятельность физика мало схожа с работой клерка – для его задач необходимы программные продукты, создававшиеся совершенно для других целей. Мы не тешим себя надеждой, что наш скромный труд способен поколебать империю Microsoft и обратить значительное число пользователей в иную веру, но надеемся, что он окажется одной из тех капель, которая точит камень.
Изложение материала, как это следует из названия, опирается на пакет Origin. Наш выбор программного продукта во многом субъективен и определен следующими обстоятельствами. Один из соавторов настоящего учебно-методического пособия впервые от коллег-физиков услышал восторженные отзывы о пакете Origin в 1998 году на международной конференции. С тех пор он имел возможность неоднократно убедиться, что пакет Origin широко используется физиками во всем мире. Полистав какой-либо солидный физический журнал, например, Physical Review, специалист, знакомый с пакетом Origin, без труда определит, что многие иллюстрации
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 4 |
создавались именно с помощью этого пакета. Собственный многолетний опыт использования пакета при подготовке научных публикаций позволяет утверждать, что пакет способен облегчить жизнь физика при обработке данных и подготовке иллюстраций в самых сложных случаях.
Особенностью данного учебно-методического пособия является то, что оно целиком опирается на реальные задачи, которые приходилось решать соавторам как в научных исследованиях, так и при проведении занятий. Мы убеждены, что учить нужно на конкретных и осмысленных примерах, которые способны убедить студента в действительной полезности преподносимых ему знаний.
Тем самым мы пытаемся восстановить равновесие между классической университетской системой образования, ориентированной на фундаментальные знания, и потребностями реальной жизни, в которой зачастую требуются практические навыки («полезные знания») – быстро устаревающие, но приносящие прибыль здесь и сейчас. Опыт преподавания пакета Origin на конкретных примерах убеждает нас в том, что при таком подходе студенты с первого же занятия получают стимул изучать пакет, активно применяют его при выполнении лабораторных работ и проведении научных исследований, самостоятельно осваивают дополнительные возможности пакета, обращаются с просьбами подсказать, как можно решить ту или иную возникшую у них задачу.
Поскольку все студенты знакомы с MS Excel, они быстро убеждаются в том, что Origin – именно тот инструмент, который создан специально для физиков. Учебно-методическое пособие, естественно, не охватывает всего круга задач, с которыми может столкнуться физик.
Наша задача – убедить студентов в полезности изучения этого пакета и стимулировать их самостоятельно осваивать пакет, сообразуясь со своими конкретными потребностями. На протяжении всего текста мы старались последовательно закреплять приобретенные знания: часть работы предлагается выполнять самостоятельно, новая информация вводится очень небольшими порциями и опирается на полученные ранее знания. В конце текста приводятся задания для самостоятельной работы, которые должны помочь закрепить изученный материал. Предполагается, что учебно-методическое пособие будет полезно при изучении дисциплины ЕН.Ф.02 «Общий физический практикум» и темы «Обработка экспериментальных данных» в рамках раздела «Численные методы и математическое моделирование» дисциплины ЕН.Ф.04 «Информатика» студентами направления 510400 «Физика» и других физических направлений и специальностей.
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 5 |
1. Знакомство с основными возможностями пакета Origin Знакомство с простейшими и наиболее часто используемыми возможностями пакета Origin проведем на примере конкретной лабораторной работы, которую выполняют студенты в рамках физического практикума. По сравнению с оригинальной лабораторной работой приводимый ниже текст сокращен в части краткой теории.
Приводимые экспериментальные данные получены на реальной лабораторной установке. Лабораторная работа: Изучение влияния сопротивления нагрузки на напряжение, мощность, КПД источников тока Цель работы: исследование влияния нагрузки на нагрузочную характеристику источника тока и режим его работы в электрических цепях.
Одновременно в работе определяется ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. Одним из результатов работы является экспериментальное доказательство необходимости согласования нагрузки с источником для получения максимальной мощности. Оборудование: тестер, мультиметр, магазин сопротивлений.
