Содержание

Что такое фаза и ноль в электричестве простыми словами | Антиплагиату.НЕТ

Электричество давно стало важной частью нашей жизни. Вместе с тем оно сохранило свою сложность и таинственность. Для того, чтобы понимать, о чём идёт речь, нужно понять смысл основных понятий. Только разобравшись в том, что такое электрический ток, разность потенциалов, чем отличаются фаза и ноль, можно продолжить изучение электричества дальше.

фаза и ноль

фаза и ноль

Чтобы лучше узнать, что представляет собой электричество, нужно начать с фундаментальных понятий — заряда и электрического тока. Изучив их, можно будет понять, что представляют собой фаза и ноль.

Электрический ток и электрический заряд

Имея электрический заряд, физическое тело получает способность создавать электрическое поле. Как известно, всё вокруг нас состоит из атомов и вращающихся вокруг них электронов. Ядро атома имеет положительный заряд, а электроны — отрицательный. Заряд этой частицы равен -1,6, умноженное на 10 в -19 степени Кулона. Это очень маленькая величина.

Предметы могут приобрести как положительный, так и отрицательный заряд. Этого можно, например, добиться, если потереть эбонитовую палочку о шерсть. После этого она приобретёт отрицательный электрический заряд. Это происходит потому, что в эбонитовой палочке образуется избыток электронов.

Можно привести примеры того, как аналогичным образом возникает положительный заряд. Например, если на волосах накапливается статическое электричество, то это связано с потерей некоторого количества электронов. Из-за этого заряд будет положительным.

Теперь можно более точно понять, что представляет собой это понятие. Заряд — это скалярная величина, которая определяет способность создавать электрическое поле.

Теперь можно разобраться в том, что представляет из себя электрический ток. С ним неразрывно связаны понятия напряжения и сопротивления, о которых можно подробно узнать, прочитав нашу статью о них.

Электрические заряды способны перемещаться вдоль проводника. Это упорядоченное движение называют током. Оно возникает благодаря электромагнитному полю. Различают постоянный и переменный ток. В первом случае ток движется, не меняя скорости и направления. Во втором он меняется с течением времени.

В качестве примера источника постоянного тока можно привести батарейку. Переменный ток имеется в бытовых розетках, присутствующих в каждом доме. Его проще передавать на значительные расстояния, поэтому на практике его используют практически везде.

Особую роль играет синусоидальный переменный ток. Он изменяется периодически. Сначала нарастает, достигая максимума, затем спадает, меняет направление и начинает увеличиваться. После достижения предельного значения уменьшается. Затем этот цикл повторяется.

Фаза и ноль в электричестве на примере

Теперь можно объяснить, что представляют из себя фаза, нулевой провод или заземление. Наиболее распространённой на практике является однофазная цепь. Для неё обычно используются три провода: фазовый, нулевой и заземление. По первому из них ток поступает к потребителю. Через нулевой провод он идёт обратно.

пример определения фазы и ноля

пример определения фазы и ноля

Заземление используется для обеспечения безопасности при пользовании электричеством. Избыток электричества с его помощью сможет стекать в землю. Иногда при наличии неисправности оно может скапливаться на электроприборе. Если человек прикоснётся к нему в этот момент, он получит удар электрическим током. Заземление позволяет избежать появления такого электрического заряда.

Фазой называют провод, через который электричество поступает в розетку. Через ноль ток возвращается обратно. Оба провода необходимы для того, чтобы создать ток. Нулевой провод уходит на трансформаторную подстанцию. Там он заземляется.

В трёхфазной сети имеется три фазовых провода и один обратный. Таким способом электрическая энергия доставляется в квартиры. В каждую розетку выходит одна из фаз и нулевой провод. Также существуют специальные трёхфазные розетки, которые используются наиболее мощными электрическими приборами.

В фазовых проводах потенциал имеется в любой момент времени. Когда электрический прибор подключают в розетку, он замыкает собой цепь.

Переменный ток в розетках является синусоидальным. Частота его изменения равна 50 Гц. В однофазных розетках напряжение равно 220 В. Такие розетки используются на территории СНГ. На территории других стран могут действовать другие стандарты. Например, в США в бытовых розетках напряжение 100-127 В с частотой 60 Гц.

Нужно понимать, что несмотря на похожие функции, между нулевым проводом и заземлением имеется разница. Когда в квартиру поступает трёхфазное электричество, разность потенциалов между любой из трёх фаз и нулём всегда равна 220 В. Если вместо последнего использовать заземление, то она может быть другой, создавая риск для работы электроприбора.

При использовании переменного тока фазу и ноль путать нельзя. В противном случае может произойти короткое замыкание. Для этого нужно помнить, что провода имеют разную окраску. Нулевой провод, как правило имеет голубой или синий цвет. Для фазы могут использоваться несколько цветов — чёрный, красный или белый. Если есть провод жёлто-зелёного цвета, то можно быть уверенным, что это заземление.

Сегодня вы разобрались в том, что такое электричество, для чего предназначены фаза и ноль, почему необходимо заземление. Надеемся, что для некоторых эти знания были нужными и интересными. Если речь пойдёт о фазе или нуле, то теперь вы не будете испытывать затруднений в понимании сказанного.

Если потребуется сделать расчёты однофазной или трёхфазной цепи, вы можете обратиться к нашим специалистам. Обратившись в наш сервис, вы убедитесь, что нам можно доверить решение ваших задач.

Что такое фаза и ноль в электричестве?

Далеко не всегда хочется вызывать специалистов при необходимости заменить люстру, повесить бра или дополнительный светильник. Но когда электромонтажными работами занимаешься впервые, так или иначе начинаешь задаваться вопросом, что представляют собой такие понятия как «ноль» и «фаза».

Разбираться в этих обозначениях необходимо хотя бы для того, чтобы правильно подключить провода. Желательно восполнить пробелы в знаниях об электричестве, при отсутствии опыта в данной сфере, перед началом работ.

Выделяют три обозначения проводов:

  • фаза
  • ноль
  • заземление

Определить, какой кабель в розетке или осветительном приборе к чему относится, можно подручными средствами или по цвету. Под понятием «ноль», как правило, подразумевают «рабочий ноль», «фаза» – «фазные провода», а под «заземлением» – «защитный ноль».

Профессиональные электрики могут различать кабели с первого взгляда. А вот для рядового человека различать данные обозначения немного сложно. Тем более что специальные инструменты, позволяющие определить, где фаза и ноль, имеются далеко не у всех.

В реальности способов распознания проводов не так уж и много. А безопасных – еще меньше. Поэтому чаще всего определяют кабели по цвету.

Маркировка кабелей по цвету

Это один из наиболее простых методов. Чтобы определить, что такое фаза и ноль по цвету, необходимо четко знать какие оттенки и чему соответствуют. Можно воспользоваться информацией о принятых в стране стандартах.

Не секрет, что каждый провод имеет индивидуальный цвет. Поэтому распознавание нуля не должно составлять особых проблем. Полученные знания позволят легко справиться с монтажом осветительного прибора или установкой розетки.

Особенно актуален этот способ для новостроек. Ведь там, как правило, провода протягиваются опытными специалистами, которые четко соблюдают нормы и стандарты. Принятый на территории Российской Федерации в 2004 году стандарт IEC 60446 жестко регламентирует разделение фазы, заземления и нуля по цвету.

Стоит учесть, что:

  • если провод имеет синий либо сине-белый оттенок, можно смело говорить о том, что это – рабочий ноль
  • защитный ноль представлен кабелями в желто-зеленой оболочке
  • другие цвета характерны для фазы. Это могут быть красный, коричневый, белый либо черный. Возможны и другие варианты.

