Цветовая маркировка нуля и фазы: Какого цвета провода фаза ноль земля

Буквенные обозначения фазы и нуля. Цветовая маркировка проводов

Те, кто хоть раз в жизни имели дело с электропроводами, не могли не обращать внимания, что кабели всегда имеют разный цвет изоляции. Придумано это не для красоты и яркой окраски. Именно благодаря цветовой гамме в одежде провода легче распознавать фазы, заземление и нулевой провод. Все они имеют свойственную им окраску, что во много раз делает удобной и безопасной работу с электропроводкой. Самое главное для мастера – это знать, какой провод каким цветом должен обозначаться.

Цветовая маркировка проводов

При работе с электропроводкой максимальную опасность представляют провода, к которым подключена фаза. Соприкосновение с фазой может привести к летальному исходу, поэтому для этих электропроводов выбраны самые яркие, например, красный, предупреждающие цвета.

Кроме того, если провода маркированы разными цветами, то при ремонте той или иной детали можно быстрее определить какие именно из пучка проводов необходимо проверить в первую очередь, и которые из них наиболее опасны.

Чаще всего для фазных проводов используется следующая расцветка:

• Красные;
• Черный;
• Коричневый;
• Оранжевые;
• Сиреневые,
• Розовые;
• Фиолетовые;
• Белый;
• Серые.

Именно в эти цвета могут быть окрашены фазные провода. Вы сможете проще разобраться с ними, если исключите нулевой провод и землю. Для удобства, на схеме изображение фазного провода принято обозначать латинской литерой L. При наличии не одной фазы, а нескольких, к букве должно быть добавлено численное обозначение, которое выглядит так: L1, L2 и L3, для трехфазных в 380 В сетях. В некоторых исполнениях первая фаза (масса), может быть обозначена буквой A, вторая – B, а уже третья – C.

Какого цвета провод заземления

В соответствии с современными стандартами, проводник заземления должен иметь желто-зеленый цвет. С виду он похож на желтую изоляцию, на которой имеются две продольные ярко-зеленые полосы. Но встречается иногда и окраска из поперечных зелено-желтых полос.

Иногда, в кабеле могут иметься только ярко-зеленые или желтые проводники. В данном случае «земля» будет обозначаться именно таким цветом. Соответствующими цветами она же будет отображаться и на схемах. Чаще всего инженеры рисуют из ярко зелеными, но иногда можно заметить и желтые проводники. Обозначают на схемах или приборах «землю» латинскими (на английском) буквами PE. Соответственно этому маркируются и контакты, куда «земляной» провод нужно подключать.

Иногда специалисты называют заземляющий провод «нулевым и защитным», но не стоит путать. Если вы увидите такое обозначение, то знайте, что это именно земляной провод, а защитным его называют потому, что он что снижает риск удара током.

Ноль или нейтральный провод имеет следующий цвет маркировки:

• Синий;
• Голубой;
• Синий с белой полоской.

Никакие цвета в электрике для маркировки нулевого провода не используются. Таким вы его найдете в любом, будь то трехжильном, пятижильном, а может и с еще большим количеством проводников. Синим и его оттенками обычно рисуют «ноль» на различных схемах. Профессионалы называют его рабочим нулем, потому, что (чего нельзя сказать о заземлении), участвует в электропроводке с питанием. Некоторые, при прочтении схемы называют его минус, в то время как фазу все считают «плюс».

Как проверить подключение проводов по цветам

Цвета проводов в электричестве придуманы для того, чтобы ускорить идентификацию проводников. Однако, полагаться лишь только на цвет опасною, ведь какой-либо новичок, или безответственный работник из ЖЗК-а, мог подключить их неправильно. В связи с этим, перед тем, как приступить к работам, необходимо удостовериться правильности их маркировки или подключения.

Для того, чтобы выполнить проверку проводов на полярность, берем индикаторную отвертку или мультиметр. Стоит заметить, что с отверткой на много проще работать: когда вы прикасаетесь к фазе загорается вмонтированный в корпус светодиод.

Если кабель двухжильный, тогда проблем практически нет- вы исключили фазу, значит второй проводник, который остался, это ноль. Однако часто встречаются и трехжильные провода. Здесь уже для определения вам понадобиться тестер, или мультиметр. При их помощи так же не сложно определить, какой проводов фазный (плюсовой), а какой – нулевой.

Делается это следующим образом:

• На приборе выставляется переключатель таким образом, чтобы выбрать шакалу более 220 В.
• Затем нужно взять в руки два щупа, и держа их за пластиковые ручки, очень аккуратно дотрагиваемся стержнем одного из щупов к найденному проводу-фазе, а второй прислоняем к предполагаемому нулю.
• После этого на экране должно будет высветиться 220 В, или то напряжение, которое есть по факту в сети. Сегодня оно может быть ниже.

Если на дисплее появилось значение 220 В или что-то в этом пределе, то другой провод – это ноль, а оставшийся – предположительно «земля». В случае, если значение, появившееся на дисплее меньше, стоит продолжить проверку. Одним щупом опять прикасаемся к фазе, другим к предполагаемому заземлению. Если показания прибора будут ниже, чем в случае с первым измерением, то перед вами «земля». По стандартам она должна быть зеленого или желтого цвета. Если вдруг показания получились выше, это означает, что где-то напутали, и перед вами «нулевой» провод. Выходом из этой ситуации будет либо искать, где именно подключили провода неправильно, или оставив все как есть, запомнив, что провода перепутаны.

Обозначения проводов в электрических схемах: особенности подключения

Начиная любые электромонтажные работы на линиях, где уже проложена сеть, необходимо убедиться в правильности подключения проводов. Делается это с помощью специальных тестирующих приборов.

Необходимо запомнить, что при проверке соединения «фаза-ноль» показания индикаторного мультиметра всегда будут выше, чем в случае прозвонки пары «фаза-земля».

Провода в электрических цепях по нормам имеют цветную маркировку. Данный факт позволяет электрику в короткий промежуток времени найти ноль, заземление и фазу. В случае, если эти провода подсоединить неправильно между собой, то возникнет короткое замыкание. Иногда такая оплошность приводит к тому, что человек получает удар электрическим током. Поэтому, нельзя пренебрегать правилам (ПУЭ) подключения, и необходимо знать, что специальная цветовая маркировка проводов предназначена для обеспечения безопасности при работе с электропроводкой. Кроме того, данное систематизирование значительно сокращает время работы электрика, так, как он имеет возможность быстро найти нужные ему контакты.

Особенности работы с электропроводами разного цвета:

• Если вам нужно установить новую, или заменить старую розетку, то определять фазу вовсе необязательно. Вилке вовсе неважно, с какой стороны вы ее подключите.
• В случае, когда вы подключаете выключатель от люстры, то нужно знать, что нему необходимо подавать конкретно фазу, а к лампочкам только ноль.
• Если цвет контактов и фазы и нуля совершенно одинаковый, то значение проводников определяется с помощью индикаторной отвертки, где рукоятка изготовлена из прозрачного пластика с диодом внутри.
• Перед тем, как определить проводник, электрическую цепь в доме или другом помещение нужно обесточить, а проводки на концах зачистить и развести в стороны. Если этого не сделать, то они могут нечаянно соприкоснуться и получится короткое замыкание.

Использование цветной маркировки в электрике намного облегчило жизнь людей. Кроме того, благодаря цветовым обозначениям, на высокий уровень поднялась безопасность при работе с проводами, которые находятся под напряжением.

Обозначения и цвета проводов в электрике (видео)

Тем, кто работает с электро-проводкой, будь то квалифицированные мастера или начинающие электрики, стоит быть внимательным в процессе монтажа электропровода и знать какой провод как обозначается. При прокладке проводки и подключении контактов соединяйте всегда проводники согласно цветовой маркировки по новым правилам, и ради своей безопасности и уважения к тем, кто будет работать с ними в дальнейшем, не путайте их. Помните, что ваша оплошность может привести к негативным плачевным последствиям.

Сегодня трудно представить себе электропроводку без применения цветной изоляции. И это не маркетинговые «фишки» производителей, стремящихся преподнести свой товар в красках, и немодные новшества, к которым стремятся потребители. На самом деле — это простая и практическая необходимость, которая определена строгими госстандартами на соответствие правильной маркировки. Для чего это нужно.