Краткая теория Замкнутая электрическая цепь состоит из источников тока и нагрузок. Источником тока называется участок цепи, на котором действуют сторонние силы. Под сторонними силами понимаются любые силы неэлектростатического характера. Участок цепи, на котором сторонних сил нет, называется нагрузкой. Важнейшими характеристиками источника тока являются его электродвижущая сила (ЭДС – ε ) и внутреннее сопротивление r. Электродвижущей силой источника тока называется работа сторонних сил ( A ст ) по переносу единичного положительного заряда внутри источника тока:
| ε = | A ст | . | (1.1) |
| q | |||
Работа электростатических сил по переносу единичного положительного заряда между двумя точками цепи называется разностью потенциалов между этими точками:
| ϕ − ϕ | 2 | = ϕ = | A ст | . | (1.2) |
| 1 | q | ||||
Полная работа по переносу единичного положительного заряда между двумя точками цепи называется напряжением между этими точками:
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 6 |
| U = | A | . | (1.3) |
| q | |||
Между U и φ имеется связь, вытекающая из формул (1.1), (1.2) и (1.3)
| U = ε − ϕ . | (1.4) |
Обозначив внутреннее сопротивление источника тока r и подставив закон Ома U = Ir в уравнение связи (1.4), получим для разности потенциалов на выходе источника тока:
| ϕ = ε − Ir . | (1.5) |
Поскольку ЭДС в нагрузке отсутствует, а электрическое поле является потенциальным, то легко получить, что разность потенциалов на вы-
| ходе источника тока равна падению напряжения на нагрузке ( | ϕ ист =U нагр ). |
| В соответствии с этим выражение (1.5) можно записать | |
| U = ε − Ir , | (1.6) |
где U — падение напряжения на нагрузке. Зависимость U(I) называется нагрузочной характеристикой источника тока. Как следует из выражения (1.6), построив график U(I), можно найти ε источника тока и его r, по значениям отсекаемых на осях U и I линией нагрузочной характеристики
| ε =U | , r = | ε | . | (1.7) |
| I=0 | ||||
| I U =0 | ||||
Из определения мощности как скорости совершения работы N = dA , dt определения ε (1.1) и определения силы тока I = dq можно получить фор-
| dt | ||||||
| мулу мощности, развиваемую источником ЭДС, | ||||||
| N = ε I . | (1.8) | |||||
| Подставив в (1.8) закон Ома для полной цепи I = | ε | , получим | ||||
| полную мощность, выделяемую во всей цепи: | R + r | |||||
| N = | ε 2 | |||||
| . | (1.9) | |||||
| R + r | ||||||
| В нагрузке выделяется только часть этой мощности, | ||||||
| N R =UI , | (1.10) | |||||
| или | ||||||
| N | R | = I 2 R , | (1.11) | |||
или
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 7 |
| N | = | ε 2 R | , | (1.12) |
| R | (R + r) 2 |
которая называется полезной мощностью. Максимальная мощность в нагрузке будет выделятся при.R = r . Отношение полезной мощности к полной, развиваемой ЭДС в цепи, называется коэффициентом полезного действия (КПД) источником тока:
| η = | N R | . | (1.13) | ||
| N | |||||
| Используя выражение (1.9) и (1.12), можно получить формулу | |||||
| η = | R | , | (1.14) | ||
| R + r | |||||
из которой видно, что КПД источника тока зависит от нагрузочного сопротивления R. Согласно формуле (1.14) для случая согласованной нагрузки (т. е. когда R = r ) η = 0,5. Исследуем зависимость полезной мощности и КПД от силы тока. Для этого в выражение для полезной мощности (1.10) необходимо подставить значение напряжения U, используя формулу (1.6). Получим
| N R = I( ε − Ir) , | (1.15) | ||
| или | |||
| N | R | = ε I − I 2 r | (1.16) |
Графически эта зависимость изображается параболой. Теперь исследуем условие максимума КПД. Подставляя в выражение (1.13) формулы (1.10) и (1.8), получим
| η = | U | (1.17) | ||||
| ε | ||||||
| и с учетом (1.6), выражение для КПД примет вид | ||||||
| η = | ε − Ir =1− | I | r . | (1.18) | ||
| ε | ||||||
| ε | ||||||
Зависимость КПД от силы тока линейная η (I) =1− ε I r . Рис. 1. Схема установки
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 8 |
В данной установке источником постоянной тока является выпрямительное устройство с встроенным сопротивлением. Нагрузкой является переменный резистор R. Ток и напряжение на нагрузке измеряется миллиамперметром и вольтметром соответственно. Порядок выполнения работы 1. Подключить прибор к источнику питания с напряжением 220 В. 2. Изменяя сопротивление нагрузки от минимального до максимального значения, замеряют соответствующие токи и напряжения на нагрузке. 3. Результаты измерений представить в виде таблицы, в которой должно быть около 10 значений напряжения.