Такое обозначение успешно применяется в большинстве случаев. Но если проводка старая, или есть сомнения в профессионализме электриков, целесообразнее пользоваться дополнительными методами.

Самостоятельное определение фазы и ноля при помощи подручных средств

Специалисты рекомендуют для облегчения определения проводов начинать именно с распознавания фазы. Этот способ можно использовать совместно с предыдущим (по цвету).

Индикаторная отвертка непременно найдется в арсенале каждого домашнего мастера. Она необходима как для проведения комплекса работ по электромонтажу, так и при элементарной замене ламп либо установке осветительных приборов.

Метод до смешного прост. При касании жалом индикаторной отвертки провода определенного цвета, находящегося под напряжением, и одномоментного прикосновения контакта на инструменте, должен загореться индикатор. Он сигнализирует о наличии сопротивления. Значит, проверяемый провод является фазным.

Определение при помощи этого метода строится на том, что внутри инструмента располагается лампочка и резистор (сопротивление). Когда электрическая цепь замыкается, загорается сигнал. Именно наличие в индикаторной отвертке сопротивления и позволяет производить процедуру совершенно безопасно для человека, способствуя снижению тока до минимальных значений.

Метод определения фазы и ноля при помощи контрольной лампы

Этот способ подразумевает использование контрольной лампы для определения проводов определенного цвета в трехпроводной сети. Применять данный метод следует с особой осторожностью. 

Применение этого метода подразумевает создание контрольной лампы. Для этого в патрон вкручивается обычная лампочка. В клеммах патрона размещаются провода, на концах которых отсутствует изоляция. При отсутствии возможности создать такую конструкцию допустимо использовать традиционную настольную лампу, оснащенную электрической вилкой. Теперь для определения необходимо поочередно, по цветам присоединять провода.

Стоит отметить, что использование данного метода позволяет определить, присутствует ли среди пары проверяемых проводов фазный. А какой именно из этих двух – фаза, распознать будет непросто. Загорание контрольной лампы означает, что с высокой долей вероятности одни провод – фаза, а другой – ноль.

Отсутствие света говорит о том, что фазный провод среди проверяемых отсутствует. Хотя возможен вариант, что нет именно нуля. Поэтому применение этого метода целесообразно, скорее всего, для определения правильности монтажа и работоспособности проводки.

Определение сопротивления петли фаза-ноль

Для обеспечения нормального функционирования электрических приборов и проверки автоматов необходимо периодически проводить замеры сопротивления петли фаза-ноль. Потому как первоочередными причинами поломок осветительных приборов являются перегрузки сети и короткое замыкание. Измерение сопротивления позволяет в кратчайшие сроки выявить неисправность и предотвратить подобную ситуацию.

Далеко не все знают, что представляет собой понятие «петля фаза-ноль». Под этой фразой скрывается контур, образованный в результате соединения нулевого провода, находящегося в заземленной нейтрали. Замыкание этой электрической сети образует петлю фаза-ноль.

Измеряют сопротивление в этом контуре следующими методами:

  • падением уровня напряжения в отключенной цепи
  • падением уровня напряжения в результате сопротивления возрастающей нагрузки
  • использованием профессионального инструмента, интерпретирующего короткое замыкание в цепи

Второй способ используется чаще всего, так как отличается удобством, возможностью быстро измерить сопротивление, а также безопасностью.


Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

Для чего нужны фаза, ноль и заземление

Известно, что электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях при помощи генераторов переменного тока.

Затем, по линиям электропередач от трансформаторных подстанций электроэнергия поступает потребителям. Разберем подробнее, каким образом энергия подводится к подъездам многоэтажных домов и частным домам. Это даст понять даже чайникам в электрике, что такое фаза, ноль и заземление и зачем они нужны.

Простое объяснение

Итак, для начала простыми словами расскажем, что собой представляют фазный и нулевой провод, а также заземление. Фаза — это проводник, по которому ток приходит к потребителю. Соответственно ноль служит для того, чтобы электрический ток двигался в обратном направлении к нулевому контуру. Помимо этого назначение нуля в электропроводке — выравнивание фазного напряжения. Заземляющий провод, называемый так же землей, не находится под напряжением и предназначен для защиты человек от поражения электрическим током.

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции.

Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено. Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током.

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления.

Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей.

Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Что размыкает выключатель — фазу или ноль? | Полезные статьи

Вопрос возникает сам собой и чаще тогда, когда производится монтаж проводки своими собственными силами. Для опытных монтажников все очевидно и делают это они на «автомате». Естественно, надо понимать, что размыкаться будет тот провод выключателем, что будет подведен к нему из распаечной коробки. А значит, самое главное соединение находится именно в ней. В этой статье мы поэтапно разберемся, как правильнее выполнить подключение выключателя в осветительной сети.

А что же такое выключатель по своему назначению? Очень просто. По ГОСТ в части выключателей для бытовых электроустановок – это устройство для выключения либо отключения тока в одной или нескольких цепях. Применяются они в цепях осветительных устройств, в цепях с активной нагрузкой с коэффициентом мощности не менее 0,95 и др.  

Сначала посмотрим, что говорят о том, как подключить выключатель в цепях электроосвещения, производители электроустановочных изделий, на примере производителей Legrand и IEK.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видно из рисунков, в соответствующих разделах заводской документации на выключатели вообще никак не оговаривается, подключение каких именно проводников (фаза или ноль) разрешено к зажимам.

 

Если разобраться в сути процесса, то при любом варианте реализованной схемы освещение будет работать, хоть выключатель размыкает ноль, хоть фазу. Главное то, что есть цепь для протекания тока. Цепь рвется, пути для протекания тока нет – свет гаснет, а при включении, когда цепь замыкается – свет загорается.  

Но, тем не менее, есть существенный и основополагающий недостаток, в случае если рвется ноль на выключателе. Это – электробезопасность. Хоть и собранная система работоспособна, но получается так, что на одном из контактов светильника при отключении выключателя остается фаза. Фаза подключена к этому контакту напрямую от распаечной коробки и отключить ее локально невозможно. При замене, например, лампочки, есть неиллюзорная вероятность получить удар током в результате случайного прикосновения к этому контакту. Да и в целом снижается удобство эксплуатации домашних электросетей.

 

При замене или ремонте светильника придется отключать электропитание во всей квартире или части помещений, смотря как собрана группа электроприемников на автоматический выключатель в квартирном щитке. Да и удар током можно получить при отключенном выключателе, просто коснувшись корпуса светильника, если тот выполнен из металла. Причиной этому может быть нарушение изоляции этого самого фазного провода.

 

А что нам говорит нормативная документация? Так в п. 6.6.28. ПУЭ сказано, что в трех- или двухпроводных однофазных линиях сетей с заземленной нейтралью могут применяться однополюсные выключатели, которые при этом должны быть установлены  в цепи ФАЗНОГО провода. Хотя этот пункт справедливо больше применять в отношении автоматических выключателей, но косвенно его можно рассматривать и в отношении тех же самых бытовых переключателей. Так как основной его посыл сведен, повторимся, к электробезопасности. Стоит еще не забывать тот факт, что установка УЗО для цепей освещения не обязательна, что усугубляет последствия.