Цвета проводов в электрических соединениях

Маркировка по цветам

Всё многообразие расцветок и определённые цвета, выбранные из этой палитры — сведены к одному (единому) стандарту (ПУЭ). Таким образом, жилы проводов идентифицируются по цвету или буквенным и цифровым обозначениям. Принятие единого стандарта по цветовой идентификации электропроводов сильно облегчило работу, связанную с их коммутацией. Каждая жила имеет определённое назначение и обозначается соответственным тоном (синим, жёлтым, зелёным, серым и т. д.).

Маркировка проводов по цветам делается по всей их длине. Дополнительно осуществляют идентификацию в точках соединений и на концах жил. Для этого используют цветную изоленту или термоусадочные трубки (кембрики) соответственных тонов.

Давайте рассмотрим, как выполняется электропроводка и цветовая маркировка проводов для трёхфазных, однофазных и сетей постоянного тока.

Цветовая маркировка проводов и шин переменного трёхфазного тока

Окраска шин и высоковольтных вводов трансформаторов в трёхфазных сетях делается следующим образом:

• шины с фазой «А» окрашивают жёлтой палитрой;
• шины с фазой «В» — зелёным тоном;
• шины с фазой «С» — красным тоном.

Маркировка проводов по цветам. Цвета проводов в электрике (шины постоянного тока)

В народном хозяйстве часто используют цепи постоянного тока. Они находят своё применение в определённых областях:

В сетях постоянного тока нет фазного и нулевого контакта. Для таких сетей используют только два контакта разных полярностей — плюс и минус. Для их отличия соответственно применяют два цвета. Положительный заряд окрашивается в красный, а отрицательный в синий. Голубым цветом обозначают средний контакт, который маркируется литерой «М».

«Старожилам» электромонтажа наверняка знакомы старые методы проводки и цветовой маркировки электропроводов. Основными цветами электрического кабеля были — белый и чёрный. Но это время ушло в далёкое прошлое. Каждый цвет теперь, а их явно не два, имеет своё назначение и доминирующий профиль.

Контактные цвета в электрике указывают назначение и принадлежность проводников к определённой группе, что облегчает их коммутацию. Вероятность ошибки в процессе монтажа, которая может привести к короткому замыканию во время пробного подключения или поражение током во время ремонта значительно снижается.

Маркировка проводов по цветам. Цветовая палитра защитного нулевого и рабочего контакта

Нулевой рабочий контакт обозначается голубым тоном и литерой N. Маркировкой PE обозначают нулевой защитный контакт, который окрашивают в жёлто-зелёные полосы. Комбинация таких тонов применяется при маркировке защемляющих проводников.

Проводник синего цвета по всей длине с жёлто-зелёными полосками в местах соединения говорит о совмещённом нулевом рабочем и нулевым защитном соединении (PEN). Однако ГОСТ допускает и взаимообратную противоположность этой окраски:

1. Рабочий нулевой контакт
   обозначается литерой N и имеет голубую окраску.
2. Защитный нулевой
   (PE) с жёлто-зелёным цветом.
3. Совмещённый
   (PEN) определяют по жёлто-зелёному цвету и голубой метке на концах.

Однофазная электрическая цепь. Расцветка фазных проводов

Согласно стандартам ПУЭ фазные контакты обычно обозначаются чёрным, красным, фиолетовым, белым, оранжевым или бирюзовым тоном.

Однофазные электрические цепи создаются путём ответвления трёхфазной электросети. При этом цвет фазного контакта однофазной цепи должен соответствовать цвету фазного провода трёхфазного соединения. При этом цветовая маркировка фазных контактов не должна совпадать с N — PE — PEN расцветкой. На немаркированных кабелях цветные метки ставятся в месте соединения. Для их обозначения используют цветную изоленту или термоусадочную трубку (кембрик).

Какого цвета провод заземления. Маркировка проводов по цветам (фаза — ноль — земля)

При монтаже сетей освещения и подвода электропитания на розетки используют кабель с тремя проводами (трёхжильный кабель). Использование стандартной цветовой системы (цвет проводов фаза-ноль-земля) существенно уменьшает время ремонта. Многожильная проводка в стандартной разноцветной изоляции намного упрощает прокладку электрических цепей и монтажные работы по проводке сетей переменного тока с его заземлением. Особенно это актуально при разводке и ремонте электросистемы, которая делается разными мастерами, но под общим руководством ГОСТа. Иначе каждому мастеру пришлось бы лишний раз перепроверять работу своего предшественника.

«Земля» обычно обозначается жёлто-зелёным цветом и маркировкой PE. Иногда встречается зелено-жёлтый окрас и маркировка «P Е N». В этом случае присутствует синяя оплётка на концах электропровода в местах крепления и заземление совмещается с нейтралью.

Распределительный щиток подключается к шине заземления и к металлической дверки щитка. Распределительная коробка обычно подключается к заземлённым проводам светильников или контактам заземления розеток.

Маркировка проводов по цветам. Обозначение нуля и нейтрали

«Ноль» обозначается синим цветом. В распределительном щитке его подключают к нулевой шине и обозначается литерой N. К шине также подключаются все провода синей окраски. Она подсоединяется к выводу с помощью счётчика или напрямую, без установки автоматического устройства.

Провода коробки распределения (исключение составляет провод с выключателя) обозначаются синей нейтральной палитрой. При соединении они не принимают участия в коммутационном процессе. «Нулевые» провода синего цвета подключаются к розеткам и контакту N, который обозначен на обратной стороне розетки.

Маркировка проводов по цветам. Цветовое обозначение фазы

Провод фазы обычно обозначается красным или чёрным цветом. Хотя его расцветка может быть не столь однозначна. Он также может быть коричневым, но синим, зелёным и жёлтым — никогда. В автоматических щитках «фаза», идущая от нагрузки потребителя, стыкуется с нижним контактом счётчика. Коммутация фазового провода осуществляется в выключателях. При этом замыкание контакта происходит во время выключения и происходит подача напряжения к потребителям. Чёрный провод фазной розетки подключается к контакту, который обозначают буквой L.

Буквенно-цифровое обозначение проводов по цвету

Знание элементарных цветовых маркировок проводов и их назначение поможет любому электрику-любителю в монтаже домашней электропроводки (с заземлением). При желании вы легко сможете сделать его по нужным стандартам с соблюдением всех технических нормативов.

Произведенные в период СССР электрические кабели имели преимущественно черную либо белую изоляцию, что создавало сложности и неудобства при электротехнических работах, т. к. не всегда возможно было идентифицировать назначение того или иного провода быстро. Сейчас же на прилавках присутствуют кабели самых разных цветов. Это разнообразие имеет вполне конкретную цель. Цветовая маркировка проводов каждого типа (ноля, минуса, плюса, заземления и различных фаз) в первую очередь призвана сделать электромонтажные работы более безопасными, а нахождение и подключение контактов – более простым и быстрым.

Во избежание разночтений в цветовой гамме, в зависимости от того, какой производитель изготовил эту продукцию, она строго нормируется в ПУЭ (правилах устройства электроустановок) и государственных стандартах. До 2009 г. использовался ГОСТ Р 50462-92, в пришедшем ему на смену ГОСТ Р 50462-2009 были внесены изменения относительно расцветки проводов в трехфазных сетях, окраски плюса, минуса и ноля в сетях постоянного тока, рекомендован коричневый в качестве основного оттенка для фазы в однофазной сети, утверждено использование сочетания желтого и зеленого для заземления.
Различные виды кабелей бывают:

• Черными
• Коричневыми
• Красными
• Оранжевыми
• Желтыми
• Зелеными
• Синими
• Фиолетовыми
• Серыми
• Белыми
• Розовыми
• Бирюзовыми

Кабель помечают нужным цветом на концах (иными словами, в области соединений), а также по всей протяженности в виде сплошной цветной изоляции либо отдельных меток.

