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Origin 8.5 - Einführung 1 C. Disch 29.08.2011 Christian Disch Einführung in Origin 8.5.

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Präsentation zum Thema: "Origin 8.5 - Einführung 1 C. Disch 29.08.2011 Christian Disch Einführung in Origin 8.5."—  Präsentation transkript:

1 Origin Einführung 1 C. Disch Christian Disch Einführung in Origin 8.5

2 Origin Einführung 2 C. Disch Origin Download

3 Origin Einführung 3 C. Disch Ebenfalls auf der FP-Seite: Die Origin 7, Origin 8.0 und 8.5 Einführungen (A. Zwerger, C. Disch)

4 Origin Einführung 4 C. Disch )Kurvenfit, was ist das nochmal? 2)Daten in Origin importieren 3)Daten darstellen / plotten 4)Kurven an Daten anpassen / fitten Eigene Fitfunktionen erstellen 5)Hinweise zu x-Fehlern, Korrelationen. 6)Typische Probleme Übersicht

5 Origin Einführung 5 C. Disch ) Daten in Origin Arbeitsmappe/ Worksheet Notizen/ Notes Grafik/ Graph Funktionen

6 Origin Einführung 6 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin

7 Origin Einführung 7 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin.dat &.txt Files können per Drag&Drop importiert werden

8 Origin Einführung 8 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin

9 Origin Einführung 9 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin STRG+Q Funktionsauswahl Bezug auf andere Spalte

10 Origin Einführung 10 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin

11 Origin Einführung 11 C. Disch b) Spalten erstellen, Spaltenart setzen 2) Daten in Origin STRG+D

12 Origin Einführung 12 C. Disch b) Spalten erstellen, Spaltenart setzen 2) Daten in Origin

13 Origin Einführung 13 C. Disch b) Spalten beschriften 2) Daten in Origin Wenn die Spalte beschriftet ist, wird der Name automatisch im Plot angezeigt!

14 Origin Einführung 14 C. Disch c) Excel Mappen in Origin 2) Daten in Origin

15 Origin Einführung 15 C. Disch a) Funktion erstellen 3) Funktionen, Plots Graphen, Layer

16 Origin Einführung 16 C. Disch a) Daten plotten von Origin Worksheet 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer (Befindet sich normalerweise in der unteren Toolbar)

17 Origin Einführung 17 C. Disch a) Daten plotten von Origin Worksheet 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer

18 Origin Einführung 18 C. Disch b) Daten plotten von Excel Worksheet 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer 1) Plot-Typ auswählen 2) Datenbereiche mit X, Y, usw. auswählen 3) Plot

19 Origin Einführung 19 C. Disch c) Layout/Skalierung/etc. ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Grundsätzlich gilt: Doppelklick auf Objekt zum Ändern der Eigenschaften

20 Origin Einführung 20 C. Disch c) Layout/Skalierung/etc. ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Doppelklick

21 Origin Einführung 21 C. Disch c) Layout der Fehlerbalken ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Doppelklick (auf Fehlerbalken)

22 Origin Einführung 22 C. Disch c) Layout des Graphen ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Diagrammtyp kann nachträglich hier geändert werden Doppelklick

23 Origin Einführung 23 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Standardmäßig zeigt Origin nur 3000 Messpunkte pro Plot an! Das kann (sollte) man ausschalten! Doppelklick, Layer auswählen

24 Origin Einführung 24 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen Drag & Drop Layer Eigenschaftsfenster In neuem Layer [(un-)verbunden]

25 Origin Einführung 25 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Drag&Drop (Spalte muss an der Kante Angefasst werden) ) Drag&Drop d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen

26 Origin Einführung 26 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer ) Layer Eigenschaftsfenster d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen Doppelklick Klick

27 Origin Einführung 27 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer ) Layer Eigenschaftsfenster d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen Klick Hier können weitere Daten zum Layer hinzugefügt werden

28 Origin Einführung 28 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer ) In neuem Layer [(un-)verbunden] d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen

29 Origin Einführung 29 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer ) In neuem Layer [(un-)verbunden] d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen

30 Origin Einführung 30 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer e) Plot beschriften Rechtsklick

31 Origin Einführung 31 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer e) Plot beschriften

32 Origin Einführung 32 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer f) Graph kopieren, Graph speichern STRG+J Die Seite kann aus der Zwischenablage direkt in z.B. Word oder PowerPoint eingefügt werden. Bei einem Doppelklick dort kann man den Plot sogar nachbearbeiten!

