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神教程:Origin一张2D图容纳5个量的信息想破记录吗?

时间:2020-09-02 来源:编辑之谭 浏览:

 

 

神教程

 


 

【引言】

一位来自车企的工程师提问:能否在一个图中绘制5个变量的数据?一般2D绘图坐标系很容易实现3个变量因子的图,要在一个坐标系中展现5个因素,确实有些困难。看看谭编怎样构思?

我们利用EXCEL绘制一张长图。请坐好扶稳,我们上车去【长图汽车站】看看这张图有多长?!图中包含5个量3×3×3×2×2=108行数据,图片长3173 px,宽376 px,长宽比约10:1。


 
 

 

Origin一张2D图容纳5个量的信息想破记录吗?
 

谭编

(华南师范大学学报编辑部)

 

在多数情况下,一个2D坐标系中绘制一条曲线,只能呈现x,y两个量的数据,若绘制多条曲线,也只能呈现x,y和某参数3个量;在3D坐标系中至少可以呈现x,y,z和某参数4个量。考虑堆积图,后者3D坐标系可以呈现5个量。尽管如此,3D坐标系柱状图由于其视觉位错、相互遮挡等缺点导致其直观性、准确性等方面的表现力并不如2D图。如何在2D坐标系中呈现3个以上的量,通常让人头疼。

一位来自车企的工程师提出一个问题:能否在一个图中绘制5个变量的数据?他给出的数据包括5个量:3个温度(℃)、3种剩余电量(%)、3个倍率(C)、2种状态(Discharge, Charge)、2种条件(start, end)的ΔV。共3×3×3×2×2=108个ΔV数据。

谭编构思绘出的结果如下:

怎样构思绘制这张图呢?下面是详细教程。

1.方法一
1.1 数据处理

下图是Excel表,左边是原始数据,包括很多个相同温度、SOC以及充放电倍率条件下充电、放电在开始和结束时的电压变化量。我们想要呈现的是电压变化量随这些因子的改变而变化的情况。

敲黑板了,谭编对原始数据的处理关键技术:

(1)设置一个伪自变量x,x=(1,2,3,…,n)

x没有实际意义,可以理解为“序号”。

(2)设置三级间隔(空行)

将温度0,25,45℃三组数据之间设置3空行作为1级间隔;将SOC的80%,50%,20%三组数据之间设置2空行作为2级间隔;将倍率0.3C,1.0C,2.0C三组数据之间设置1空行作为3级间隔。

为什么这么做?空行是用来“占座”的,它在绘图中是一个空位,本文设置3个级别的占位,用于分类柱状图,即让每一参数的柱子靠在一起,不同参数的柱子之间用占位间隔开。

 

(3)将start和end并列为YY

堆积条状图的数据表结构为XYY型。将start和end并列为YY两列。这样将原来108行数据调整为54行,discharge和charge逐行交替排列。

 

1.2 绘图过程

从Execl中复制调整后的数据,在Origin的新建表中粘贴,选择XYY三列数据,点击下方柱状图工具,在弹出菜单中选择“堆积柱状图”,具体步骤如下。

接下来,点击横轴刻度值的数字(20,60,80),然后点击键盘上的delete键!确定要删吗?删!因为这个横轴x是无意义的,只是序号。双击横轴刻度线,在弹窗中勾选去除,将其隐藏。调节柱间距为0%(无间距)。点击右键“添加文本”设置温度、SOC、倍率等变量的数值。具体步骤如下:

最终效果如下:

对于图中异常高的情况,可以设置断点,将较矮的柱条增高。具体步骤如下:

效果如下:

 

1.3效果评析

通过方法一绘制的图,实现了一个2D坐标系中包含5个量:T、SOC、Discharge/charge、start/end以及ΔE。柱图层次分明,有1~3级间隔。堆积柱状图将start和end两个条件的数据叠加起来,可以区分相对大小。但是,该图在可读性上还存在两点不足:(1)柱条太细;(2)Discharge和charge两种状态混合在一起,不易区分。

怎样改善?请看方法二。

 

2. 方法二

为了避免方法一Discharge和charge的混合,我们设想将discharge的数据分布在横轴上方,将charge的数据取相反数之后分布在横轴下方。

 

2.1 数据处理

从1.1的数据表复制一个副本,将discharge和charge的数据单列出来,设置2级间隔:

注意上图中红框所示,在Origin2018中可以直接在f(x)行输入公式,如“-col(F)”是取col(F)列数据的相反数。如果在Origin8.5中,没有f(x)行,但是可以通过菜单完成,具体地,选中F列后右键set column values弹窗中设置“-col(F)”回车即可。

 

2.2 绘图过程

选中DS和DE两列数据,点击下方的柱状图菜单中的“堆积柱状图”即可绘制出Discharge的start与end的堆积柱条。然后选中CS和CE两列数据,移动鼠标到选中列右边缘,待叠放图标出现时,按下左键拖入刚才绘制的图片中。但是我们会发现没有任何反应,不要以为没有拖成功,千万不要重复拖入,否则会有很多数据导入的,会晕菜的。此时双击纵轴在弹窗中修改范围为-2~3.2,即可显示出横轴上下分布的柱状图。

经过调整、添加引导线与文字、隐藏边框线与刻度线等操作之后,得到如下所示的效果图。

 

一般情况下,charge状态下的ΔE或许并非负数,但我们在前面数据处理时,人为地设置了相反数,可能与实验事实不符。能否将纵轴下半部分的负刻度值改为正数?

完全可以,点击纵轴刻度值并双击,在弹窗中将【显示-十进制1000】改为“自定义”,于是会显示更多修改选项,找到“符号”去除勾选,即可隐藏负刻度值。具体操作如下:

最终的效果图如下:

2.3效果评析

方法二具有以下两点:

(1)Discharge和charge对比明显;

(2)横轴移动到图中央(0刻度),并隐藏刻度线和刻度值,避免了图文重叠;

(3)纵轴的负方向增大且为正数,尊重了实验事实,避免了负刻度线引起误会。

(4)图例中4个单独的图例清晰明了,避免了方法一效果图中的繁杂。

 

总之,如何将众多变量的数据在一个2D图中呈现出来,增加图的表现力、说服力,这是一个综合构思的过程,是一个需要耗费时间和精力、反复琢磨、反复修改美化的过程。

 

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