Окраска кабелей разных типов

Трехфазные сети

В трехфазной сети трансформаторных подстанций с переменным током согласно ГОСТ 1992-го года фаза А имеет желтый цвет провода, В – зеленый провод, С – красный. По новому ГОСТу предпочтительно использовать коричневый для фазы А, черный для фазы В и серый для фазы С. В обычных бытовых кабелях для фазы А применяют белый, для фазы В — черный, для С также красный.
Провод заземления обычно имеет расцветку в виде желто-зеленых полос в продольном либо поперечном направлении. При этом каждый цвет не может занимать менее 30% и более 70% поверхности. Реже маркировка кабеля заземления может быть только желтой или только зеленой. Если такой кабель прокладывается открытым способом, то допустимо использовать черный цвет, как улучшающий коррозионную защиту. Также черный цвет использовался в обозначении провода заземления повсеместно до внесения изменений в нормативную документацию в 2009 году.
Ноль имеет изоляцию провода синего либо голубого цвета.

Однофазные сети

В этом типе сетей с переменным током изоляция фазы чаще всего имеет коричневый, серый либо черный, но допускается также использование красного, фиолетового, розового, белого и бирюзового оттенков. При этом в однофазной сети, питаемой однофазным источником энергии, обычно используют провода с коричневой изоляцией. Если же однофазная жила выполняется, как ответвление трехфазной электроцепи, то она маркируется тем цветом, которым маркировалась фаза трехфазной цепи.

Провода заземления аналогично предыдущему случаю маркированы сочетанием желтого и зеленого.
PEN проводники, в которых соединены защитный ноль и рабочий ноль по всей длине окрашены синим, а на концах имеют желто-зеленую маркировку. При этом ГОСТ разрешает и иной вариант – желто-зеленые линии по всей протяженности провода и метки синим на концах.

Сети постоянного тока

Если система с сетью постоянного тока вводилась в эксплуатацию до 2009 г., то ноль должен быть светло-синим, плюс — красным, отрицательный полюс – темно-синим. Согласно данным нового ГОСТа для плюса следует использовать коричневый, для минуса — серый, а для ноля – синий.

Правила маркировки

Маркировка выполняется на концах проводов
, т.е. в местах их соединения между собой либо различным оборудованием.
Допускается сочетать разрешенные для маркировки цвета, но по возможности избегая путаницы. Так, желтый и зеленый могут быть использованы только в сочетании друг с другом и только для заземления, а не, к примеру, плюса/минуса.
Если провода в системе изначально маркированы неправильно или не маркированы вовсе, то это можно исправить:

• Нанесением буквенной, символьной или цветовой маркировки несмываемыми маркерами (удобно, если провод белый или хотя бы светлый)
• Наклейкой полиуретановых бирок с надписями
• Использованием термоусадочной трубки либо изоляционной ленты нужного цвета

Естественно, нужно предварительно определить, какой провод является плюсом, какой минусом и т. д.
назначение каждого провода (в бытовой электрической сети это можно сделать при помощи индикаторной отвертки либо мультиметра).
Не всегда есть возможность создании цветной схемы электроцепи в бумажном варианте. Тогда в черно-белых копиях для однозначной идентификации цвета каждого типа провода применяются буквенные обозначения. Их полный список приведен в ГОСТ Р 50462-2009. Для маркирования кабелей, включающих несколько проводов разного типа в буквенных обозначениях разные цвета разделяются знаком плюс.

Заключение

Цветовая маркировка проводов в зависимости от назначения каждого из них позволяет сделать электромонтажные работы более удобными, снижает вероятность возникновения ошибок и аварийных ситуаций. Поэтому соблюдать ее необходимо даже системе индивидуального электроснабжения квартиры или дома, не говоря уже более крупных промышленных, торговых, общественных и прочих объектах.

что значат эти буквы, какой буквой обозначается заземление

На чтение 8 мин Просмотров 23. 1к. Опубликовано 07.09.2019 Обновлено 05.09.2019

При самостоятельном подключении электрического оборудования – светильников, вентиляции, автомата пользователи могут обнаружить буквенные обозначения клемм. L, N в электрике – это фаза и земля, к которым проводят соответствующие кабели.

Буквенная маркировка проводов

Стандарты буквенной и цветовой маркировки проводов

Для бытовых и промышленных электролиний применяются изолированные провода с внутренними токопроводящими жилами. Изделия отличаются в зависимости от цвета изоляционного покрытия и маркировки. Обозначение фазы и нуля в электрике ускоряет ремонтные и монтажные работы.

Маркировка кабелей в электрических установках под напряжением до 1000 В регулируется ГОСТ Р 50462-2009:

• в п. 6. 2.1 указывается, что нулевой проводник маркируется как N;
• пункт 6.2.2. гласит, что провод защиты с заземлением обозначается PE;
• в п. 6.2.12 сказано, что в электрике L является фазой.

Понимание маркировки упрощает монтажные работы в хозяйственных, жилых и административных зданиях.

L – обозначение фазы

Обозначение L и N в электрике

В сети переменного тока под напряжением находится фазный провод. В переводе с английского слово Line имеет значение активный проводник, линия, поэтому маркируется буквой L. Фазные проводники обязательно покрываются цветной изоляцией, поскольку, находясь в оголенном состоянии, могут стать причиной ожогов, травм человека, возгорания или выхода из строя различного оборудования.

N – буквенный символ нуля

Знак нулевого или нейтрального рабочего кабеля – N, от сокращения терминов neutral или Null. При составлении схемы так маркируются клеммы коммутации нуля в однофазной или трехфазной сети.

Слово «ноль» используется только на территории стран СНГ, во всем мире жила называется нейтраль.

PE – индекс заземления

Маркировка заземления

Если проводка заземлена, применяется буквенный маркер PE. С английского значение Protective Earthing переводится как провод заземления. Аналогично будут обозначаться зажимы и контакты для коммутации с заземляющим нулем.

Расцветка изоляционного покрытия проводников

Обозначать по цветам кабели заземления, фазы и нуля необходимо в соответствии с требованиями ПУЭ. В документе установлены различия расцветки для заземления в электрощитке, а также для нуля и фазы. Понимание цветового обозначения изоляции исключает необходимость расшифровки буквенных маркеров.

Цвет жилы заземления

На территории РФ с 1 января 2011 года действует европейский стандарт МЭК 60446:2007. В нем отмечено, что заземление имеет только желто-зеленую изоляцию. Если составляется электросхема, земля должна обозначаться как РЕ.

Жила заземления есть только в кабелях от 3-х жил.

В проводниках PEN, используемых в старых постройках, совмещены жилы земли и нуля. Изоляционное покрытие в данном случае имеет синий цвет заземления и желто-зеленые кембрики на точках соединения и концах провода. В некоторых случаях использовалась обратная маркировка – зануление желто-зеленого цвета с синими наконечниками.

Жилы земли и нуля PEN-кабелей тоньше, чем фазные.

Организация защитного заземления – обязательное условие создания электросети в жилом и промышленном строении. Его необходимость указана в ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Стандарты гласят, что нулевое заземление должно иметь наименьший показатель сопротивления. Чтобы не запутаться, используют цветовую разметку кабелей.

Цветовое обозначение нулевых рабочих контактов

Цвет проводов в электропроводке

Чтобы не перепутать, где фаза, а где ноль, вместо букв L и N ориентируются на цвета кабелей. Электрические стандарты отмечают, что нейтраль бывает синего, голубого, сине-белого оттенка вне зависимости от количества жил.

Обозначить ноль можно латинской литерой N, который на схеме читается как минус. Причина прочтения – участие нуля в замыкании электроцепи.

Расцветка фазного провода

Фаза – это токоведущая линия, которая при неосторожном касании может привести к поражению током. У мастеров-новичков часто возникают сложности с поиском кабеля. Обозначается фаза черным, коричневым, кремовым, красным, оранжевым, розовым, фиолетовым, серым и белым оттенком.

Буквенный индекс фазы – L. Он используется там, где провода не размечены цветом. При подключении кабеля к нескольким фазам рядом с литерой L ставится порядковый номер или латинские буквы А, В, С. Фазу также часто маркируют как плюс.

Фазный провод не может быть синим, голубым, зеленым или желтым.