33 Origin Einführung 33 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer f) Graph kopieren, Graph speichern

34 Origin Einführung 34 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer f) Graph kopieren, Graph speichern Das PNG-Format bietet bessere Qualität als JPG, lässt sich ebenso in pdflatex einbinden und benötigt oft sogar weniger Speicherplatz. Zu empfehlen sind auch Vektorformate (z.B. EMF) und PS,EPS,PDF

35 Origin Einführung 35 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits

36 Origin Einführung 36 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Vorbemerkung Unterschiede: lineare Regression linearer Fit

37 Origin Einführung 37 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits lineare Regression linearer Fit Vorbemerkung

38 Origin Einführung 38 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Vorbemerkung

39 Origin Einführung 39 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Datenselektion

40 Origin Einführung 40 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Datenselektion

41 Origin Einführung 41 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Datenselektion Selektion mit Enter abschließen! rechte und linke Schranke verschie- ben, um Fitbereich einzugrenzen

42 Origin Einführung 42 C. Disch Fit Starten

43 Origin Einführung 43 C. Disch Fitfunktion auswählen

44 Origin Einführung 44 C. Disch Fitbereich (nachträglich) anpassen Numerische oder graphische Änderung möglich

45 Origin Einführung 45 C. Disch Gewichtung

46 Origin Einführung 46 C. Disch Gewichtung Essentiell ist die Wahl der richtigen Gewichtung: Steht hier keine Gewichtung, nimmt Origin die w i als 1 an. Das ergibt sinnlose ² !

47 Origin Einführung 47 C. Disch Gewichtung Instrumental = Fehler sind in einer als Yerr-markierten Spalte angegeben Statistical = Origin berechnet die Gewichtung automatisch (~1/N) Achtung: Durch eine nachträgliche Änderung des Fitbereichs wird die Gewichtung zurückgesetzt und muss erneut ausgewählt werden!

48 Origin Einführung 48 C. Disch Parameter Startwerte Origin wählt passende Startwerte für den Fit. Dies gelingt jedoch nicht immer (Fitvorschau im Plot überprüfen!)

49 Origin Einführung 49 C. Disch Parameter Damit der Fit konvergiert, empfiehlt es sich, anfangs Parameter festzusetzen auf gut gewählte Werte. Man lässt den PC für die anderen Parameter Werte finden und gibt dann nach und nach alle Parameter frei.

50 Origin Einführung 50 C. Disch Iterationen Links – 1x Iteration, reduziert Chi² ein mal Rechts – Fit konvergieren lassen; minimiert Chi²

51 Origin Einführung 51 C. Disch Parameterschranken Alternativ / zusätzlich lassen sich auch Parameterschranken setzen, damit der Fit nicht divergiert. Hier sollte man aber aufpassen, dass der Parameter am Ende nicht den Schranken- wert annimmt, da sonst das Chi² keine Aussage über die Qualität des Fits zulässt. (Man schränkt quasi die Zahl der Fitpara- meter ein).

52 Origin Einführung 52 C. Disch Korrelationsmatrix

53 Origin Einführung 53 C. Disch Fit abschließen 1) 2)

54 Origin Einführung 54 C. Disch Fitplot Ausführliche Zusammenfassung im Book der verwendeten Daten

55 Origin Einführung 55 C. Disch Fitergebnisse Fitergebnisse werden in der Arbeitsmappe in einem neuen Reiter gespeichert. Ebenfalls werden die Daten zum Zeichnen der Fitfunktion in der Arbeitsmappe gespeichert.

56 Origin Einführung 56 C. Disch Fit wiederholen / verbessern Nach jedem abgeschlossenen Fit erscheinen violette Marker an den Daten. Ein Doppelklick auf einem dieser Marker öffnet die alte Fitsitzung, man kann Parameter / Fitgrenzen anpassen und so den Fit verändern. Soll ein zusätzlicher Fit durchgeführt werden, so müssen die Datenmarker erneut gesetzt und eine neue Fitsitzung gestartet werden. (Bem.: in diesem Beispiel wurde der Parameter y0 festgehalten, dieser kann somit nachträglich freigegeben werden)

57 Origin Einführung 57 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen 1 2 Function Type Expression für normale Fitfunktionen 3

58 Origin Einführung 58 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen Derived Paremeters sind Größen, die aus den Fitparametern berechnet werden (optional)

59 Origin Einführung 59 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen Mit Quick Check kann die Fitfunktion auf Eingabefehler überprüft werden

60 Origin Einführung 60 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen 10 9 Hier können Routinen für die automatische Bestimmung der Startparameter eingegeben werden. Meist ist es jedoch schneller und einfacher, die Startparameter von Hand zu wählen.

61 Origin Einführung 61 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen Parameter können wahlweise in Grenzen gehalten werden, um bestimme (physikalische) Randbedingungen zu erfüllen, oder um das Divergieren des Fits zu verhindern. Achtung: Nach dem Abschluss des Fits muss überprüft werden, ob Parameter an ihre Grenzen gestoßen sind!

