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时间:2019-06-17
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1、Origin拟合操作在实验数据处理和科技论文中对实验结果的讨论中,经常要对实验数据进行线性回归或曲线拟合,用以描述不同变量之间的关系,找出相应的函数的系数,建立经验公式或数学模型。Origin具有非常强大的数据处理功能,同时提供了非常强大的线性回归和曲线拟合功能。就拟合这一项来说,可分为线性拟合,多项式拟合,多元线性拟合,非线性拟合,指数拟合,峰值拟合和反曲(S曲线)拟合,此外还可以自定义拟合函数,以满足使用者特殊需求。对于Origin的学习和精通需要一定的数学,尤其是概率论与数理统计方面的基础知识。然而,仅仅从实用的角度出发,只要学会拟合的操作即可,复杂的迭代过程交由Origin处理,若
2、需要了解拟合原理,查阅概率论与数理统计的书籍就行。在Origin的“Analysis”菜单下单击“Fitting”即进入拟合界面。下面就常用的拟合方法进行详细介绍。一、线性拟合线性拟合(LinearFitting)是最简单的一种拟合方式。线性回归拟合将选中的数据点拟合为直线,选择Analysis-Fitlinear,那么Origin将曲线拟合为直线,以X为自变量,Y为因变量,回归拟合的函数形式为:yAxb,其中A,b为参数,由最小二乘法确定。对话框如下图1。图1线性拟合对话框(1)“Recalculate”:拟合原始数据改变后的重计算功能,这里默认为Manual(人为点击-1-重计算)
3、,下面在“InputData”中输入Book表单中的数据。“Error”是指权值。这里可以选择希望输入数据所对应的行。(2)扩展选项,七个扩展选项中“FitOptions”经常用到,如图2;图2FitOptions选项“ErrorasWeight”:指定权重形式(添加权重列后才可使用)。“NoWeight”:不作为权重;“DirectWeight”直接作为权重,其表达是wx=()σ;“Instrumental”:辅助作为权重,其表ii1达式是wx()。i2i如果我们知道拟合目标曲线的某些参数,比如在线性拟合中知道斜率(Slope)或截距(Intercept)就可以大大加快拟合速率和拟合
4、精度。如图2所示,我们可以在“FixSlope”和“FixIntercept”中固定斜率值和截距值。其余扩展选项涉及到较多的概率论与数理统计的相关知识,并且多数情况下并不需要,其详解可参考“白冬生Origin教程”(资源地址已附)。二、多项式拟合与线性拟合相比,多项式拟合仅多了一项功能,即选择拟合多项式的次数。如图3所示的“PolynomialOrder”选项。三、拟合报表拟合报表是拟合操作完成后,Origin会默认给出两个表单。可以根据需要在图1所示的扩展选项中勾选相关功能,一般情况下,不需要输出报表的所有拟合相关结果,这样只会增加寻找目标参数的时间。拟合报表是Origin拟合操作中的核
5、心功能。我们不仅可以从中读取到拟合曲线(曲面)的具体信息,还可以从概率论与数理统计的基础上获得大量拟合结果参数,用于对各类模型或者试验离散点的拟合效果的对比。图4和图5分别是拟合报表1和2。表单名称为“FitLinear1”和“FitLinearCurves1”。-2-图3多项式拟合图4拟合报表FitLinear1图5拟合报表FitLinearCurves1报表都可以以PDF格式导出,方便查阅。下面对拟合报表中的常用项加以介绍,如图6(a),报表1的前三项是基本信息:注释(Note),输入数据(InputData)和曲线参数(Parameters)。前两项内容易懂,不再赘述。我们需要注意第
6、三项中的“StandardError”标准差,标准差接近于零值的情况说明了斜率和截距拟合效果的好坏。如图6(b)在统计选项(Statistics)中Origin给出了丰富的拟合统计信息,其中相关系数(RValue)越接近于1,说明拟合效果越好。如图6(c)是汇总信息(Summary),Origin给出了之前比较重要信息的汇总总表。ANOVA为方差分析报表,最后的Prob>F表示置信概率,该值越接近0,说明拟合效果越显著。如图6(d)分别是拟合曲线的趋势简图残差分析简图。-3-a)b)c)d)图6拟合报表1a)前三项b)第四项c)第五,六项d)简图项报表一包含了大量拟合信息,可以让使用者从诸
7、多方面考虑拟合效果的好坏。而拟合出的目标曲线数据则存放在报表二中,如图7。图7拟合报表二-4-这里给出了目标曲线的大量数据(坐标值),方差及残差值等。这样就可据此来绘制各种样式的曲线图了。四、非线性拟合非线性拟合是实际科研工作中经常用到的功能,Origin非线性拟合操作与线性拟合具有相似性。下面介绍主要功能,如图8为非线性拟合对话框,首先要选择输入原始数据,如图8(a)。接下来要选择函数类型,Origin内置了200余种
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