 

 

Также, в случае применения современных светодиодных светильников ненадлежащего качества или «уставших» от продолжительной эксплуатации, можно увидеть такое явление, как «мерцание». Явление это, как следствие, связано скорее всего с постоянным подключением фазы на светильник 

 

Резюмируя вышесказанное, можно без всяких оговорок и допущений утверждать, что разрываться должна только фаза на выключателе. Для этого из распаечной коробки на один контакт выключателя подается фаза от общего фазного проводника, а на второй провод от фазного контакта светильника. Соответственно, на второй контакт светильника подается «постоянный» ноль. Только в этом случае будут обеспечены необходимые нам удобство и безопасная эксплуатация домашних электрических сетей.

 

Что такое фаза, ноль и земля: объясняем простым языком

CHIPНаука

Электричество пришло в наши дома более 100 лет назад, принеся с собой такие привычные слуху термины, такие как фаза, ноль и земля. Но слышать и понимать, что это такое — совсем разные вещи. Разбираемся, как применять эти понятия на практике.

Алексей Иванов

Электрический ток — как это работает?

Из школьного курса физики каждому известно, что электрический ток может быть постоянным и переменным. К бытовым розеткам жилых помещений подведен переменный ток с напряжением 220 В.

Электрическая схема представляет собой систему потребителей тока, подключенных к источнику питания в двух точках при помощи проводника. По одному проводнику ток подается на приборы, а по другому — возвращается обратно. Тот проводник, по которому приходит питание, называется фазой, а отводящий — нулем. Заземление представляет собой защитный проводник, который служит для аварийного отведения напряжения.

Кратко формулируя:

  • Фаза — проводник, по которому подается ток.
  • Ноль — отводящий проводник, который выравнивает напряжение.
  • Земля — заземление, проводник, который не находится под напряжением и служит для аварийных ситуаций.

Если сравнивать наглядно, то представим себе бак, в который по одной трубе подается вода для наполнения, а по второй — отводится при наполнении до краев. Подающая труба сравнима с фазой, отводящая — с нулем, а бак — с прибором-потребителем. В случае неполадок с отводящей трубой бак будет продолжать переполняться, и в итоге его разорвет. Чтобы этого не случилось, в баке предусматривают третью трубу, которая аварийно отводит излишки воды в специальный резервуар. Третья труба, в данном случае, будет выполнять функцию заземления.

Фаза, ноль и земля в электроснабжении

Электропитание к потребителям поступает от трансформаторной подстанции и подается на электрощит, от которого распределяется между потребителями. В многоквартирном доме это обычно подъездный щит, от которого питание отводится на квартирные щитки. Как устроена эта система?

Как создать фильтр преобразования минимальной или нулевой фазы?

Определение подписи источника

Как правило, необработанные морские сейсмические данные лучше всего описывать как смешанную фазу, не являющуюся ни минимальной, ни нулевой фазой. В идеале ваши данные будут поставляться с записанной или смоделированной сигнатурой источника в дальней зоне, для современного сбора они, вероятно, будут смоделированы с помощью пакета, такого как Gundalf или Nucleus, в то время как в старых данных для записи сигнатуры может использоваться гидрофон в дальней зоне.

Однако сигнатуры часто теряются при архивации сейсморазведки. Если вы не можете найти сигнатуру, вы можете использовать суммированную автокорреляцию в качестве аппроксимации сигнатуры в дальней зоне.

Минимальная или нулевая фаза?

Во-первых, вы должны решить, переходите ли вы на минимальную или нулевую фазу. При принятии этого решения следует учитывать следующие моменты:

При использовании современных последовательностей обработки с контролируемой фазой преобразование в нулевую фазу на этой ранней стадии обработки может быть вариантом, если ваш поток обработки сохраняет фазу, т. е. не требует устранения коротких промежутков или аналогичных процессов, влияющих на фазу данных.

Методика создания фильтра преобразования нулевой или минимальной фазы такая же, но в целях этого примера мы сосредоточимся на создании фильтра преобразования минимальной фазы.

Импорт сигнатур дальнего поля в WAVELET

Нам необходимо импортировать предоставленную подпись дальнего поля в Claritas, которая обычно предоставляется в виде текстовых файлов ASCII или файлов SegY. Форматы ASCII из пакетов моделирования источников Nucleus или Gundalf можно вводить непосредственно в приложение Claritas WAVELET.

Другие форматы ASCII должны быть преобразованы во что-то, совпадающее с этим форматом или форматом Claritas Wavelet и читаемое утилитой Claritas xascsegy, которая может считывать текстовые форматы с одним столбцом ASCII и создавать набор данных SegY. Частота дискретизации смоделированных сигнатур, как правило, имеет более высокое разрешение, чем полученные сейсмические данные, поэтому вам потребуется повторно сэмплировать сигнатуру как часть потока обработки в WAVELET.

Приложение WAVELET можно запустить с вкладки Wavelet программы запуска Claritas. Начальная форма параметров предложит вам ввести входной файл подписи вейвлета/дальнего поля или файл WSP (параметр сеанса вейвлета).

Рекомендуется определить файл WSP, так как он позволит перезапустить сеанс вейвлета и открыть или воссоздать любые примененные промежуточные этапы/процессы.

Импортируйте сигнатуру дальнего поля, нажав новую кнопку, которая откроет форму параметров ниже:

Определите имя входного файла, формат файла и определите короткое имя для использования в приложении. После того, как вы нажмете «ОК», сигнатура дальнего поля будет загружена и отображена в приложении, отображая вейвлет, амплитудные спектры и фазовые спектры, как показано ниже:

Обработка набора данных

Теперь, когда подпись находится в приложении WAVELET, вы можете приступить к обработке набора данных, встраиванию фантома приемника и, возможно, оператору устранения пузырьков по мере необходимости, оба из которых могут быть сгенерированы в приложении WAVELET.

Приемник приемника может быть создан с помощью меню «Создать», создающего всплеск отрицательной амплитуды в периоде времени приемника-призрака. Затем вы можете свернуть это с входной подписью, получившаяся подпись с призраком отображается ниже:

Де-пузырь (оператор деконволюции) с использованием опции Decon из унарного фильтра затем свертывается с сигнатурой дальнего поля, как показано ниже:

Передискретизация вейвлета

Это идеальная точка для передискретизации вейвлета, чтобы он соответствовал частоте дискретизации сейсмических данных, к которым мы будем применять фильтр преобразования.Мы можем

  • создайте фильтр сглаживания в приложении, используя меню Unary и выбрав параметр фильтра Баттерворта.
  • определить aa-фильтр для желаемой частоты дискретизации 2 мс (сам оператор десемплирования имеет встроенные aa-фильтры, которые вы можете использовать, если хотите).
  • из опции Unary выберите опцию Resample и определите желаемую частоту дискретизации.

Генерация минимальной фазы

Теперь, когда сигнатура предварительно обработана, мы можем сгенерировать минимальный фазовый эквивалент входной сигнатуры.

Выберите оператор Minphase в меню Unary, это создаст вейвлет, который является минимальной фазой, эквивалентной передискретизированной сигнатуре дальнего поля. Ниже приведена входная сигнатура 2 мс и минимальный фазовый эквивалент:

.

Создание соответствующего фильтра

Теперь у нас есть эквивалент минимальной фазы и сигнатура, которую мы можем ввести для этих вейвлетов, чтобы создать согласующий фильтр, используя опцию бинарного MatchFilt. Затем мы сворачиваем соответствующий фильтр с подписью и подтверждаем, что результирующий вывод является минимальной фазой, как показано:

.