62 Origin Einführung 62 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen Optionale Definition abgeleiteter Größen (hier: Die volle Breite auf halber Höhe einer Gaußverteilung)

63 Origin Einführung 63 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen 15 Optionale Definition von Skripten, die vor und nach dem Fit ausgeführt werden sollen (kann typischerweise übersprungen werden). Nach Abschluss der Definition einer eigenen Fitfunktion wird eine neue Fitsitzung gestartet und die neue Funktion steht zur Verfügung

64 Origin Einführung 64 C. Disch ) Kovarianzmatrix, Konfidenzintervalle, x-Fehler

65 Origin Einführung 65 C. Disch ) Kovarianzmatrix, Konfidenzintervalle Aus der Kovarianzmatrix C können sowohl die Fehler der Fitparameter als auch deren Korrelation bestimmt werden. Fehler² = Varianz auf Fitparameter x i Kovarianzmatrix Kovarianz von x i und x k Korrelationskoeffizient Korrelation zwischen x i und x k

66 Origin Einführung 66 C. Disch Vergleich: normaler linearer Fit y=m·x+c mit veränderter Fitfunktion y=m·(x-s)+c

67 Origin Einführung 67 C. Disch Normaler linearer Fit y=m·x+c Problem: Fitparameter m und c sind im Normalfall korreliert Fehlerfortpflanzung schwieriger! Veränderte Fitfunktion y=m·(x-s)+c wenn gewählt wird, wird die Korrelation = 0 ! Damit lassen sich die Fehler einfach fortpflanzen! Quelle: (lokale Kopie im FP-Web) Vergleich:

68 Origin Einführung 68 C. Disch Normaler linearer Fit y=m·x+c Veränderte Fitfunktion y=m·(x-s)+c

69 Origin Einführung 69 C. Disch Fitparameter: 5) Kovarianzmatrix, Konfidenzintervalle A2:-7694±79 A4:10588±99 Korrelation:-0,963 A2 lit :-7600 A4 lit :10650 Man könnte meinen die Messung liege gut innerhalb von 2 vom Literaturwert

70 Origin Einführung 70 C. Disch ) Kovarianzmatrix, Konfidenzintervalle A2 lit :-7600 A4 lit :10650 Vgl. Matlab-Skript ellipse.m und das PDF Dokument: Berechnung von Kovarianzellipsen von Nikolaj Nawri: karlsruhe.de/~eisatlas/covariance_ellipses.pdf (lokale Kopien im FP-Web) +

71 Origin Einführung 71 C. Disch Origin kann von sich aus keine x-Fehler im Fit berücksichtigen! 5) x-Fehlerbalken Es gibt aber die Möglichkeit, iterativ vorzugehen. Dazu wird erst nur mit y- Fehlern gefittet, dann mit den vorläufigen Fitparametern neue Fehler berechnet, die dann für den nächsten Fit als Wichtung angegeben werden müssen.

72 Origin Einführung 72 C. Disch ) x-Fehlerbalken 1)Fit mit 2)aus vorläufigen Fitparametern neue berechnen. (folgt aus der Fehlerfortpflanzung ) 3)erneuter Fit mit neuen bringt bessere Fitwerte und korrektes. Quelle: Kapitel 4 von (lokale Kopie im FP-Web) z.B. bei linearem Fit:

73 Origin Einführung 73 C. Disch ) Typische Probleme Der Fit konvergiert nicht oder zu falschen Werten -versuchen, ein paar Parameter manuell festzusetzen auf sinnvolle Werte. Dann mit dem Fit fortfahren und später die Parameter wieder freigeben. Das Chi² ist viel zu groß / viel zu klein (sollte ~1 sein) -ist im Fitdialog unter Datenauswahl-Eingabedaten-Bereich 1- Arbeitsblatt-y-Gewichtung eine Methodeeingestellt? Falls nicht, Origin die Fehlerdaten mitteilen (Instrumental mit Angabe der Spalte, Statistisch, etc.) -eventuell sind die Fehler deutlich über-/unterschätzt. Fehler sinnvoll abschätzen. -gibt es einzelne Fehlerwerte in den Daten, die extrem klein (evtl. sogar 0) sind? Dies führt zu falschen Fits und Chi² Berechnungen Fit läuft exakt durch manche Punkte, durch andere gar nicht. -s.o. Punkt 2.c

74 Origin Einführung 74 C. Disch ) Typische Probleme Der Assistent meint, ich solle Korrelationen berücksichtigen -Ob das notwendig ist, kann man über die Korrelationskoeffizienten in der Korrelationsmatrix abschätzen. Dazu im Fitdialog unter Einstellungen-Erweitert-Zu berechnende Mengen die Punkte Kovarianzmatrix und Korrelationsmatrix ankreuzen. Die Daten erscheinen in der Fitzusammenfassung in der Arbeitsmappe. Bei großen Korrelationen müssen in Fehlerberechnung /-fortpflanzung die Kovarianzen als zusätzlicher Term in der Gaußschen Fehler- fortpflanzung berücksichtigt werden (Kovarianz-Matrix). Es wurde ein Spektrum mit vielen Kanälen, aber nur wenigen Ereignissen pro Kanal aufgezeichnet (schlechte Statistik, Spektrum ist verrauscht) -Benachbarte Kanäle in einer neuen Spalte aufsummieren (siehe nächste Folie). Dadurch wird die Anzahl der Kanäle reduziert, die Statistik pro Kanal jedoch verbessert.

75 Origin Einführung 75 C. Disch Die Anzahl Kanäle wird hier halbiert, da mit Col(C)(i) = Col(B)(2*i) + Col(B)(2*i-1) jeweils zwei Zellen (2*i und 2*i-1) addiert und einer neuen Zelle (i) hinzugefügt werden.

76 Origin Einführung 76 C. Disch Viel Erfolg im FP!


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