Зачем использовать цветовую маркировку

Определить L и N в электрике можно при помощи индикаторной отвертки. Понадобится прикоснуться кончиком к части изделия без изоляционного покрытия. Свечение индикатора свидетельствует о наличии фазы. Если светодиод не загорелся, жила нулевая.

Цветовое обозначение сокращает время на поиски нужного провода, устранение неисправности. Знание цветов проводников также исключает риски токового поражения.

Нюансы ручной цветовой разметки

Цветовая маркировка проводов с помощью кембрика

Ручная разметка применяется в момент использования проводов одинакового цвета в домах старой застройки. Перед началом работ составляется схема с цветовыми значениями проводников. В процессе укладки помечать токоведущие жилы можно:

• стандартными кембриками;
• кембриками с термоусадкой;
• изоляционной лентой.

Правила допускают использование специальных наборов для маркировки. Точки установки маркеров для обозначения нуля и фазы указаны в ПУЭ и ГОСТе. Это концы провода и места его присоединения к шине.

Специфика разметки двухжильного провода

Термоусадочная трубка для проводов

Если подключение кабеля к сети уже сделано, можно использовать индикаторную отвертку. Сложность использования инструмента заключается в невозможности определения нескольких фаз. Их понадобится прозванивать мультиметром. Для предотвращения путаницы можно пометить электрический проводник цветом:

• выбрать трубки с термоусадкой или изоленты для обозначения нуля и фазы;
• работать с проводниками не по всей длине, а только на местах соединений и стыков.

Количество цветов определяется схемой. Главное при ее создании – не запутаться, не использовать желтые, зеленые или синие маркеры для фазы. Ее допускается размечать красным или оранжевым цветом.

Разметка трехжильного провода

При помощи мультиметра можно определить расположение фазы, ноля, и заземления

Для поиска фазы, заземления и нуля в трехжильном проводе целесообразно применять мультиметр. Его ставят на режим переменного напряжения и аккуратно щупами касаются фазы, потом – оставшихся жил. Показатели тестера следует записать и сравнить. В комбинации «фаза-земля» напряжение будет меньшим, чем в комбинации «фаза-ноль».

После уточнения линий можно делать маркировку. Понять, фаза – L или N, поможет соответствующая расцветка. У нуля она будет голубой или синей, у плюса – любой другой.

Порядок разметки пятипроводной системы

Электропроводка с трехфазной сети выполняется только пятижильным кабелем. Три проводника будут фазным, один – нейтральным, один – защитным заземлением. Цветовая маркировка применяется согласно нормативным требованиям. Для защиты используется желто-зеленая оплетка, для нуля – синяя или голубая, для фазы – из перечня разрешенных оттенков.

Как маркировать совмещенные провода

Для упрощения процесса монтажа проводки используются кабели с двумя или четырьмя жилами. Линия защиты тут соединяется с нейтралью. Буквенный индекс провода – PEN, где PE обозначает заземляющий, а N – нулевой проводник.

Согласно ГОСТу, используется особая цветовая маркировка. По длине совмещенный кабель будет желто-зеленым, а кончики и точки соединения – синими.

Выделяйте основные точки проблемных мест кембриками или изолентой.

Расцветка проводки как способ ускорения монтажа

Правильная расцветка проводки ускоряет монтаж электропроводки

До начала действия ГОСТ Р 50462-2009 кабели маркировались белым или черным цветом. Определение фазы и нуля производилось при расключении контролькой в момент подачи питания.

Использование цветовых маркеров упрощает ремонтные работы, обеспечивает их безопасность и удобство. Ориентируясь по оттенку кабелей, мастер не потратит много времени, чтобы провести электричество в дом или квартиру.

Рассмотреть значение цветовой маркировки можно на примере светильника. Если меняется лампа, а ноль и фаза перепутаны, имеются риски травм или летального исхода от поражения током. Когда в электрике обозначение L и N выполнено по цвету, фаза выйдет на выключатель, а ноль – на источник света. Напряжение нейтрализуется, и можно будет касаться даже включенной лампочки.

Требования к расцветке проводки при монтаже

Расключение распредкоробки

От распредкороба на выключатель протягивается медный провод с одной или двумя жилами. Количество жил зависит от количества клавиш прибора. Разрываться должна фаза, а не ноль. В процессе работы допускается использовать для запитки проводник белого цвета, делая пометку на схеме.

Розетка подключается с учетом полярности. Рабочий ноль будет слева, фаза – с правой стороны. Заземление располагается посередине устройства и зажимается клеммой.

При наличии двух кабелей одинаковой расцветки можно найти фазу и нейтраль при помощи контрольки, индикаторной отвертки, мультиметра.

На электросхеме стоит указывать, что означает L и N, но в электрике их используется несколько. На однолинейной отображена силовая часть – тип питания, количество фаз на потребителя. Здесь целесообразно начертить одну засечку на однофазной сети, три – на трехфазной и указать провода цветом. Коммутационное и защитное оборудование помечается специальными символами.

Правильная маркировка и цветовая разметка проводов обеспечивает качество монтажа и обслуживания линии. Нанесение обозначений согласно международным требованиям позволяет электрикам и домашним мастерам сориентироваться в схеме.

Цветовое обозначение фазы и нуля

Для облегчения выполнения монтирования электропроводки, кабели изготавливаются с разноцветной маркировкой проводов. Монтаж сети освещения и подвод питания на розетки предполагает применение кабеля с тремя проводами.

Использование данной цветовой системы в разы уменьшает время ремонта, подключения розеток и выключателей. Так же данная схема минимизирует требования к квалификации монтажника. Это значит, что почти любой взрослый мужчина в состоянии сам выполнить, к примеру, установку лампы.

В данной статье мы рассмотрим как обозначается заземление, ноль и фаза. А так же другие цветовые маркировки проводов.

Цвет заземления

Цвет провода заземления, «земли» — почти всегда обозначен желто-зеленым цветом, реже встречаются обмотки как полностью желтого цвета, таки и светло-зеленого. На проводе может присутствовать маркировка «РЕ». Так же можно встретить провода зелено-желтого цвета с маркировкой «PEN» и с синей оплеткой на концах провода в местах крепления – это заземление, совмещенное с нейтралью.

В распределительном щитке (РЩ) стоит подключать к шине заземления, к корпусу и металлической дверке щитка. Что касается распределительной коробки, то там подключение идёт к заземлительным проводам от светильников и от контактов заземления розеток. Провод «земли» не надо подключать к УЗО (устройство защитного отключения), в связи с этим УЗО устанавливают в домах и квартирах, так как обычно электропроводка выполняется только двумя проводами

Обозначение заземления на схемах:

Обычное заземление(1) Чистое заземление(2) защитное заземление(3) заземление к корпусу(4) заземление для постоянного тока (5)

Цвет нуля, нейтрали

Провод «ноля» — должен быть синего цвета. В РЩ надо подключать к нулевой шине, которая обозначается латинской буквой N. К ней же нужно подключить все провода синего цвета. Шина подсоединена к вводу посредством счетчика или же напрямую, без дополнительной установки автомата. В коробке распределения, все провода (за исключением провода с выключателя) синего цвета (нейтрали) соединяются и не участвуют в коммутации. К розеткам провода синего цвета «ноль» подключаются к контакту, который обозначается буквой N, которая маркируется на обратной стороне розеток.

Цвет фазы

Обозначение провода фазы не столь однозначно. Он может быть, либо коричневым, либо черным, либо красным, или же другими цветами кроме синего, зеленого и желтого. В квартирном РЩ фазовый провод, идущий от потребителя нагрузки, соединяется с нижним контактом автоматического выключателя либо к УЗО. В выключателях осуществляется коммутация фазового провода, во время выключения, контакт замыкается и напряжение подаётся к потребителям. В фазных розетках черный провод нужно подключить к контакту, который маркируется буквой L.

Как найти заземление, нейтраль и фазу при отсутствии обозначения

Если отсутствует цветовая маркировка проводов, то можно воспользоваться индикаторной отверткой для определения фазы, при контакте с ней индикатор отвертки загорится, а на проводах нейтрали и заземления – нет.

Можно воспользоваться мультиметром для поиска заземления и нейтрали. Находим отверткой фазу, закрепляем один контакт мультиметра на ней и «прощупываем» другим контактом провода, если мультиметр показал 220 вольт это – нейтраль, если значения ниже 220, то заземление.