Экспорт результатов

Если мы довольны результатами, соответствующий фильтр можно экспортировать в виде текстового файла ASCII в формате вейвлета Claritas (. вес). Затем это может быть использовано модулем CONVCORR для преобразования полученных сейсмических данных в минимальную фазу, как показано ниже:

Учебный проект и PowerPoint с подробным описанием рабочего процесса доступны на клиентском портале Petrosys. Если вы хотите попрактиковаться в применении рабочего процесса к примеру данных, а на YouTube Claritas также есть видео, демонстрирующее выполнение рабочего процесса в этом руководстве в качестве дополнительного ресурса для наших пользователей — Приложение GLOBEClaritas Wavelet.

Если у вас есть дополнительные вопросы по этой статье или вы хотите предложить тему для нашей следующей статьи «Спросите Энди», свяжитесь с нами ниже.

Непрерывная оценка фазы для нейронной стимуляции с фазовой синхронизацией с использованием модели авторегрессии для прогнозирования сигнала

Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. Авторская рукопись; доступно в PMC 2019 30 сентября.

Опубликовано в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC6768559

NIHMSID: NIHMS1051727

Департамент психиатрии 2, Harvard MA General School, Massachusetts General School.

См. другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Нейронные колебания обеспечивают связь между областями мозга. Стимуляция мозга с замкнутым контуром пытается изменить эту активность путем стимуляции, привязанной к фазе одновременных нейронных колебаний. В случае успеха это может стать важным шагом вперед для клинической терапии стимуляцией мозга. Задача эффективных систем с фазовой автоподстройкой состоит в том, чтобы точно рассчитать фазу колебаний источника в реальном времени.Основные операции фильтрации исходного сигнала в интересующую полосу частот и выделения его фазы не могут выполняться в реальном времени без искажений. Мы представляем метод непрерывной оценки фазы, который уменьшает это искажение с помощью авторегрессионной модели для прогнозирования будущего отфильтрованного сигнала перед его прохождением через преобразование Гильберта. Этот метод превосходит опубликованные подходы к реальным данным и доступен в виде многоразового модуля с открытым исходным кодом. Мы также рассматриваем проблему компенсации фазовой характеристики фильтра и намечаем перспективные направления будущих исследований.

I. Введение

Колебательная синхронность потенциала локального поля (LFP) между областями мозга, по-видимому, коррелирует с силой связи между этими областями [1]–[3]. Управление синхронностью может изменить структуру сети и/или ее поведенческие корреляты как в экспериментальных, так и в клинических приложениях [2], [3]. Чтобы проверить это, мы должны сначала разработать методы надежной модификации колебательной синхронии.

Одним из возможных методов изменения синхронности является замкнутая стимуляция с фазовой синхронизацией.В этой парадигме импульсы стимуляции доставляются в целевую область на определенной фазе ограниченной полосы записи из исходной области. Например, в [3] Зигле и Уилсон доставляли оптические импульсы в гиппокамп крысы либо на восходящей, либо на падающей фазе локальных колебаний 4–12 Гц (тета). Даже при очень простом методе определения фазы — сопоставлении максимумов и минимумов отфильтрованного сигнала с углами 0° и 180° соответственно — парадигма производила небольшой, но значительный поведенческий эффект.Таким образом, мы предполагаем, что более гибкий и надежный алгоритм оценки фазы в реальном времени может дать еще более сильные эффекты.

В [4], Chen et al. описывают более сложный метод, который может оценивать фазу любой выборки записи в реальном времени, а не просто определять пики и впадины. Они использовали конвейер оптимизации полосы пропускания, нуль-фазовую фильтрацию, авторегрессионное (AR) прогнозирование на основе модели и преобразование Гильберта для вычисления каждой оценки фазы.Поскольку обработка должна происходить в режиме реального времени, было бы нецелесообразно повторять это вычисление для каждого образца, поэтому они использовали частоту анализа, намного меньшую, чем частота дискретизации. Для своих тестов они анализировали 10 образцов в секунду с интересующей полосой 4–9 Гц. Это позволяло по крайней мере одну оценку фазы за колебательный цикл. Чтобы определить конкретную фазу для стимуляции с учетом этих разреженных оценок, они также оценили мгновенную частоту (IF) из выходных данных преобразования Гильберта и использовали это для прогнозирования будущего времени, в которое колебание достигнет целевой фазы.

Алгоритм в [4] имеет более высокое фазовое разрешение, чем [3], но жертвует временным разрешением, поскольку он анализирует только одну выборку за период оценки. Используя параметры из [4], идентифицированная фаза может предшествовать целевой фазе данного цикла на целых 100 мс (0,9 цикла). Поскольку частотные характеристики LFP могут быть очень динамичными, правильная временная задержка для достижения целевой фазы становится менее определенной по мере увеличения углового расстояния, которое необходимо пройти. Это добавляет неопределенности к конечной фазе стимуляции, даже если предполагаемая фаза является точной.Наш алгоритм, основанный на [4] и представленный ниже, эффективно выводит фазу для каждой входной выборки («непрерывно»), позволяя уменьшить задержку стимуляции и, таким образом, повысить точность.

Даже если после оценки фазы не добавляется зависящая от фазы задержка, еще одним источником дисперсии фазы стимуляции в реальных системах является задержка передачи, определяемая как общее время, прошедшее между записанным образцом, запускающим стимуляцию, и самим импульсом. Например, стандартное отклонение этой задержки в [3] составляло около 7 мс или более 30° при их максимальной частоте 12 Гц.Чтобы свести к минимуму дисперсию задержки передачи, мы сравнили метки времени фазовых событий с часами выборки в нашей процедуре стимуляции, что позволило компенсировать задержку передачи.

II. Методы

A. Проверка алгоритма и сбор данных

Наборы данных LFP были собраны с помощью электрофизиологической системы Open Ephys [5] с частотой дискретизации 30 кГц (). Во время 30-минутных сеансов мы регистрировали LFP из инфралибической коры (IL) и базолатеральной миндалины (BLA) самцов крыс Long-Evans (Charles River Laboratory, MA).Мы стимулировали BLA с помощью сбалансированных по заряду двухфазных импульсов (ширина импульса: 90 мкс и амплитуда импульса: 100 мкА) примерно один раз в секунду, привязанных к фазе 4–8 Гц IL LFP, используя базовую оценку фазы, описанную ниже. Все процедуры с участием животных моделей были одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных.

Второй пример необработанных данных и данных LFP с нулевой фазой, отфильтрованных в тета-диапазоне, записанных с IL (a) и соответствующих наземных (GT) фаз и оценок фазы с частотной коррекцией и без нее (b).

B. Наземная фаза истинности в автономном режиме

Мы получили наземную истинную фазу, используя метод фильтра-Гильберта [6]. Во-первых, мы отфильтровали по нулевой фазе каждый полный необработанный набор данных («filtfilt» MATLAB), используя полосовой фильтр Баттерворта 2-го порядка с частотами среза 3 дБ при 4 и 8 Гц (). Мы получили фазу ϕ( t ) в каждый момент времени t из комплексного аналитического сигнала z ( t ), определенного через отфильтрованный сигнал x ( t ), его преобразование Гильберта H { x ( t )} и воображаемая единица j :

z(t) = x(t) + jH {x(t)}

(1)

Обратите внимание, что мгновенная частота ω( t ), используемая ниже, может быть определена как наклон развернутой фазы:

ω(t)=ϕuw(t+1)−ϕuw(t)

(3)

Развернутая фаза ϕ uw ( t ) представляет собой фазу ϕ( t ), в которой каждое различие между образцами, превышающее π радиан по величине, заменяется его наименьшим эквивалентом по модулю 2π.

