PDF《Origin 软件在材料分析测试中的应用》

第26 卷第2期2004 年6月湘潭师范学院学报(自然科学版) Journal of Xiangtan Normal University(Natural Science Edition) Vol1

26 No12 J un1

2004 Origin 软件在材料分析测试中的应用 ① 席金菊1 , 王群2 (11 常德职业技术学院 计算机系 ,湖南常德 ,415000 ;

21 湖南大学 材料学院 , 湖南 长沙 410082) 摘要:通过几个具体的材料测试分析实验数据处理实例 ,介绍了如何使用 Microcal Origin 来完成实验数据快速、 准确 的处理与分析的方法及技巧.

与其他计算软件相比 ,该数据处理软件界面友好 ,使用方便 ,具有更高的数据处理效率. 关键词 :Origin ;

数据分析 ;

绘图 中图分类号 :TP274 文献标识码 :A 文章编号 :1671 - 0231(2004)

02 -

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03 计算机结合专用软件包为主体的方法不仅仅可以进行原始数据采集 ,更为重要的是它可以对所采集 数据进行更符合现实要求的处理 ,并以较为直观的可视化图形表示 ;

但在实际过程中 ,这一操作往往会遇 到数据多 ,处理步骤繁杂等人为作图误差较大等困难.经实践证明 ,MicroCal Origin 软件包是一种较为理 想的选择 ,尤其是在图形绘制过程中 ,可以避免用手工操作会产生较大的误差 ,而采用软件包进行复杂实 验数据的处理 ,也能够在很大程度上降低人为因素所引起的误差. Origin 由美国 MicrocalLab 公司推出 ,是外国科技工作者公认的最快、 最灵活、 使用最容易的数据分析 绘图软件.其突出特点是简单易学 ,采用直观的、 图形化的、 面向对象的窗口菜单和工具栏操作. Origin 包括 两大类功能:数据分析和绘图[1] .它的另一个优点是可以直接使用和处理 Microsoft Excel 表中的数据. Origin 目前的最新版本是 V710 , 包括标准版和专业版 ( Pro) , 可以在 Origin 的官方网站 ( http :/ / www1originlab1com/ ) 上免费下载其评估版.图1是OriginPro710 的主界面 ,可以看到该软件的界面和功能 分布清晰 ,并且具有菜单、 工具栏和资源窗口等 Windows 应用软件的基本特征.

1 应用实例

111 应用实例

1 在材料的腐蚀试验中 ,研究腐蚀的反应 速度和动力学规律对了解反应机理及整个反 应的速度控制步骤都是非常有用的.同时 , 反应速度的测定也是定量描述材料腐蚀程度 的基础 ,在与理论模型相结合对研究材料腐 蚀行为将很有帮助的.重量法是最直接、 也 是最方便的测定高温腐蚀速度的方法[2] .如 果腐蚀后的腐蚀产物致密且牢固地附在试样 表面且质量增加时 ,可以用增重法来计算. 表1中的 A 和B分别是锅炉用钢 20G和喷涂 有高镍铬涂层的 20G在相同的高温氧化条件下的腐蚀增重的数据[3] .第1行氧化试验的时间 ,单位为小

2 6 ① 收稿日期 :2003 -

12 -

08 作者简介 :席金菊(1965 - ) ,女 ,湖南安乡人 ,研究方向 :数据库管理与程序开发. ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 时 ,第

2、

3 行为氧化增重量 ,mg/ cm2 . 表1不同试样随时间变化的氧化增重量 试样 t/ h

0 5

10 20

30 50

70 90

110 130

150 175

200 A

0 212

1314 2213

3018 4118

4818 5916

6616 71197

78184 85166

92120 B

0 117

2118 2119

2123 6109

2134 2142

2153 2164

2175 2184

2196 为了得出不同材料在同一试验条件下腐蚀增重曲线的规律 ,用Origin 软件中的 Plot 菜单下的 Scatter 得出散点图 ,再用 Analysis 菜单中的 Non - liner Curves Fit 来得出拟合方程.其结果如图

2 所示.可以得出 有、 无涂层 20G氧化增重的动力学方程的拟合结果分别为 : y =

11397 x01137 , y =

31549 x01618 可见涂层具有很 好的抗氧化性能.由此可以看出使用 Origin 软件不仅可以很容易地作出漂亮地曲线 ,直观地看出其变化 趋势 ,而且能得出其曲线方程的表达式 ,从而能准确地进行定量分析.特别是在求解多元线性回归方程和 多项式回归方程时显得非常方便快捷.比采用手工计算节省大量时间 ,又比采用其它专业数学分析软件 好用 ,无需编程.

112 实例

2 用X射线衍射仪是对材料进行物相是材料分析测试中的一种常见且很重要的方法 ,而不同的衍射仪 得出的图的格式不同.采用普通的图像编辑软件不便于对其进行必要的编辑和处理 ,但是各种 X 射线衍 射仪在得到衍射的图外 ,同时不同的衍射角对应的强变都以数据表的形式示 ;

这样就可以用导入或复制、 粘贴的方法将数据导入 Origin 的数据表 ,利用 Plot 菜单下的 Line 菜单能很方便的绘出相分析的衍射图. 特别是当为了便于比较 ,要将几个衍射图绘在同一个坐标时 ,可以将不同的试样衍射峰的强变统一加上一 个适当的值 ,以便于让它们在纵坐标上分开 ,使各自处于不同高度.例如 :为了比较进行了电弧喷涂了的 高镍铬涂层的 20G钢高温氧化前后的相组成的变化 ,将已经做过高温氧化试验的涂层试样的相分析的衍 射峰强变统一加上

