Origin拟合操作

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,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(Linear Fitting)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-Fit linear,那么Origin将曲线拟合为直线,以X为自变量,Y为因变
=+,其中A,b为参数,由最小二乘法确定。对话框如量,回归拟合的函数形式为:y Ax b
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
重计算),下面在“Input Data ”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“Fit Options ”经常用到,如图2;
图2Fit Options 选项
“Error as Weight ”:指定权重形式(添加权重列后才可使用)。“No Weight ”:不作为权重;“Direct Weight ”直接作为权重,其表达是()i i w x =σ;“Instrumental ”:辅助作为权重,其表达式是2
1
()i i w x σ=。
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精度。如图2所示,我们可以在“Fix Slope ”和“Fix Intercept ”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“Polynomial Order ”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,这样只会增加寻目标参数的时间。拟合报表是Origin 拟合操作中的核心功能。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“Fit Linear 1”和“Fit Linear Curves 1”。
拟合直线图3多项式拟合
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(Input Data)和曲线参数(Parameters)。前两项内容易懂,不再赘述。我们需要注意第三项中的“Standard Error”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(R Value)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。ANOV A 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。
a)b)
c)d)
图6拟合报表1
a)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
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余种函数类型,可以满足绝大多数用户的需求。这也是Origin的强大之处。“Fitted Curves”和“Advanced”选项与线性拟合时的扩展选项相似。
a)b)
图8非线性拟合Setting项
a)Data Selection b)Function Selection
“Code”,“Parameters”和“bounds”三页都是对已选拟合函数类型具体表达式和参数的查看与修改。如图9所示,函数项(Function)在这里是不可编译的。而参数赋值和参数约束项可以修改,注意使用C语言的格式。
a)b)
图9非线性拟合Code项
a)Function b)Parameter Init

本文发布于:2024-09-25 18:30:54,感谢您对本站的认可!

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