C. Непрерывный оценщик фазы в реальном времени

Наш базовый алгоритм фазы в реальном времени эффективно адаптирует автономный алгоритм для работы причинно-следственной связи с дополнительными шагами для уменьшения искажений. Во-первых, вместо нуль-фазовой фильтрации мы просто применили тот же полосовой фильтр Баттерворта только в прямом направлении (например, используя функцию «фильтр» при моделировании в MATLAB). Мы обнаружили, что это менее подвержено ошибкам, чем метод кратковременной нуль-фазовой фильтрации, использованный в [4], но дальнейшее обсуждение см. ниже.

Во-вторых, мы адаптировали шаг преобразования Гильберта для работы без искажений с короткими буферами текущих данных, содержащих около 160 выборок за итерацию. Поскольку преобразование Гильберта и, следовательно, фаза через аналитический сигнал основаны на разложении Фурье, его вход должен быть достаточно длинным, чтобы зафиксировать колебательные характеристики сигнала. Кроме того, поскольку дискретное преобразование Фурье предполагает периодический сигнал, скачок между началом и концом последовательных сегментов данных создает искажение края на обоих концах выходного сигнала преобразования. Поэтому, чтобы вывести точную фазу для самых последних выборок на каждой итерации анализа, мы должны дополнить текущие данные как прошлыми, так и прогнозируемыми будущими отфильтрованными данными. Чен и др. использовал модель AR для прогнозирования, и мы использовали ту же стратегию.

Мы использовали входной буфер Гильберта, содержащий в общей сложности 8192 выборки, что охватывает около 1,1 цикла колебаний с частотой 4 Гц при нашей частоте выборки 30 кГц. Из них, если было n текущих выборок, 7168– n первых выборок были из прошлых данных, а 1024 последних выборки были предсказанными будущими данными.Чтобы предсказать будущие выборки, мы применили модель AR (20):

х[t]=∑k=120αkx[t−k],

(4)

где α 1 , …,α 20 — параметры модели. Мы выбрали 20 в качестве модельного порядка на основе оптимального порядка, найденного в [4]; однако позже мы обнаружили, что использование порядка 3 дало аналогичные результаты. Мы не подгоняли модель на каждой итерации; скорее, асинхронный поток обновлял его каждые 50 мс в прошлой и текущей частях последнего входного буфера Гильберта.Мы использовали метод решетки Бурга для подбора модели AR.

После заполнения входного буфера Гильберта фаза оценивалась как в автономном алгоритме (1–2). Фазы текущих временных точек были извлечены из более длинного буфера, преобразованы в градусы и прошли последний этап «коррекции сбоев» перед планированием стимуляции. Коррекция сбоев устранила короткие отрицательные фазовые отклонения на краях буфера и большинство скачков более чем на 180° (кроме обычных накруток фазы на впадинах волн).Пример окончательной расчетной фазы показан на .

D. Обнаружение фаз и планирование стимуляции

Чтобы свести к минимуму вариации фаз стимуляции, мы соединили анализатор непрерывной фазы с программой стимуляции, которая выравнивала двустороннюю задержку. Эта программа получала программные события от графического интерфейса Open Ephys каждый раз, когда предполагаемая фаза пересекала определенный порог. Затем он измерил задержку в реальном времени, сравнив временные метки событий со счетчиком, привязанным к часам выборки сбора данных.Каждый запуск с обратной связью состоял из начального периода измерения задержки продолжительностью около 5 минут, за которым следовал 30-минутный сеанс стимуляции.

В течение периода измерения программа стимуляции получала события и поддерживала текущий максимум задержки между получением и получением данных. Эта задержка была переменной из-за буферизации USB и программного обеспечения в системе сбора данных, но большие всплески задержки были редкостью. Как только выяснилось, что текущий максимум превышает задержку большинства событий, мы заблокировали этот максимум, чтобы предотвратить его изменение во время сеанса стимуляции.Мы также иногда добавляли до 30 выборок (1 мс) дополнительной задержки для защиты от неожиданного увеличения в будущем. Наконец, мы преобразовали эту общую «целевую» задержку в градусы на частоте 6 Гц и установили порог фазового события равным целевой фазе за вычетом этого смещения. Типичное смещение составляло 65°.

Во время сеанса стимуляции мы стимулировали не чаще одного раза в секунду. Каждый раз, когда программа стимуляции получала событие, она ждала, пока текущая задержка не станет больше или равна целевой задержке, прежде чем запускать импульс.Каждый раз, когда срабатывал импульс, мы отправляли цифровое событие обратно в программное обеспечение для сбора данных. Затем мы использовали разницу временных меток между событиями пересечения порога и стимуляции для анализа задержки.

E. Оценщик фазы с частотной коррекцией

Хотя мы добились ограниченного успеха с использованием фильтрации нулевой фазы в оценщике фазы в реальном времени, мы исследовали другие методы компенсации фазового искажения, вызванного фильтрацией причинно-следственной связи. Нашим предпочтительным подходом была коррекция, основанная на известной фазовой характеристике фильтра.Мы оценили ПЧ в реальном времени, применив (3), определили соответствующую фазовую характеристику фильтра, затем вычли эту поправку из оценки фазы непосредственно перед этапом коррекции помех.

Мы создали прототип этого метода в MATLAB и протестировали его на записанных данных. Затем для улучшения его характеристик мы внесли три модификации. Во-первых, чтобы сбалансировать плавность конечной фазы с точностью, мы усреднили ПЧ в каждом буфере. Во-вторых, мы модифицировали входной буфер Гильберта, удлинив его в 2 раза и изменив количество прогнозируемых данных таким образом, чтобы текущие точки попадали в центр преобразования.Это было важно, потому что краевые искажения преобразования Гильберта резко влияют на ПЧ, вызывая широкие колебания, амплитуда которых увеличивается с расстоянием от центра буфера и в целом уменьшается с длиной буфера. Наконец, мы обнаружили, что деление поправочного коэффициента на 2 перед его применением улучшило результаты (возможно, за счет смягчения эффекта экстремальных значений). Пример окончательной скорректированной оценки фазы показан на , а его производительность резюмирована на .

ТАБЛИЦА I.

Статистические данные расчетной фазовой ошибки относительно наземной истины

Метод Среднее значение ± 95% ДИ Цирк. Дисперсия
Шалл и Уилсон [3] A -14.18 ± 0,43 ° 9 0.5421
Chen et al. [4] б −5,43 ± 0,47° 0,5390
[4], без оптимизации полосы пропускания34 ± 0,52 ° 0.5817 0.5817
Наш метод (База) -2. 56 ± 0,01 ° 9 0.4978
Наш метод + фазовая коррекция -1.75 ± 0,01 ° 0,4584
9024 III. Результаты

Для оценки эффективности фазовой синхронизации мы измерили круговое среднее и отклонение фазовых ошибок в реальном времени от истинного или целевого. Поскольку к цели обычно можно применить угловое смещение, чтобы минимизировать среднюю фазовую ошибку, дисперсия обычно является более значимой мерой качества.Однако для методов, которые идентифицируют только определенные фазы, например, в [3], который обнаруживает только пики и впадины, точность фазы стимуляции сильно зависит от целевой фазы. Хотя добавление задержки стимуляции все еще может уменьшить среднюю ошибку, это произойдет за счет увеличения дисперсии.

Ошибка фазовой синхронизации возникает из двух основных источников: оценки фазы и процесса планирования и проведения стимуляции. Мы предположили, что непрерывная оценка уменьшит дисперсию ошибки, связанной с планированием.Ниже мы сравниваем наш метод с реализациями [3] и [4] для обоих типов ошибок. Из наших десяти экспериментальных сессий пять с наименьшей дисперсией обоих типов фазовой ошибки включены в анализ, всего семь сессий.