3200 ,可以用 Column 菜单下的 Set Column Values 输入表达式 Col (C) = Col (C) +

3200 来 实现.Col (C) 表示 C 列中的数据 ,即为已经做过高温氧化试验的涂层试样的相分析的衍射峰强变值.这 样两个试样的 X 衍射图可以绘于同一个坐标系下如图

3 所示 ,由此 ,我们可以很方便地看出 :氧化前后涂 层试样表面相组成的变化 ,即氧化试验前试样表面由于热喷涂而形成的氧化物较少 ,而经过氧化试验后涂 层表面的氧化物有了较大的增长 ,而NiCr 固溶体( γ ) 相的变化不大是由于氧化层较薄 ,部分 X 射线穿过该 层 ,反映了其内部相的结果[3] .

2 应用技巧 在数据导入时 ,要注意的是对于没有列分隔线的表格可以先以 Excel 形式打开 ,用Excel 中的数据菜 单下的子菜单分列建立列分隔线 ,否则 ,有时会出现数据难以导入的问题.当数据输入工作表后 ,你可以 先对输入的数据进行调整.选Edit/ Set As Begin 使选定的行作为绘图的起始行 ,Edit/ Set As End 则将选定 行作为绘图终止行 ,在这种情况下可以只绘出某一段数据.对数据表进行操作的时候 ,往往先选中某列数 据 ,鼠标箭头变成 "+ " 形 ,这时 ,在选中列上点击右键就会出现许多菜单 ,从而方便的进行各种操作 ,例如 :

3 6 ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 图3高镍铬涂层的 20G钢高温氧化前(下) 后(上) 的相分析图 选Column/ Set as X 、 Y、 Z ,可以将选定列分别设为 X 、 Y、 Z 轴.也可以选 Column/ Add New Columns , 在工作表中加入新的一列.当选定某列后再选 Column/ Set Column Values ,可以对该列的数据值进 行设置等等. 对于在 Origin 下得到的相应的图 ,如果要对 得到的默认图作一些改变 ,以使它更好的符合自 己的意图 ,就可以在图上需要改变的地方双击鼠 标左键.这时 ,相应的地方就可以直接编辑 ,如纵、 横坐标的名称 ;

或者弹出相应的对话框 ,在对 话框中进行相应的设置 ,如更改纵、 横坐标的坐标 值及其步长、 线形的粗细、 颜色等 ,还可以通过适 当的设置输出坐标网格效果.得到自己满意的图 后 ,可以用 Edit 菜单下的 Copy Page 菜单将其复制到 Windows 系统剪贴板上 ,这时就可以在其它应用程序 , 如Word 文档中进行粘贴了 ,注意要对 Origin 中的汉字的字体进行相应的设置 (一般设置成宋体) ,否则有 时粘贴过来图中的汉字将会变成 "?",而不能正确显示.还可以把一个 Worksheet (工作表) 窗口和其对应 的Graph(图) 窗口并列置于同一个Layout Page 窗口中 ,以便最终输出 ,该窗口中的对象可以移动、 改变大小 等 ,但不能编辑.另外一个就是 Layer(层面) 的概念 ,它与 PhotoShop 中的层类似 ,可以产生双 X 轴、 双 Y轴 (例如同一个温度坐标 ,左边以摄氏度显示 ,右边以华氏度显示) 等等.综合运用这些功能就可以完成更为 复杂的任务.

3 结论 作者主要是应用了 Origin 中绘图和非线性拟合的方法及一些技巧 ,并得到了较为理想的结果.Origin 除了可以进行绘图及非线性拟合等数值分析外 ,还提供了不同功能.在工作表窗口中提供了数据的排序、 调整、 计算、 统计、 相关、 卷积、 解卷、 数字信号处理等功能 ;

在绘图窗口中提供了数学运算、 平滑滤波、 图形 变换、 傅立叶变换、 各类曲线拟合等功能.Origin 的绘图是基于模板的 ,本身提供了几十种二维和三维绘 图模板.为了用户扩展功能和二次开发的需要 ,Origin 还提供了广泛的定制功能和各种接口 ,用户可自定 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、 图像处理软件方便地连接.其相对 直观的运算过程及可视化的良好界面也可广泛应用于不同的研究及工程计算领域.用Origin 的强大的功 能可以快捷准确地完成精确度高的数据处理和绘出细致美观图形等多种繁杂的工作 ,这一方法简便易行 , 无需编程 ,值得推广. 参考文献 : [1] 郝红伟 ,施光凯 1Origin610 实例教程[M]1 北京 :中国电力出版社 ,2000181 [2] 梁浩成

1 金属腐蚀学导论[M]1 北京 :机械工业出版社 ,19991 [3] 王群

1 燃煤电站锅炉水冷壁管防护涂层系统的开发与研究硕士学位论文[M]1 武汉 :武汉理工大学 ,20031 An Application of Origin to Analyzing and Measuring of Material XI Jin - Ju1 , WANG Qun2 (11Department of Computer , Changde Professional Technology College , Changde , Hunan

415000 ;

21College of Material , Hunan University , Changsha , Hunan 410082) Abstract :In this paper , some methods and skills applied to handle and analyze data of experiments by Microcal Origin are provided by use of several detail samples in material science field1 Compare with other soft wares , Origin has much more efficiency and easier to use1 Key words :Origin ;

Data analysis ;

Drawing

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