Буквенные и цифровые маркировки проводов

Первой буквой «А» обозначается алюминий как материал сердечника, в случае отсутствия этой буквы сердечник – медный.

Буквами «АА» обозначается многожильный кабель с алюминиевым сердечником и дополнительной оплеткой из него же.

«АС» обозначается в случае дополнительной оплетки из свинца.

Буква «Б» присутствует в случае если кабель влагозащищенный и у него присутствует дополнительная оплетка из двухслойной стали.

«Бн» оплетка кабеля не поддерживает горение.

«В» поливинилхлоридная оболочка.

«Г» не имеет защитной оболочки.

«г»(строчная) голый влагозащищенный.

«К» контрольный кабель, обмотанный проволокой под верхней оболочкой.

«Р» резиновая оболочка.

«НР» негорящая резиновая оболочка.

Цвета проводов за рубежом

Цветовая маркировка проводов в Украине, России, Белорусии, Сингапуре, Казахстане, Китае, Гонконге и в странах европейского союза одинаковая: Провод заземления – Зелено-желтый

Провод нейтрали – голубой

фазы маркируется другими цветами

Обозначение нейтрали имеет черный цвет в ЮАР, Индии, Пакистане, Англии, однако это в случае со старой проводкой.

в настоящее время нейтраль синяя.

В австралии может быть синий и черный.

В США и Канаде обозначается белым. Так же в США можно найти серую маркировку.

Провод заземления везде имеет желтую, зеленую, желто-зеленую окраску, так же в некоторых странах может быть без изоляции.

Другие цвета проводов применяются для фаз и могут быть различными, кроме цветов означающих другие провода.

Отдельные провода-жилы, из которых состоят электрические кабели, имеют изоляцию определенных расцветок. Регламентирует окрас изоляции ГОСТ Р 50462-2009, в этом документе приведены особенности n и l маркировки в электрике с целью упрощения работы мастеров на крупных объектах и обеспечения безопасности в процессе ремонта. Тем, кто решается на самостоятельную починку электроприборов или другие подобные работы, также стоит знать, какого цвета провода заземления, фазы и нуля.

Особенности расцветки жил

Во избежание ошибок требования ПУЭ описывают цвета всех основных электропроводов. Если пуско-наладочными работами занимался опытный электрик, следующий правилам ПУЭ и соответствующим ГОСТам, при самостоятельном ремонте не понадобится ни индикаторная отвертка, ни иные устройства, определяющие назначение той или иной жилы.

Цветовая маркировка в электрике по ГОСТ

Заземление

Желто-зеленый провод — это заземление. В принципиальных схемах жилы зануления маркируются буквами PE. В некоторых домах старой застройки встречаются PEN-провода, в которых заземление объединено с нулевой жилой. Если кабель протягивался по правилам, выбирались провода с синей изоляцией, а желто-зелеными были только концы и места скруток (на них надевались термотрубки). Толщина «нуля» и заземления может быть разной. Нередко толщина этих двух жил меньше, чем толщина фазной жилы, такое встречается при подключении переносных приборов.

Если речь идет о прокладке электропроводки в многоэтажных домах и в промышленных помещениях, вступают в силу нормы ПУЭ и ГОСТ 18714-81, предписывающие обязательное обустройство защитного заземления. Заземление должно иметь минимальное сопротивление, чтобы компенсировать последствия неисправностей на линии и не допускать вреда для здоровья людей. То есть, соблюдение стандартов цветовой маркировки проводов ПУЭ имеет первостепенное значение.

Какого цвета нейтральный провод? Электрические стандарты предписывают, что его изоляция может иметь цвет: синий, синей с белой полосой или голубой. Такая маркировка будет присутствовать в кабеле с любым количеством жил. В принципиальных схемах «ноль» помечается буквой N, на него замыкается цепь. Иногда его называют «минусом», а фазный — «плюсом».

Цвет фазы — то, что имеет для электрика первостепенное значение: обращение с токопроводящими жилами требует осторожности и знаний. Малейшее касание фазы может привести к травмам. Цветов у фазных проводов, имеющих маркировку в виде буквы L, в электропроводке много, запрет распространяется только на использование синего, желтого и зеленого цветов. Если кабель трехфазный, к букве L добавляется порядковый номер жилы.

Когда однофазная цепь отделяется от трехфазной, электрики пользуются кабелями со строго одинаковой расцветкой, следя за цветом фазы и нуля в проводе. Перед тем, как начать работу, они определяют для себя, как будут соединяться разные жилы, и в дальнейшем следуют выбранной расцветке. Иногда на них наплавляются термокембрики или наматывается несколько витков цветной соответствующей изоленты.

• фазные провода черного цвета, применяются в силовых цепях, работающих с постоянным и переменным током;
• красный цвет — используются в цепях управления, рассчитанных на переменный ток;
• с оранжевый цвет — встречаются с цепях управления блокировкой, запитанных от внешних источников.

Как определить назначение провода — нейтраль или заземление?

L N маркировка в электрике не всегда бывает соблюдена в зданиях старой застройки, поэтому возникает вопрос самостоятельного различения нулевого провода и заземляющего. Когда цепь замкнута, по «нулю» проходит электрический ток. Заземляющий же провод несет только защитную функцию, и в «штатном» режиме ток по нему не протекает.

Узнать, «ноль» ли это или «земля», можно так:

• Воспользоваться омметром, предварительно отключив напряжение между точками измерения. На заземляющем проводе сопротивление не превысит 4 Ом.
• Воспользоваться вольтметром и последовательно измерить напряжение между «фазой» и другими проводами (способ подходит для трехжильных кабелей). Заземляющий провод даст наибольшее значение.
• Если цвета проводов «фазы», «нуля» и «земли» неизвестны, и нужно узнать напряжение между заземляющим проводом и каким-нибудь заведомо заземленным предметом (например, радиатором отопления), также пригодится вольтметр. Правда, при соединении «земли» и заземленного предмета он ничего не покажет. Но небольшое напряжение отразится на его индикаторе, если подобным образом поступить с «нулевым» проводом.

В двужильном кабеле всегда будет присутствовать только фазный и нулевой провод.

Что делать, если все жилы в кабеле имеют изоляцию одного цвета

Вопрос о маркировке проводов по цветам не имеет смысла, когда приходится работать с одноцветными жилами — например, при починке проводки в старых домах. Для таких случаев существуют наборы, дающие возможность промаркировать жилы. Участки для закрепления маркировочных приспособлений предписываются требованиями ГОСТ, обычно их фиксируют рядом с местом подключения к шине.

Как разметить провод с двумя жилами

Если все провода в кабеле имеют одинаковую изоляцию, а электроприбор уже подключен к сети, мастера пользуются индикаторными отвертками. Последние светятся, когда металлическая часть касается фазного провода. Для маркировки двужильного кабеля кроме такой отвертки понадобятся термокембрики или разноцветная изолента. Обозначение цветов будет производиться только в местах стыков — не обязательно обматывать жилу цветными трубками или изолентой по всей длине.

Фазные провода можно отмечать любыми цветами, кроме синего, желтого и зеленого. Если двужильный кабель подключен к однофазной сети, фазный провод негласно принято маркировать красным цветом.

Как разметить провод с тремя жилами

Какой цвет провода заземления в трехжильном проводе? Если ответ на вопрос сходу не определить, вся изоляция на жилах одинакового цвета, выручит мультиметр. Устройство выставляется на переменный ток, и мастер последовательно касается обоими щупами сначала фазного провода, затем остальных проводов, запоминая показатели. Касание фазы и нуля даст большее напряжение, чем касание фазы и заземления.

Какого цвета провод заземления? У него желто-зеленый цвет. Именно такой термокембрик или изоленту и нужно применять для маркировки «земли» в трехжильном кабеле. На «нулевой» — следует намотать синюю ленту, на фазу — не синий и не желто-зеленый термокембрик.