A. Точность оценки фазы

Ошибка оценки фазы сравнивает фазы 4–8 Гц, оцененные каждым алгоритмом, с истинной величиной, без учета планирования стимуляции или задержки передачи. Для всех методов мы исключили из результатов выборки, которые могли совпадать с артефактами стимуляции.На основании визуального осмотра это привело к отбрасыванию 1 мс, предшествующей каждому цифровому маркеру стимуляции. Кроме того, поскольку [3] и [4] не являются непрерывными оценками, каждая из них выводит только фазу, соответствующую небольшому подмножеству оставшихся выборок: пики и впадины для [3] и десять равномерно распределенных выборок в секунду для [4].

показывает среднюю и круговую дисперсию (в диапазоне от 0 до 1) ошибки каждого метода; сравнивает наш результат с [4]. Наш базовый метод оценивает фазы в среднем более точно и с меньшей дисперсией, чем оба опубликованных метода.Добавление фазовой коррекции дополнительно снижает абсолютную среднюю ошибку на 32% и дисперсию на 7,9%.

Ошибка наших оценок фаз с использованием частотной коррекции (а) и фаз стимула (б) по сравнению с алгоритмом в [4].

B. Точность фазы стимуляции

Ошибка фазы стимуляции для каждого метода определяется как угловое расстояние от целевой фазы наземных фаз, на которых стимуляция либо происходила (для нашего базового метода), либо должна была произойти (для другого метода). , имитационные методы).Для [3] мы определили целевую фазу так же, как и обнаруживаемую фазу, хотя это несколько произвольный выбор, поскольку Сигл и Уилсон стремились только к стимуляции в какой-то момент полупериода после каждого обнаруженного пика или впадины. Целевая фаза для [4] всегда была 0°, а для нашего метода 180° для шести сеансов и 0° для другого.

Время стимуляции для [4] основано на их формуле [4, экв. (11)], который использует текущую фазу и ПЧ для предсказания будущей фазы. Хотя Чен и соавт. не тестировали свой алгоритм в системе реального времени, мы предполагаем, что любая реализация позволит точно определить время в соответствии с этой формулой. Напротив, метод в [3] не определяет точное время стимуляции, но авторы включают гистограмму задержек стимуляции [3, рис. 3C]. Мы смоделировали этот процесс задержки с помощью гамма-распределения (форма = 8, масштаб = 2,5) и добавили из него случайным образом выбранные значения к каждому времени выборки, чтобы получить моделируемое время стимуляции.

показывает статистику ошибок фазы стимуляции; сравнивает нашу базовую ошибку стимуляции с [4].Наш метод измеряет время стимуляции в среднем ближе к целевой фазе и с меньшей дисперсией, чем оба опубликованных метода. Хотя метод Сигла и Уилсона также обеспечивает относительно низкую дисперсию, его эффективность сильно зависит от целевой фазы, как обсуждалось ранее. Обратите внимание, что наша дисперсия фазовой ошибки увеличилась только на 24% между оценкой и стимуляцией, по сравнению с увеличением на 48% для [4], даже несмотря на то, что их формула планирования стимуляции учитывает мгновенную частоту, а наша – нет.

ТАБЛИЦА II.

Статистика ошибки фазы стимуляции относительно цели

Метод Среднее ± 95% ДИ Цирк. Дисперсия
Шалл и Уилсон [3] A 56,75 ± 0,56 ° 5 0. 6344
Chen et al. [4] B 9 -10258 -10258 -10,85 ± 1,13 ° 9 0,7973
[4], Нет оптимизации пропускания B -18.IV. Обсуждение

Стимуляция с обратной связью — многообещающий метод изменения нейронной связи, но привязка стимуляции точно к фазе колебаний LFP была проблемой. Сигл и Уилсон показали, что даже грубой фазовой синхронизации может быть достаточно, чтобы вызвать заметные изменения в поведении. Тем не менее, точная и аккуратная блокировка, вероятно, будет значительно более эффективной и позволит нам изучить специфические эффекты мелкозернистых манипуляций на направленную связность и когерентность. Представленный здесь метод оценки непрерывной фазы позволяет ориентировать стимуляцию на любую фазу и улучшает опубликованные алгоритмы как в отношении оценки фазы, так и ошибки фазы стимуляции. Кроме того, он реализован в программном обеспечении с открытым исходным кодом, бесплатно доступном для использования с системой Open Ephys на нашей странице GitHub, https://github.com/tne-lab.

Тем не менее, есть еще много возможностей для улучшения точности фазовой синхронизации. Большая часть дисперсии ошибок в нашей базовой оценке фазы возникает из-за переменной фазовой характеристики полосового фильтра в зависимости от частоты ().Хотя точный частотный спектр в конкретной точке нестационарного сигнала не может быть определен, особенно в системе реального времени, все же можно попытаться приблизительно компенсировать фазовую характеристику фильтра. Нашей основной попыткой сделать это была коррекция на основе мгновенной частоты, которая действительно улучшает базовую оценку, но лишь незначительно. В рамках применения частотной коррекции к базовой фазе будущая работа должна быть сосредоточена на дальнейшем изучении проблемы оценки локальной частоты, чтобы найти меру, которая дает наилучшие результаты после коррекции.Например, два метода, представленные в [7], могут дать более точные причинно-следственные оценки мгновенной частоты.

Влияние причинной фильтрации на ошибку оценки фазы по сравнению со всеми другими изменениями, необходимыми для работы в реальном времени. (а) Разница между фазой постобработки с каузальной и нулевой фильтрацией. (b) Разница между фазой в реальном времени и фазой постобработки с фильтрацией причин.

Другие стратегии также могут быть более эффективными для уменьшения фазовых искажений от фильтрации.Следующие два, вероятно, заслуживают дальнейшего изучения:

A. Фильтрация нулевой фазы

В отличие от [4], наша фазовая оценка не использует фильтрацию нулевой фазы перед преобразованием Гильберта. Мы протестировали шаг нулевой фазы фильтрации, но возможность прогнозировать будущие данные, начиная с самой последней точки времени (без проблемы искажения краев) при прямой фильтрации, перевешивает уменьшенное фазовое искажение, которое нулевая фаза производит за пределами краев буфера. Кроме того, при обучении моделей дополненной реальности на наших буферах с нулевой фазой мы обнаружили, что прогнозы часто растут без ограничений.Тем не менее, будущая работа должна четко установить, может ли включение фильтрации нулевой фазы каким-либо образом улучшить результаты базовой оценки.

B. Оптимизация полосы пропускания

Фазовые характеристики полосовых фильтров с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ) (таких как фильтры Баттерворта) ближе всего к 0 вблизи центра полосы пропускания. Таким образом, среднее абсолютное фазовое искажение, вызванное фильтрацией, может быть уменьшено, если полоса пропускания периодически центрируется на доминирующей частоте интересующего сигнала.Эта центральная частота может быть оценена различными методами, включая причинно-следственную ПЧ (3) и алгоритмы на основе Фурье.

Чен и др. сузить полосу пропускания с 4 до 9 Гц на каждой итерации, чтобы включить только частоты пиковой мощности, используя оценку спектральной плотности мощности на основе модели AR [4]. Этот шаг уменьшает дисперсию оценки фазы на 7,3% и дисперсию фазы стимуляции на 1,7% и перемещает среднюю фазу стимуляции на 42% ближе к цели (–). Поскольку фазовые характеристики полосовых БИХ-фильтров увеличиваются по крутизне обратно пропорционально ширине полосы пропускания, лучшей стратегией может быть простое смещение полосы пропускания без ее сужения, если только не возникает проблемы с загрязнением колебаниями на близких частотах.Как и в случае с прямой фазовой коррекцией на основе частоты, будущая работа также должна быть сосредоточена на поиске наилучшей локальной метрики частоты для обновления полосы пропускания.