| n | U | I | R | Ν R | N | η |
4. По данным 3 и 2 колонок таблицы построить график нагрузочной характеристики источника тока U=U(I). 5. Экстраполируя нагрузочную линию до пересечения с осями U и I, находят по формуле (1.7) ε и r источника. 6. Произвести по закону Ома вычисление сопротивления нагрузки. 7. По формуле (10) рассчитать мощность Ν R , выделяемую на нагрузке и результаты занести в таблицу.
8. Построить график зависимости мощности в нагрузке Ν R , от сопротивления нагрузки N R = N R (R) . 9. По построенному графику проверить условие получения максимальной нагрузки R = r . 10.По формуле (1.8) рассчитать полную мощность N, записав результаты расчета в таблицу. 11.По определению коэффициента полезного действия (1.13) рассчитать КПД источника тока. Все значения η занести в таблицу.
12.Согласно данным в таблице построить график зависимости КПД от сопротивления нагрузки η = η (R). 13.Согласно данным в таблице построить график зависимости КПД, полной и полезной мощности от силы тока по формулам (1.8), (1.16) и (1.18). Для обработки и визуализации экспериментальных данных, полученных в ходе выполнения лабораторной работы, воспользуемся пакетом Origin.
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 9 |
1.1.Таблицы и графики Запустить программу Origin Pro 7, появится окно Data 1 с таблицей для заполнения данными (рис. 1.1). Заполнить таблицу полученными при выполнении эксперимента значениями (рис. 1.2). Рис. 1.1.
Внешний вид окна с таблицей для данных Рис.1.2 Пример таблицы с экспериментальными данными. Подписать колонки. Для этого по заголовку колонки A (заголовок выделен серым цветом) щелкнуть правой кнопкой мыши. В появившемся окне выбрать пункт меню Properties (свойства). Появится диалоговое окно Worksheet Column
| Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., 2007 | 10 |
Источник: studfile.net
OriginPro
Программа входит в тройку лидеров по использованию на территории бывшего СССР. Нарочно не буду здесь озвучивать список, но, для настоящих Ученых, данное приложение окажется на первом месте.
Цена на март 2021 (OriginPro 2021): коммерческая не указана ($435 ежегодно), академическая $850 (или $255 ежегодно) (только США и Канада). На сайте регионального дистрибьютора (SoftLine) цены начинаются от 130000 руб.
В качестве программы просмотра разработчик предлагает бесплатно скачать и установить версию Origin Viewer 9.6.5. Поддерживаются ОС от Windows 7, размер составляет 30 Мб.
Главное окно программы
Окно OriginPro устроено несколько сложнее, чем в большинстве других программ. Всё пространство вокруг рабочей области (по периметру) используется для рабочих инструментов (панелей). Строка состояния расположена в нижней части экрана и рабочего поля, на котором размещаются окна проектов. По умолчанию, справа открыты окна Менеджера объектов (Object Manager) и Приложения (Apps).
Специально проведенное исследование показывает, что для полного доступа ко всем элементам, выводимым по умолчанию, потребуется пространство на экране в 1459*821 точек. Отсюда вытекают только два допустимых недорогих варианта разрешения: 1600*900 (HD+) и 1920*1080 (Full HD). В противном случае будут скрываться элементы панелей. Разрешение 1280 точек по ширине доступно только при закрытии панелей или их смещении в дополнительную строку, что уменьшит рабочую высоту.
При необходимости, вы можете обратиться к общему описанию работы с окнами. Ознакомиться с этим материалом рекомендуется всем, так как практика показывает, что часть приемов работы неизвестна большинству пользователей. А за счет них можно ускорить работу, либо создать максимально комфортные условия.
Главное меню
Первое, что бросилось в глаза при начале описания — систематическое отсутствие подсказок для стандартных клавиатурных сочетаний. По мере возможности они будут добавлены.
Ввиду колоссальной сложности и объема, меню будет разбиваться на страницы.
Источник: it-mda.ru