Completamente de acuerdo con PeterKanTropus. Eso es para un post procesamiento y para algo mas potente que Arduino.
Es evidente que dispones de los valores en forma de archivo para poder graficarlos.
Si pudiedras compartirlos ademas de dar mayor información sobre la naturaleza de la medición para poder entender el contexto de lo que haces y el porqué de lo que vemos.
Lo que haría sería trabajar en un entorno tipo MATLAB o LABVIEW con esos datos y buscar la respuesta que espero. Luego de resolverlo intentaría ver si es realizable con Arduino.
EDITO: he estado investigando y lo que sugiere PeterKanTropus es el mejor enfoque. Cuadrados mínimos.