Благодарности

Исследования поддерживаются программой MGH-MIT Grand Challenges, Фондом исследований мозга и поведения, Фондом биполярного расстройства Harvard Brain Initiative при поддержке Кента и Лиз Даутен и Национальным институтом психического здоровья.

Ссылки

[1] Likhtik E, Stujenske JM, Topiwala MA, Harris AZ и Gordon JA, «Префронтальный захват активности миндалевидного тела сигнализирует о безопасности при выученном страхе и врожденной тревоге», Nat. Неврологи, том. 17, нет. 1, стр. 106–113, янв. 2014. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar][2] Каралис Н. и др., «Колебания 4 Гц синхронизируют цепи префронтальной миндалины во время страха», Nat. Неврологи, том. 19, нет. 4, стр. 605–612, апр. 2016. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar][3] Сигл Дж. Х. и Уилсон М. А., «Улучшение функций кодирования и поиска с помощью манипуляций с гиппокампом, специфичных для тета-фазы», ​​eLife, vol. 3 июля. 2014, ст. нет. е03061. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar][4] Чен Л.Л., Мадхаван Р., Рапопорт Б.И. и Андерсон В.С., «Обнаружение колебаний мозга в реальном времени и стимуляция с фазовой синхронизацией с использованием авторегрессионной спектральной оценки и прогнозирования временных рядов вперед» », IEEE Trans.Биомед. англ., том. 60, стр. 753–762, март. 2013. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar][5] Siegle JH, López AC, Patel YA, Abramov K, Ohayon S, and Voigts J, «Open Ephys: платформа с открытым исходным кодом для многоканальная электрофизиология», J. Neural Eng, vol. 14, нет. 4 июня. 2017. [PubMed] [Google Scholar][6] Коэн М.Х., «Полосовая фильтрация и преобразование Гильберта», в анализе данных нейронных временных рядов, 1-е изд. Кембридж, Массачусетс, США: MIT Press, 2014, гл. 14, стр. 175–193. [Google Scholar][7] Хуанг Н., Ву З., Лонг С., Арнольд К., Чен Х. и Бланк К. «О мгновенной частоте», Adv.Адаптировать. Анализ данных, том. 1, нет. 2, стр. 177–229, апр. 2009. [Google Scholar]

Выберите систему аутентификации

УВЕДОМЛЕНИЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Это федеральный компьютер (и/или он напрямую подключен к локальной сети Fermilab), который является собственностью правительства Соединенных Штатов. Он предназначен только для авторизованного использования. Пользователи (авторизованные или неавторизованные) не имеют явных или неявных ожиданий конфиденциальности.

Любое или все использование этой системы и всех файлов в этой системе может быть перехвачено, отслежено, записано, скопировано, проверено, проинспектировано и раскрыто уполномоченному органу, Министерству энергетики и сотрудникам правоохранительных органов, а также уполномоченным должностным лицам других агентств, как отечественных, так и зарубежных. Используя эту систему, пользователь соглашается на такой перехват, мониторинг, запись, копирование, аудит, проверку и раскрытие информации по усмотрению уполномоченного сайта или персонала Министерства энергетики.

Несанкционированное или ненадлежащее использование этой системы может привести к административным дисциплинарным взысканиям, гражданским и уголовным санкциям. Продолжая использовать эту систему, вы подтверждаете, что ознакомлены с этими условиями использования и согласны с ними. ВЫЙТИ НЕМЕДЛЕННО, если вы не согласны с условиями, изложенными в этом предупреждении.

С политикой и правилами Fermilab для вычислений, включая надлежащее использование, можно ознакомиться по адресу http://www.fnal.gov/cd/main/cpolicy.html.


Внешние пользователи (CERN, DOE и т. д.)

Начните здесь

Вы можете выбрать любой из следующих вариантов для доступа к приложению с поддержкой SSO

Имя пользователя и пароль для служб — по умолчанию

Локальная система Fermi Windows — рекомендуется для пользователей,
– находятся на месте (или вошли в VPN) и
— использовать компьютер Windows в домене FERMI (включая подавляющее большинство компьютеров Windows, принадлежащих Fermilab) и – используйте браузер Internet Explorer, Edge или Chrome

Kerberos (FERMI или FNAL) — рекомендуется для пользователей,
– находятся на месте (или вошли в VPN) и
— используйте компьютер Mac или Linux/Unix и
— используйте браузер, настроенный для аутентификации Kerberos и
— иметь действующий билет Kerberos от FNAL. GOV или мир FERMI.WIN.FNAL.GOV

Сертификат Fermilab CILogon — рекомендуется для пользователей,
– использовать пароль или иным образом защищенное устройство или компьютер, который не используется совместно с другими и
– использовать любой браузер на любой операционной системе, включая мобильные и
— импортировать в браузер сертификат CILogon Basic CA, полученный с использованием учетных данных Fermilab.

Узнать о фазе G0 | Chegg.com

Клеточный цикл регулируется тремя основными контрольными точками: G1/S, G2/M и контрольной точкой веретена.G1/S является основной и наиболее важной точкой ограничения/решения в клеточном цикле. Это обеспечивает сигнал «GO» или «Stop» для продолжения или прекращения клеточного цикла. Когда клетки получают сигнал «старт» от Контрольная точка G1/S, клетки обычно делятся и производят дочерние клетки. Если он не получает этот сигнал, происходит остановка клеток, и клетки переходят из фазы G1 в фазу G0. Клетки входят в фазу G0 временно или постоянно, в зависимости от их типа и функции.

  • Некоторые клетки, такие как клетки сердца, после созревания не подвергаются клеточному делению, но выполняют другие клеточные функции.

  • Многоядерные клетки не подвергаются цитокинезу.

  • Для поддержания нормального количества клеток клетки переходят в фазу G0, чтобы временно или навсегда прекратить клеточное деление.

  • Некоторые клетки переходят в фазу G0, чтобы войти в период временного покоя

  • Мутации могут привести клетки к переходу на эту стадию, чтобы дать клеткам время исправить дефект перед клеточным делением.

  • Раковые клетки не вступают в эту фазу G0, поскольку они быстро растут и размножаются

  • Постоянно дифференцированные и специализированные клетки будут выполнять только специализированные функции, такие как передача сигналов нейронами, хранение углеводов в печени и т. д., и не будут выполнять пролиферативные функции. Особенности клеток в фазе G0 следующие:

  • Покоящиеся клетки выполняют метаболические функции и содержат соединения, богатые энергией.

  • Это резервные клетки, потому что они могут вернуться в клеточный цикл, когда это необходимо при благоприятных условиях.

  • Клетки являются зрелыми и дифференцированными, не подвергаются дальнейшему росту или дифференцировке.

  • Некоторые специализированные клетки, такие как клетки печени, находящиеся в состоянии покоя, могут возвращаться к клеточному циклу при получении соответствующих сигналов. Однако мышечные и нервные клетки, которые уже специализированы, останавливаются в фазе G0 и не могут войти в клеточный цикл для деления.

В фазу G0 вступают нервные, сердечные, кроветворные, многоядерные клетки и паренхиматозные клетки печени и почек.