Буквенное обозначение фазы, нуля и заземления

Использование разных цветов проводов в электропроводке — удобная и логичная мера, упрощающая ремонтные и монтажные работы. Если в доме проложены провода с разноцветными жилами, во время ремонта не придется тратить время на «прозвон» каждой из них, и, например, обрыв фазной жилы обнаружится быстро. Наличие буквенного обозначения фазы и нуля тоже имеет значение, но работа с буквами и цифрами все равно более долгая, чем с цветом: достаточно посмотреть на кабель — и сразу становится ясно назначение жил.

Чтобы облегчить труд электромонтажников, выпуск изоляции кабельной продукции подчинен определенным нормам цветовой маркировки. При подключении многожильного кабеля по окраске полимерной оболочки можно идентифицировать жилу и понять, с каким контактом ее следует коммутировать.

Разные цвета проводов в электрике, установленные положениями ГОСТ, помогают ускорить процесс монтажа и обеспечить электробезопасность. Согласитесь, понимание цветовой маркировки пригодится каждому домашнему мастеру.

Предлагаем разобраться в обозначениях электропроводки, узнать стандарты ГОСТ и научиться читать буквенные коды проводов на схемах. Кроме того, мы расскажем, как проверить соответствие подключенной жилы ее назначению, используя индикаторную отвертку или мультиметр.

Что говорится в ГОСТ и ПУЭ о цветовой маркировке

Основным документом, на который стоит опираться при производстве или приобретении кабелей, является ГОСТ 31947-2012. До его появления единообразия и порядка в области цветового обозначения электропроводки не было.

До сих пор в старых домах можно встретить провода в одинаковой оболочке, по цвету которой не определить, что подключено – «фаза», «ноль» или «земля».

В выше обозначенном документе ГОСТ указано, что изоляция кабельной продукции должна отличаться по расцветке. Определенный оттенок должен покрывать провод сплошным слоем – с начала и до конца. Нельзя, чтобы один провод в начале бухты был синим, а конце – белым; также запрещена прерывистая окраска.

Также в нормативных документах содержатся рекомендации по применению различных схем для 3-жильных, 4-жильных и 5-жильных кабелей.

Например, при производстве 3-жильных кабелей приветствуются следующие комбинации:

• коричневый – синий – зеленый/желтый;
• коричневый – серый – черный.

Если кабель состоит из 4 жил, то рекомендуется также два типовых варианта окраски:

• коричневый – серый – черный – зеленый/желтый;
• коричневый – серый – черный – синий.

Схемы для 5-жильного провода выглядят следующим образом:

• коричневый – серый – черный – зеленый/желтый – синий;
• коричневый – серый – 2 черных – синий.

Синим цветом обозначается «нулевая» жила.

Не рекомендуют использовать только два цвета – красный и белый.

Окраска должна наноситься прочно и быть хорошо различимой.

Если обратиться ко второму важному для электромонтажников документу – ПУЭ, то в п.1.1.29 и п.1.1.30 также можно найти информацию о цвете проводов фаза-ноль-земля. Точнее, данные там не расписаны, но есть отсылка к ГОСТ P 50462-92, который уже давно заменен более свежей редакцией ГОСТ Р 50462-2009, действующей и сегодня.

Материал соответствует информации, изложенной в ГОСТ 31947, но есть некоторые уточнения. Например, особым образом должны окрашиваться провода, выполняющие двойную функцию: если нулевой рабочий совмещен с нулевым защитным, то по всей длине он окрашивается в голубой цвет, а по краям имеет зелено-желтые полоски.

Таким образом, все цвета, за исключением синего (голубого) и зеленого/желтого, можно применять для окраски изоляции фазного проводника. В эту группу попадают белый и красный цвета, которые почему-то ГОСТом редакции 2012 года не рекомендованы к использованию.

В приложении А к ГОСТ Р 50462 есть таблица, в которой можно найти буквенные обозначения всех цветов. Например, фазный проводник 1-фазной цепи (L) окрашивается в коричневый цвет, код цвета – BN. Буквенные коды применяют для черно-белых копий схем, на которых не используются различные цвета.

Маркировка жил для электромонтажных решений

Не зря в начале статьи прозвучала мысль о том, что цветовое обозначение проводников значительно упрощает процесс монтажа.

Если вы самостоятельно занимаетесь разводкой электрики в квартире или частном доме, подбираете провода согласно нормам, при подключении электроустойств, монтаже автоматической защиты, распределении жил в распаечных коробках не нужно перепроверять, где фаза, нуль, земля – об этом расскажет цвет изоляции.

Несколько примеров электромонтажа, когда важна маркировка:

Существуют кабели с большим количеством жил, окрашивание которых не представляется целесообразным. Пример – СИП, в котором используется иной способ определения проводников. Один из них помечен небольшой канавкой по всей длине. Рельефная жила обычно выполняет функцию нулевого проводника, остальные играют роль линейных.

Чтобы отличать жилы, их маркируют скотчем, термоусадками, буквенными обозначениями, которые наносят разноцветными маркерами. А в процессе электромонтажных работ обязательно производят прозвон – дополнительную идентификацию.

Проверка правильности подключения

К сожалению, не все электромонтажники строго соблюдают нормы и при подключении ошибаются в выборе проводника. Поэтому при подвешивании люстры, монтаже розетки или другого электроустановочного устройства лучше дополнительно проверить, соответствует ли изоляция каждой жилы ее назначению.

Для идентификации монтажники применяют два способа: первый – проверка индикаторной отверткой, второй – использование тестера или мультиметра. Отверткой обычно определяют фазу, а измерительными приборами – нейтраль и нуль.

Как пользоваться индикатором?

Даже такие простые устройства, как индикаторные отвертки, бывают разными. Одни из них оснащены небольшой кнопкой, другие срабатывают автоматически, при соединении металлического стержня и токоведущей жилы или контакта.

Но во все без исключения модели вмонтирован светодиод, зажигающийся под напряжением.

Отвертка – удобный инструмент для определения фазного проводника. Чтобы узнать, рабочая ли жила, металлическим стержнем отвертки необходимо аккуратно прикоснуться к оголенному проводу.

Если светодиод загорелся – жила находится под напряжением. Отсутствие сигнала говорит о том, что это земля или нуль.

Процедура проверки выполняется одной рукой, следовательно, вторая свободна. Лучше ее также задействовать – например, для фиксации проводов. Но категорически запрещается второй рукой касаться оголенных частей проводников или металлических предметов, находящихся поблизости (труб, арматуры).

Правила применения тестера

Тестер или мультиметр всегда есть в комплекте электромонтажника. Ему приходится работать с подключением жил в электроустановках внутри помещений и при сборке электрощитка. Если проводка монтировалась давно, маркировкой проводов по цвету можно пренебречь.

Даже если цвета изоляции вроде бы выдержаны, не факт, что они подключены по всем правилам.

Перед замерами следует изучить инструкцию, которой сопровождаются все измерительные приборы.

Порядок действий примерно следующий:

• выставляем значение, которое заведомо больше ожидаемого напряжения, например, 260 В;
• подключаем щупы в нужные гнезда;
• прикасаемся щупами к двум проводникам – предположительно фазе и нейтрали;
• повторяем процедуру с другой парой проводников.

Сочетание жил фаза-ноль должно выдавать результат, близкий к 220 В. Он всегда будет выше пары фаза-земля.

В продаже есть как цифровые, современные приборы, так и устаревшие, со стрелками и шкалами значений. Пользоваться цифровыми удобнее. Перед самостоятельным монтажом электроустройств рекомендуем научиться пользоваться или индикаторной отверткой, или мультиметром – полагаться только на цвет жил не стоит.

Умение использовать мультиметр пригодится домашнему мастеру и для проверки напряжения в розетке. Подробная инструкция по использованию тестера приведена в этой статье.

Выводы и полезное видео по теме

Общепринятые стандарты цветовой маркировки:

Когда все провода одного цвета – проверка контрольной лампой:

Цветовая маркировка жил – замечательный способ идентификации провода при его монтаже. Однако в процессе работы с уже установленными кабелями не стоит полагаться только на внешний вид проводников, так как они могут быть подключены ошибочно.

