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Origin 8.5 - Einführung 1 C. Disch 03.09.2012 Christian Disch Einführung in Origin 8.5.

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Präsentation zum Thema: "Origin 8.5 - Einführung 1 C. Disch 03.09.2012 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 8.5 / Download

3 Origin Einführung 3 C. Disch Origin 8.5 / 8.6 Lizenzdatei online erzeugen

4 Origin Einführung 4 C. Disch Ebenfalls auf der FP-Seite: Die Origin 7, Origin 8.0 und 8.5 Einführungen (A. Zwerger, C. Disch) Bem.: Origin 8.5 und 8.6 unterscheiden sich nur geringfügig, Universitätslizenzen gelten jedoch immer nur für die aktuellste Version.

5 Origin Einführung 5 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)x-Fehler und Korrelationen. 6)Typische Probleme 7)Unterschiede Origin/Root Übersicht

6 Origin Einführung 6 C. Disch ) Kurvenfit Messwerte y i mit (Mess-)Fehlern σ i

7 Origin Einführung 7 C. Disch ) Kurvenfit Fitfunktion f(x) = a*x + b Finde Werte für die Parameter a und b, für die minimal wird.

8 Origin Einführung 8 C. Disch ) Kurvenfit Als Kenngröße für die Güte des Fits wird definiert, idealerweise gilt dabei für einen guten Fit

9 Origin Einführung 9 C. Disch ) Daten in Origin Arbeitsmappe/ Worksheet Notizen/ Notes Grafik/ Graph Funktionen

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

11 Origin Einführung 11 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin.dat &.txt Files können per Drag&Drop importiert werden

12 Origin Einführung 12 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin

13 Origin Einführung 13 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin STRG+Q Funktionsauswahl Bezug auf andere Spalte

14 Origin Einführung 14 C. Disch a) Eingeben, Importieren, Berechnen 2) Daten in Origin

15 Origin Einführung 15 C. Disch b) Spalten erstellen, Spaltenart setzen 2) Daten in Origin STRG+D

16 Origin Einführung 16 C. Disch b) Spalten erstellen, Spaltenart setzen 2) Daten in Origin

17 Origin Einführung 17 C. Disch b) Spalten beschriften 2) Daten in Origin Wenn die Spalte beschriftet ist, wird der Name automatisch im Plot angezeigt!

18 Origin Einführung 18 C. Disch c) Excel Mappen in Origin 2) Daten in Origin

19 Origin Einführung 19 C. Disch a) Funktion erstellen 3) Funktionen, Plots Graphen, Layer

20 Origin Einführung 20 C. Disch a) Daten plotten von Origin Worksheet 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer (Befindet sich normalerweise in der unteren Toolbar)

21 Origin Einführung 21 C. Disch a) Daten plotten von Origin Worksheet 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer

22 Origin Einführung 22 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

23 Origin Einführung 23 C. Disch c) Layout/Skalierung/etc. ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Grundsätzlich gilt: Doppelklick auf Objekt zum Ändern der Eigenschaften

24 Origin Einführung 24 C. Disch c) Layout/Skalierung/etc. ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Doppelklick

25 Origin Einführung 25 C. Disch c) Layout der Fehlerbalken ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Doppelklick (auf Fehlerbalken)

26 Origin Einführung 26 C. Disch c) Layout des Graphen ändern 3) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Diagrammtyp kann nachträglich hier geändert werden Doppelklick

27 Origin Einführung 27 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Standardmäßig zeigt Origin nur 3000 Messpunkte pro Plot an! Das kann (sollte) man ausschalten! Doppelklick, Layer auswählen

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

29 Origin Einführung 29 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer Drag&Drop (Spalte muss an der Kante angefasst werden) ) Drag&Drop d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen

30 Origin Einführung 30 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer ) Layer Eigenschaftsfenster d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen Doppelklick auf die Layer- Nummer Klick

31 Origin Einführung 31 C. Disch ) Funktionen, Plots, Graphen, Layer ) Layer Eigenschaftsfenster d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen Klick Hier können weitere Daten zum Layer hinzugefügt werden

32 Origin Einführung 32 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer ) In neuem Layer [(un-)verbunden] d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen

33 Origin Einführung 33 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer ) In neuem Layer [(un-)verbunden] d) Plot zu bestehendem Graphen hinzufügen

34 Origin Einführung 34 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer e) Plot beschriften Rechtsklick

35 Origin Einführung 35 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer e) Plot beschriften

36 Origin Einführung 36 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!

37 Origin Einführung 37 C. Disch ) Plots, Graphen, Layer f) Graph kopieren, Graph speichern Das PNG-Format bietet bessere Qualität als JPG, lässt sich ebenso in pdflatex und Word einbinden und benötigt oft sogar weniger Speicherplatz. Zu empfehlen sind auch Vektorformate (z.B. EMF) und PS,EPS,PDF