Клетки в фазе G0 могут быть o Покой: обратимая стадия покоя. Клетки метаболически активны. Они непролиферативны, но могут размножаться при стимуляции факторами роста.

o Старение: необратимая стадия. Постоянно нефункционирующие клетки. Они непролиферативны и навсегда выбывают из клеточного цикла.Раковые клетки подвергаются старению и самоуничтожению, входя в фазу G0.

o Терминально дифференцированные или специализированные: необратимая стадия покоя. Клетки выполняют только специализированные функции и не могут размножаться.

версия 1.0 выпущена 29.01.99

Содержимое


Введение

Сейсмические данные часто преобразуются в нулевую фазу для улучшения разрешения и облегчения интерпретации.

вернуться к содержанию


Определение терминов и допущений

В определенной степени это зависит от используемого метода, но большинство методов предполагают, что входные (обычно) мигрированные данные имеют минимальную фазу.

вернуться к содержанию


Типы преобразования нулевой фазы

Обычно применяются несколько методов преобразования нулевой фазы.

  1. Наиболее распространенным методом является так называемый статистический подход. Здесь окно входных данных определяется вокруг целевой области. Среднее значение автокорреляции окна берется и используется для определения вейвлетов с минимальной фазой и нулевой фазы, которые имеют тот же амплитудный спектр, что и входные данные. Затем строится оператор, который преобразует вейвлет с минимальной фазой в вейвлет с нулевой фазой, и этот оператор затем применяется к сейсмическим данным.Можно извлечь несколько окон и сравнить результаты с синтетическими сейсмограммами для обеспечения точности. Это простейший метод преобразования нулевой фазы, который часто улучшает разрешение и привязку скважин и является хорошим эталонным тестом. Для разведки это может быть очень эффективным. Кроме того, этот метод может применяться большинством подрядчиков без дополнительных затрат или временных задержек.
  2. Для улучшения привязки скважин может быть применено простое чередование фаз. По целому ряду малопонятных причин современный набор 3D сейсмических данных часто ближе к нулевой фазе, чем к минимальной фазе, поэтому этот метод часто хорошо работает в пределах погрешности.
  3. Преобразование вейвлета, извлеченного вокруг морского дна. Shell UK в настоящее время использует этот метод в сочетании с инверсной фильтрацией добротности. Этот метод может быть очень диагностическим для глубоководных данных или данных, полученных с короткими смещениями вблизи трассы, в которых донный вейвлет не загрязнен преломлениями.
  4. Моделирование исходной подписи. Этот метод использовался Shell в течение многих лет. Сигнатура источника была смоделирована для прохождения через различные этапы обработки, результирующий вывод был преобразован в нулевую фазу, и оператор был применен к сейсмическим данным. Этот метод может привести к непредсказуемым результатам.
  5. Извлечение вейвлета из сейсморазведки с использованием каротажа для определения фазы. Этот тип процесса может быть выполнен с помощью программного обеспечения Geoquest, в Hampson-Russell Strata и в LogM.


Приложения после стека

Большинство преобразований с нулевой фазой выполняется после миграции, хотя некоторые люди предпочитают данные с нулевой фазой для повышения разрешения во время выбора скорости.

вернуться к содержанию


Фаза G0 клеточного цикла — видео и стенограмма урока

Клеточный цикл

Клеточный цикл является одним из наиболее важных процессов, происходящих в любом организме. Каждый организм состоит из клеток. У каждого организма есть так называемый жизненный цикл, в котором организм рождается, осуществляет свои жизненные процессы, а затем умирает. Каждая клетка в организме имеет аналогичный жизненный цикл, называемый клеточным циклом. В течение клеточного цикла рождается или дублируется клеток, они осуществляют свои жизненные процессы и затем умирают. Но что делает клетка, когда она не создает дубликатов или копий самой себя? Клетка входит в так называемую фазу G0.

Клетка всю свою жизнь проводит в одной из трех стадий: интерфазе, митозе и G0. Интерфаза представляет собой набор шагов, которые проходит клетка при подготовке к митозу. Митоз — это процесс, через который проходит клетка, чтобы разделить или создать собственную копию.G0 — это фаза, в которой клетка проводит большую часть своей жизни, и ей посвящена оставшаяся часть нашего урока.

Фаза G0

Фаза G0 часто называется фазой покоя. Фаза G0 — это фаза клеточного цикла, в которой клетка не делится и не готовится к делению; следовательно, он находится в фазе покоя. Клетка вступает в эту фазу после завершения деления или дублирования (митоза). Клетки входят в фазу G0 на разное время, а некоторые клетки входят в фазу G0 и остаются в ней навсегда. Некоторыми примерами клеток, которые входят в G0 и остаются навсегда, являются нервные клетки и клетки сердца. Это связано с тем, что после достижения зрелости нервные и сердечные клетки больше не делятся, поэтому они остаются в фазе G0. Другие клетки входят в фазу G0 и выходят из нее в зависимости от потребностей организма. Когда ткани повреждены, например, когда вы упали и порезались в детстве, клетки в областях повреждения выйдут из фазы G0 и перейдут к митозу. Поврежденные клетки будут заменены. Клетки также покидают фазу G0 и вступают в митоз, когда организму необходимо расти.

Итоги урока

Во время клеточного цикла клетки рождаются или размножаются, осуществляют свои жизненные процессы, а затем умирают. Клетка всю свою жизнь проводит в одной из трех стадий: интерфазе, митозе и G0. Интерфаза представляет собой набор шагов, которые проходит клетка при подготовке к митозу. Митоз — это процесс, через который проходит клетка, чтобы разделить или создать собственную копию. Фаза G0 — это фаза клеточного цикла, в которой клетка не делится и не готовится к делению; это в фазе покоя.Клетка вступает в эту фазу после завершения деления или дублирования (митоза).

Индикатор сдвига нулевой фазы – испытания и измерения


Испытания и измерения

На рисунке выше показана схема, предназначенная для индикации фазы совпадение (нулевой фазовый сдвиг) между входом и выходом фазовращателя. Эта схема может функционировать как калибратор переменных фазовращателей. На совпадение фаз указывает напряжение нуль показан на вольтметре, управляемом схемой.

В схеме использованы полевые транзисторы. Транзистор Q 3 работает как повторитель источника, а Q 1 и Q 2 образует дифференциальный усилитель. На нагрузке появляется дифференциальное напряжение резистор в стоке Q 1 при одновременных входах к воротам и источнику. Затвор управляется выходом фазовращателя, в то время как входной сигнал источника берется со входа фазовращателя через Q 2 . Регулировка усиления напряжения затвора обеспечивается 10-оборотным потенциометром. Р 2 . Дифференциальное напряжение, создаваемое на стоке Q 1 , приводит в движение истоковый повторитель, который обеспечивает выход на внешний вольтметр.

Был выбран полевой транзистор. потому что выгодно, чтобы клеммы ввода-вывода фазовращателя оставались изолированные. Главное требование к дизайну для корректной индикации фазового совпадения является то, что строб и исходные каналы ввести равные фазовые сдвиги во всем рабочем диапазоне частот.Фаза сдвиг в канале затвора имеет тенденцию быть больше на более высоких частотах, потому что емкости затвора Q 1 относительно земли. Поправку на разницу емкостей вносят с нагрузочной сетью (100 Ом параллельно с 1 нФ) в цепи затвора Q 1 . Компенсация достигается в диапазоне частот от 1 кГц до 700 кГц; несовершенный Компенсация указывается изменением нуля в зависимости от частоты, когда оба входа питаются от постоянного напряжения, общего источника.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.