Обязательно следует использовать дополнительные способы определения жил, и если нельзя поменять сами провода, то нужно промаркировать их цветным скотчем или буквенными символами.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по цветовой маркировке? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом определения проводников. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Отвертка-индикатор удобна в работе, но с ней нужно быть осторожным. Большинство из них рассчитаны на работу с напряжением 220 вольт, а ведь иногда к дому подводиться напряжение в 380 вольт. В этом случае отвертка может пропустить заряд, и вас ударит током. Да и контрафактной продукции на рынке сейчас много. Выбирать стоит внимательно и приобретать индикатор в проверенных магазинах.

Добрый день, Антон.

Ваши предупреждения относительно приобретения, использования индикаторов напряжения – полностью поддерживаю.

Хочу подчеркнуть – профессиональная электроэнергетика пользуется оборудованием, приборами, индикаторами, которые подразделяются на категории: «до 1000 вольт» и «свыше 1000 вольт». Для дома, понятно, надо приобретать индикаторы первой категории.

Из вашего комментария следует, что в домашних электросетях вы начали работать. Чтобы повысить квалификацию, получить полезную информацию, страхующую от электрической травмы, советую прочитать «Правила устройства электроустановок», «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок».

Добавлю: «правильный» указатель напряжения имеет Паспорт, ограничивающий сферу применения устройства. На скриншоте привел часть такого Паспорта указателя Е119.2.

Конденсаторы. кодовая маркировка

Цветовая маркировка фазы, нуля и земли

Для разводки и монтажа электросетей на бытовых и на промышленных объектах, используют многожильные кабели, каждый провод внутри которых окрашен в отличительный цвет. Это необходимо, как уже было сказано, для упрощения монтажа и обслуживания сети.

Так, к примеру, если ремонт сети будет проводить человек, который не занимался её прокладкой, по цвету провода, подключенного к приборам и источникам питания, он сразу поймёт рабочую схему. В противном случае возникнет необходимость пробивать ноль и фазу вручную, используя пробник. Этот процесс непрост даже при проверке новых проводов, а при необходимости ремонта старой проводки и вовсе превратится в испытание, поскольку раньше, в советское время, маркировка проводов не осуществлялась, и все они были покрыты черной или белой изоляционной оболочкой.

Согласно разработанным стандартам (ГОСТ Р 50462) и правилам электротехнического монтажа, каждый провод, находящийся в кабеле, будь то ноль, фаза или земля, должен иметь свой цвет, который говорит о его назначении. Одним из главных требований электротехнических установок является возможность быстро и точно определить функцию провода на любом его участке. Лучше всего для решения этой задачи подходит именно цветовая маркировка.

Представленная ниже маркировка проводов разработана для сетей и электроустановок переменного тока (трансформаторы, подстанции и т.п.) с глухозаземлённой нейтралью и номинальным напряжением не более 1 кВ. Этим условиям соответствует большая часть жилых и административных зданий.

Защитный и рабочий нулевой проводник

Ноль или нейтраль на электротехнических схемах обозначается буквой N и окрашивается на всем протяжении в голубой или синий цвет без дополнительных цветовых обозначений.

PE – защитный нулевой контакт или просто «земля», имеет характерную окраску из чередующихся вдоль провода линий зеленого и желтого цвета. Некоторые производители окрашивают ее в однородный желто-зеленый оттенок по всей длине, но принятый в 2011 году ГОСТ Р 50462-2009 запрещает обозначать заземление желтым или зеленым цветом по отдельности. В сочетании зеленый/желтый эти цвета могут использоваться только в ситуации, когда обозначают заземление.

У PEN-проводов, используемых в устаревших на сегодня системах TN-C, где «земля» и ноль совмещены, более сложная маркировка. Согласно последним утвержденным стандартам, основная часть провода на всем протяжении должна быть окрашена в синий цвет, а концы и места соединения – желто-зелеными полосками. Возможно также применение проводов с противоположной маркировкой – провод желто-зеленого цвета с синими концами. Встретить такой провод в зданиях современной постройки можно редко, так как от использования TN-C отказались ввиду риска поражения людей током.

1. ноль (нулевой рабочий контакт) (N) – провод синего или голубого цвета;
2. земля (нулевой заземляющий) (PE) – желто-зеленый;
3. совмещенный провод (PEN) – желто-зеленый с синими метками по концам.

Фазные провода

В конструкции кабелей может встречаться несколько токоведущих фазных проводов. Правилами электротехнических установок требуется, чтобы каждая фаза была обозначена отдельно, поэтому для них принято использовать черный, красный, серый, белый, коричневый, оранжевый, фиолетовый, розовый и бирюзовый цвета.

Когда проводится монтаж однофазной цепи, подключенной к трехфазной электросети, необходимо чтобы цвет фазы ответвления точно соответствовал цвету фазного контакта питающей сети, к которому она подсоединена.

Кроме того, стандартом предписывается соблюдать цветовую уникальность всех используемых проводов, поэтому фаза не может иметь такой же цвет, как ноль или земля. Для кабелей без цветовой идентификации маркировка должна быть проставлена вручную — цветной изоляционной лентой или кембриками.

Чтобы не столкнуться с необходимостью покупки термоусадочных трубок или изоленты уже во время монтажа (и не усложнить схемы лишними обозначениями), следует определиться с тем, какая комбинация цветов будет использована во всех электрических цепях дома, и закупить нужное количество кабелей каждого цвета до начала работ.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

• Беларуси,
• Гонконге,
• Казахстане,
• Сингапуре,
• Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

На постоянном токе для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Цвета шин и проводов на постоянном токе

Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

Библия электрика ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гласит: электропроводка по всей длине должна обеспечить возможность легко распознавать изоляцию по ее расцветке.

В домашней электросети, как правило, прокладывают трехжильный проводник, каждая жила имеет неповторимую расцветку.

• Рабочий нуль (N) – синего цвета, иногда красный.
  
• Нулевой защитный проводник (PE) – желто-зеленого цвета.
  
• Фаза (L) – может быть белой, черной, коричневой.
  

В некоторых европейских странах существуют неизменные стандарты в расцветке проводов по фазе. Силовой для розеток – коричневая, для освещения — красный.

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза («L», «Line»)Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы

Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы

Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т»

Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара

Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно

Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

В сетях постоянного тока

Несмотря на то что в большинстве случаев мы имеем дело с переменным током, электросети постоянного тока тоже имеют широкую сферу применения:

• В промышленной и строительной сфере – для работы электрических кранов, тележек и складского погрузочного оборудования.
• Для питания электротранспорта: троллейбусов, трамваев, электровозов, теплоходов, и т.д.).
• Для подачи нагрузки на оперативные защитные цепи и автоматическое оборудование электрических подстанций.

Как нам известно, кабель для проводки постоянного тока состоит из двух проводов, в отношении которых не используются такие понятия, как нулевая и фазная жила. В конструкцию кабеля входят лишь две шины с противоположным зарядом, которые иногда называют просто «плюсом» и «минусом».

Принятая маркировка проводов требует, чтобы плюсовой полюс в такой сети был обозначен красным, а минусовой – синим цветом. Нулевой контакт, обозначаемый на схемах М, окрашивается в голубой цвет.

Когда двухпроводная сеть подключается к трехпроводной, необходимо, чтобы цвета ее проводов или шин точно соответствовали цвету контактов питающей электросети, к которым они подсоединены.

Ручная цветовая разметка

Применяется в тех случаях, когда при монтаже приходится использовать провода с жилами одинаковой расцветки. Также часто это происходит при работе в домах старой постройки, в которых монтаж электропроводки производился задолго до появления стандартов.

Опытные электрики, чтобы не было путаницы при дальнейшем обслуживании электроцепи использовали наборы, позволяющие промаркировать фазные провода. Это допускается и современными правилами, ведь некоторые кабели изготавливаются без цветобуквенных обозначений. Место использования ручной маркировки регламентировано нормами ПУЭ, ГОСТа и общепринятыми рекомендациями. Она крепится на концы проводника, там, где он соединяется с шиной.

Разметка двужильных проводов

Если кабель уже подключен к сети, то для поиска фазных проводов в электрике используют специальную индикаторную отвертку – в ее корпусе есть светодиод, который светится, когда жало устройства касается фазы.

