Origin自定义非线性拟合在分析化学实验中的应用

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资源作者:黎 朝
资源来源:厦门大学化学化工学院
资源内容概述:介绍了Origin软件中用户自定义非线性拟合功能的使用方法,并结合实例讨论如何应用非线性拟合对分析化学实验数据进行处理。

Origin自定义非线性拟合在分析化学实验中的应用主要包含的内容:

介绍了Origin软件中用户自定义非线性拟合功能的使用方法,并结合实例讨论如何应用非线性拟合对分析化学实验数据进行处理。结果表明,该方法能准确计算实验结果、对实验数据进行评价,同时还可方便得到绘制的图表,应在分析化学实验教学中推广应用。

分析化学实验经常涉及数据的分析、处理和评价。人工计算往往繁琐耗时,手工作图和图解法带有一定的主观随意性,准确程度不高。随着计算机的广泛使用,一些数据处理软件如Microsoft Excel 和Origin等被应用到实验数据处理过程中,提高了数据处理效率和准确性。但目前大学分析化学实验对数据的拟合大多采用线性回归,即便数据之间是非线性关系,通常也采用一定的数学处理及简化手段,将其转换成线性关系,这样难免在数据处理中引入一定的误差。Origin软件被认为是常用的最灵活、最易使用的数据分析和绘图软件,在各国科技工作者中得到普遍应用。虽然该软件在分析化学实验数据处理中的应用已有报道,但主要集中于曲线的绘制、数理统计、线性回归等,而有关自定义非线性拟合的实例却很少。本文采用Origin 8.0自定义非线性函数拟合的功能,对几例分析化学实验及其数据处理方法进行了探讨。

Origin软件自定义非线性函数拟合的一般方法

Origin软件具有强大的曲线拟合功能,内置了大量的拟合函数。但在实际使用中,针对某一具体实验却往往难以找到完全匹配的拟合公式,自定义函数拟合正是为满足用户特殊要求设计的。该方法不需要编程就可建立拟合函数并对实验数据进行非线性拟合,操作步骤如下:

建立自定义拟合函数

(1) 选择Tools菜单中Fitting Function Organizer或按F9键打开拟合函数管理器。

(2) 选择函数存放目录并命名函数,输入自定义函数公式中的参数(若不止一个参数,参数之间用“,”隔开),Function Form一项选择Origin C。

(3) 在编辑框内输入自定义函数公式后,点击编辑框右边的编辑调试按钮,打开Code Builder对话框。点击“Compile”按钮进行调试,若显示“Done”则表示编译成功。

(4) 保存并退出拟合函数管理器,完成自定义函数的编辑。

用自定义函数拟合

(1) 将实验数据输入Origin数据表中,对测定结果作散点图。

(2) 选择菜单命令Analysis\Fitting\Non-linear Curve Fit,打开NLFit对话框,选择1.1所建立的自定义拟合函数。

(3) 打开“parameter”标签,在“value”处输入初值。用户自定义函数必须在使用前赋予初值,否则无法进行拟合。

(4) 单击“Fit till Converged”图标钮进行拟合,出现Fit Converged,单击“ok”完成拟合。

结论

采用Origin软件进行自定义非线性拟合时,不必编写复杂的计算机程序,只需推导出两组实验数据之间正确的函数关系式,即可建立自定义函数并对实验数据进行拟合。当实验方案有所变化(如改变了标准溶液的浓度等)时,只需调用已建立好的函数并修改相应的常数项,就能对新的实验数据进行拟合。运用Origin软件简化了数据处理的过程,提高了数据处理的准确度,还可对实验结果进行评价。

非线性拟合的基本思想是通过迭代计算的方式使得拟合函数和数据之间的残差最小(chi-square minimization),从而求得拟合函数中的参数。在科研领域中非线性拟合的应用非常广泛,如在超分子化学中对结合常数的研究就采用非线性回归分析。因此在分析化学实验教学中引入Origin软件自定义非线性拟合进行数据处理,对培养学生数据处理科学化的思想以及与今后科研工作的衔接均大有裨益。

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