(内容来源专供干货的“编辑之谭”←关注它)
强烈编辑
【免费】56节课56项技能，史上最强Origin教学课程
超好的Origin课程！从入门到高手，免费获取！
今天，谭编给大家演示一下，只利用Orign软件，两步法搞定曲线的微分。
1数据的插值精简
我们从仪器测试得到的充放电数据文件中，按照充电、放电数据单独复制并粘贴为两列数据，那么我们得到4列数据(图1)，点击第3列顶部标题可以全选这一列，然后右键set as(设置为)→X，此时第3、4列自动变为X2、Y2。
图1 充电、放电数据单独处理
对数据进行插值精简，目的是去除重复数据。
在充电(或放电)的两列数据顶部，点击X列标题并向右移动鼠标选中XY两列数据，然后点击菜单
Analysis(分析)→
Mathematics(数学)→
Interpolate/Extrapolate(内插/外推)→
OpenDialog…→OK
图2 数据的均一化处理
在Origin8中Number of Points点数：数据行数的1/5最佳。在Origin中，选择自动(本文的曲线数据，自动匹配为1000个点，最终生成的总数据量为1000行)，只需要点击OK按钮即可。
图3 点数的设置(默认自动)
大家可能要疑问了，在微分之前，对数据进行差值/外推有什么作用？会不会破坏原始数据？谭编对处理前后数据绘图做了对比，发现完全重合，为了方便对比，谭编将其中一条曲线在垂直方向上平移处理，错开一点，对比一下两者的区别，发现利用插值/外推方法对数据进行均一化之后，数据由1681行数据精简为1000行，绘制的曲线两者相当吻合，如图4所示。
图4 数据内插处理前后的曲线对比
其实，Origin的Interpolate/Extrapolate(内插/外推)功能对数据进行了linear interpolation(线性插值)，并进行了表内关联，即内插数据(虽然只有1000行)与相应X列数据(1681行)是绑定的(图5)。
图5 内插数据与X数据的关联
注意：如果我们单独将Origin内插数据及其XY数据复制成新数据表，绘制的曲线并不吻合，因为内插的1000行数据与1681行X数据就不关联了(如图6)。
图6 复制的内插数据绘图不吻合
经过上述分析，内插处理其实类似于去重(去除重复数据)。图7是上述充电初始阶段的数据。数据出现了很多个相同的电压数据，黄色部分是去重后的值，其微分为0(正常)；红色部分为重复数据；其微分发生突变(异常，在绘图中表现为竖线、毛线)；灰色部分是分母为0的逻辑错误！
图7 充放电数据的特征分析
取第一个充电平台2.5V附件的60行数据，进行去重，然后对去重前、后的数据以步长为1求ΔQ，最终求出微分数据(ΔQ/ΔV)，分别对充放电数据、去重前后的微分数据作图进行比较，如图8所示。
图8 充电曲线及其去重前后的微分曲线
可以看出，去重前的微分曲线缺失峰、噪声大、曲线乱、有断点(图8中蓝色曲线的断点来自除0逻辑错误)；而去重后绘制的微分曲线相对平直，峰的起落干净利索。
2数据的微分
在前面我们采用插值后得到了精简的数据(如前面的图5)，首先点击E(Y#)列标题选中数据(插值后的数据)，然后点击菜单
Analysis(分析)→
Mathematics(数学)→
Differentiate(微分)→
OpenDialog…→OK
具体步骤如图9所示。
图9 数据的微分
谭编为了对比研究前面第一个步骤中，设置不同点数比(插值点数÷数据量，下称“点比”)得到的精简数据的微分效果，考察“自动”(数据量1681行，自动生成1000点，点数比约60%)、1/5(点数为336点)、1/10(点数为168点)三种点比条件，得到对比图如图10所示。
图10 不同点数比插值精简所得数据的微分曲线
对比发现，在第一步插值操作中，选用1/10点比得到的微分曲线最平滑，但是主要峰(尖峰)大幅缩水；相比之下，1/5点比得到的微分曲线毛刺较大，主峰尖锐。
总结|利用Origin两步法计算曲线微分的方法：1/5数据点插值+微分！
但这还不够完美，请往下看！
★完美方法：插值(自动)+微分(平滑10点)
在前面我们讨论了点比，其实是数据的压缩比，当然数据的压缩比越大，插值精简后导致数据信息丢失的越严重，很多网友采用的1/5点比一般认为比较合适。
谭编建议采用Origin推荐的“自动”(前面图3)匹配的数据，这样保证数据信息不至于严重丢失，但是自动匹配插值精简数据直接微分得到的曲线毛刺很大(前面图10)。谭编在第二步微分时勾选平滑即可得到完美的微分曲线(图11)。
图11 自动插值精简数据的平滑微分曲线、1/5点比插值精简数据的微分曲线
具体怎么操作呢？
我们对充电(或放电)数据进行自动插值精简后，选中精简数据，点击菜单
Analysis(分析)→
Mathematics(数学)→
Differentiate(微分)→
OpenDialog…→
在打开的微分对话框中，勾选“平滑”，然后点击OK。具体设置如图12所示。
图12 平滑微分的设置
微算云平台关注量已超过10W，诚邀材料和化学领域科学家投稿，介绍和宣传国内外原创的科研成果。
注：国内为原创研究成果或评论、综述，国际为在线发表一个月内的最新成果或综述，字数500字以上，并请提供至少一张图片。投稿者，请将文章发送至kefu@v-。
深圳华算科技有限公司采用第一性原理计算与分子动力学、蒙特卡罗等方法相结合，对电池、催化、纳米材料等进行多尺度设计与模拟，专注为海内外催化、纳米及能源领域科研人员提供材料计算模拟整体技术解决方案。方向涉及材料结构、扩散、电导率、表面吸附能/吸附位、吸附分子构型优化、催化活性能、反应路径计算、OER、HER、ORR、自由能计算等。
客户群体：清华、北大、天大、北理、北航、西交、华工、同济、复旦以及中科院各大院所等数十个高校院所二百多个课题组。
客户成果：Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、AM、AEM、AFM、JMCA、ACS Nano、NanoEnergy、ChemSusChem等国际优质期刊。
扫描识别下方二维码，专业团队解决您的计算模拟需求。