38 Origin Einführung 38 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits

39 Origin Einführung 39 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Bemerkung - Unterschiede: lineare Regression linearer Fit

40 Origin Einführung 40 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits lineare Regression linearer Fit Bemerkung

41 Origin Einführung 41 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Bemerkung

42 Origin Einführung 42 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Datenselektion

43 Origin Einführung 43 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Datenselektion

44 Origin Einführung 44 C. Disch ) Kurvenanpassung / Fits Datenselektion Selektion mit Enter abschließen! rechte und linke Schranke verschie- ben, um Fitbereich einzugrenzen

45 Origin Einführung 45 C. Disch Fit Starten

46 Origin Einführung 46 C. Disch Fitfunktion auswählen

47 Origin Einführung 47 C. Disch Fitbereich (nachträglich) anpassen Numerische oder grafische Änderung möglich

48 Origin Einführung 48 C. Disch Gewichtung

49 Origin Einführung 49 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 !

50 Origin Einführung 50 C. Disch Gewichtung Instrumental = Fehler sind in einer als Y err -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!

51 Origin Einführung 51 C. Disch Parameter Startwerte Origin wählt passende Startwerte für den Fit. Dies gelingt jedoch nicht immer (Fitvorschau im Plot überprüfen!)

52 Origin Einführung 52 C. Disch Parameter Damit der Fit konvergiert, empfiehlt es sich, anfangs Parameter auf gut gewählte Werte festzusetzen. Man lässt Origin für die anderen Parameter Werte finden und gibt dann nach und nach alle Parameter frei.

53 Origin Einführung 53 C. Disch Iterationen Links – 1x Iteration, reduziert Chi² ein mal Rechts – Fit konvergieren lassen; minimiert Chi²

54 Origin Einführung 54 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).

55 Origin Einführung 55 C. Disch Korrelationsmatrix

56 Origin Einführung 56 C. Disch Fit abschließen 1) 2)

57 Origin Einführung 57 C. Disch Fitplot Ausführliche Zusammenfassung im Book der verwendeten Daten

58 Origin Einführung 58 C. Disch Fitergebnisse Fitergebnisse werden in der Arbeitsmappe in einem neuen Reiter gespeichert. Zusätzlich werden die Daten zum Zeichnen der Fitfunktion in der Arbeitsmappe gespeichert.

59 Origin Einführung 59 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)

60 Origin Einführung 60 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen 1 2 Function Type Expression für normale Fitfunktionen 3

61 Origin Einführung 61 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen Derived Paremeters sind Größen, die aus den Fitparametern berechnet werden (optional)

62 Origin Einführung 62 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen Mit Quick Check kann die Fitfunktion auf Eingabefehler überprüft werden

63 Origin Einführung 63 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.

64 Origin Einführung 64 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!

65 Origin Einführung 65 C. Disch Eigene Fitfunktion erstellen Optionale Definition abgeleiteter Größen (hier: Die volle Breite auf halber Höhe einer Gaußverteilung)

66 Origin Einführung 66 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

67 Origin Einführung 67 C. Disch ) Kovarianzmatrix, Konfidenzintervalle, x-Fehler

68 Origin Einführung 68 C. Disch ) Kovarianzmatrix, Konfidenzintervalle Aus der Kovarianzmatrix 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 (-1 bedeutet maximale Antikorrelation, 1 maximale Korrelation und ~0 entspricht keiner Korrelation) Korrelation zwischen Fitparameter x i und x k Allg. Fehlerfortpflanzung

69 Origin Einführung 69 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:

70 Origin Einführung 70 C. Disch Normaler linearer Fit y=m·x+c Veränderte Fitfunktion y=m·(x-s)+c

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, einige Parameter manuell auf sinnvolle Werte zu fixieren. Dann mit dem Fit fortfahren und später alle 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 Korrelationen berücksichtigen, ja/nein? -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 Analysis -> Data Manipulation -> Reduce to Evenly Spaced X Diese Funktion mittelt über N benachbarte Datenpunkte

76 Origin Einführung 76 C. Disch ) Unterschiede Origin/Root Origin: Grafische Benutzeroberfläche Schnelles Importieren und fitten einzelner Datensätze Skriptbasierte Automatisierung möglich, aber eher umständlich => Eignet sich für Versuche mit wenigen oder stark unterschiedlichen Datensätzen/Fits Root: Textbasiert/UI Automatisierter Import und fitten großer (und ähnlicher!) Datensätze => Für Versuche mit vielen vergleichbaren Datensätzen und Fits, beispielsweise 100x Peakposition mittels Gaußverteilung in 100 ähnlichen Spektren bestimmen

77 Origin Einführung 77 C. Disch Viel Erfolg im FP!

78 Origin Einführung 78 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

79 Origin Einführung 79 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) +


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