Правда эффективной она будет только для двухжильных проводов, ведь если фаз несколько, то определить где какая индикатор не сможет. В таком случае придется отключать провода и использовать прозвонку.

Далее понадобится набор специальных трубок с термоусадочным эффектом или ленты для изоляции, чтобы разметить фазу и ноль.

Стандарты не обязывают делать такую разметку на электропроводниках по всей их длине. Допускается отметить её лишь в местах стыков и соединения нужных контактов. Поэтому, при возникновении необходимости нанести метки на электрокабели без обозначений, нужно заранее приобрести материалы, для их разметки вручную.

Число используемых расцветок зависит от применяемой схемы, но главная рекомендация все же есть – желательно использовать цвета, исключающие возможность путаницы. Т.е. не применять для фазных проводов синие, желтые или зеленые метки. В однофазной сети, к примеру, фазу обычно обозначают красным цветом.

Разметка трехжильных проводов

Если надо определить фазу, ноль и заземление в трехжильных проводах, то можно попробовать сделать это мультиметром. Прибор устанавливается на измерение переменного напряжения, а затем щупами аккуратно коснуться фазы (его можно найти и индикаторной отверткой) и последовательно двух оставшихся проводов. Далее следует запомнить показатели и сравнить их между собой – комбинация «фаза-ноль» обычно показывает большее напряжение, нежели «фаза-земля».

Когда фаза, ноль и земля определены, то можно наносить маркировку. По правилам, для заземления применяется провод цветной желто зеленый, а точнее жила с такой расцветкой, поэтому его маркируют изолентой подходящих цветов. Ноль, отмечается, соответственно, синей изолентой, а фаза любой другой.

Если же при профилактических работах выяснилось, что маркировка устарела, менять кабеля не обязательно. Замене, в соответствии с современными стандартами, подлежит только электрооборудование, вышедшее из строя.

Правильная разметка проводов это обязательное условие качественного монтажа электропроводки при проведении работ любой сложности. Она значительно облегчает как сам монтаж, так и последующее обслуживание электросети. Чтобы электрики «разговаривали на одном языке», созданы обязательные стандарты цветобуквенной маркировки, которые схожи между собой даже в разных странах. В соответствии с ними L – это обозначение фазы, а N – ноля.

Видео по схеме установки двойного выключателя

Для более подробного ознакомления о том, как подключить двухклавишный выключатель, рекомендуем просмотреть видео:

Как видите, выключатель ставиться в разрыв фазного провода, идущего к светильнику. Поэтому в подрозетнике с электропроводкой под одноклавишный выключатель, располагается два провода.

Первый, назовем его «А», идёт к выключателю из электрощита и всегда находится поднапряжением.Второй, назовем его «B», идёт от выключателя к светильнику.

Когда вы нажимаете клавишу выключателя – проводники «А» и «B» соединяются, напряжение беспрепятственно идёт к светильнику и лампы в нем загораются. Соответственно при опускании клавиши, контакт разрывается и свет гаснет.

Теперь, если вспомнить основные обозначения в электрике, которые мы рассматривали ЗДЕСЬ (их не так много, советую ознакомится на будущее), становится понятным, что значит маркировка «L» на контакте выключателя.

Обозначение «L», на выключателе, указывает на контакт для подключения фазного провода. Того самого провода «А» в нашей схеме, который идёт от электрощита и всегда находится под напряжением.

Определить, какой из проводов в подрозетнике необходимо поместить в клемму L выключателя света довольно просто — достаточно проверить, например, индикаторной отверткой, на каком из проводников есть напряжение – тот и будет искомым фазным проводом «А».

В оставшийся, свободный, контакт одноклавишного выключателя, который может быть маркирован по-разному: L1, L`, стрелочкой, «1» или вообще никак, подключается провод «B» из нашей схемы, который идёт непосредственно к выключателю.

Довольно подробно о том, как правильно подключить одноклавишный выключатель, с описанием не только его контактов и порядка соединения проводов, а всего процесса монтажа, вы можете ознакомиться ЗДЕСЬ.

Если же вам при осмотре клемм выключателя света, кроме обозначения L и L1 встретились еще контакты, имеющие какие-то маркировки, то скорее всего вы имеете дело двух- или трех-клавишным выключателем.

При определении назначения контактов, например, двухклавишного выключателя работает та же логика, давайте рассмотрим его схему.

При подключении двухклавишного выключателя используется три провода, которые доступны при монтаже в подрозетнике, это:

«А» — фазный провод, идущий от электрощита и находящийся всегда под напряжением. Подключается к контакту L двухклавишного выключателя.

«B» — проводник,идущий к первому светильнику, либо же включающий первый режим работы люстры. Подключается к клемме L1, L` или просто «1» выключателя света.

«C» — провод, идущий ко второму светильнику или включающий второй режим работы той же люстры. Подключается к клемме L2, L« или просто «2» выключателя света.

Думаю, теперь общий принцип маркировки всех выключателей света вам понятен. Подробнее о том, как подключить двухклавишный выключатель, какие и куда провода следует подсоединить, описано ЗДЕСЬ.

Контакт L – это всегда место для подключения фазного провода.

Остальные же контакты (L1, L2, L3), чаще всего пронумерованные по порядку, относятся к соответствующим клавишам выключателя, нажатие которых зажжёт светильник, подключенный к клемме этой клавиши.

Определить, какой из проводов отвечает за включение какого из светильников, без специального оборудования, довольно сложно. Поэтому обычно их связь выявляется экспериментально.

Поочередно соединяя свободные проводники с фазным проводом в подрозетнике, вы сможете заметить какие светильники зажигаются. Другими словами, вы можете подключить выключатель проихвольно (кроме клеммы «L») и, если клавиши перепутаны, просто переставить местами провода в клеммах L2 и L3, если выключатель двухклавишный.

Если же контактов для подключения три или четыре, а выключатель света одноклавишный, или же контактов шесть, а выключатель двухклавишный, то тогда, вы скорее всего держите в руках один из видов переключателей.

Схему подключения проходного переключателя — три контакта для подключения проводов у одноклавишного устройства вы можете посмотреть ЗДЕСЬ. Двухклавишного переключателя — шесть клемм для подключения проводов ТУТ.

Схему подключения перекрестного переключателя – четыре контакта для подключения проводов у одноклавишной модели – ЗДЕСЬ.

Как определить L, N и PE?

Итак, представим такую ситуацию: в процессе ремонта бытовой электрической сети случилось так, что каждый из проводников обладает одним и тем же цветом. Как же определить, какой провод L, какой N, а какой PE?

Если однофазная сеть имеет всего 2 жилы, то проблему можно разрешить специальной индикаторной отверткой. С её помощью проще простого определить, где именно ноль, а где фаза. О том, как использовать индикаторную отвертку мы уже рассказывали. Для начала необходимо отключить подачу электричества на щитке.

После нужно зачистить два проводника и развести их в противоположные стороны. Теперь можно включить подачу электричества и посредством индикатора определить L и N. Если при контакте с жилой загорится лампочка, значит это фаза, в то время как не загоревшаяся лампочка будет подразумевать ноль.

В случае, если в электропроводке присутствует заземляющий провод, нужно будет прибегнуть к такому электроизмерительному оборудованию, как мультиметр. Он оснащается двумя щупальцами. Для начала необходимо установить показатель измерения переменного тока на показатель более 220 Вольт. Одна из щупалец фиксируется на фазном контакте. При помощи другого щупальца определяется заземление и ноль.

При соприкосновении с нулем на электроизмерительном приборе отобразится значение напряжения в районе 220 Вольт. Если же вы прикоснетесь к «земле» – данный показатель будет ниже. Более детальная инструкция по эксплуатации данного прибора была предоставлена в отдельной статье, с которой мы советуем ознакомиться!

Существует альтернативный метод определения. В случае отсутствия индикаторной отвертки и мультиметра под рукой, можно постараться вычислить цвет проводов по их изоляции

В этом случае важно помнить, что синяя оболочка в любом случае всегда будет нулём. В случае даже самой нестандартной маркировки, окрас нуля не меняется

В случае определения остальных двух жил всё будет несколько сложнее.

В первом возможном варианте вы видите оставшийся цветной, а также черный или белый контакт. Раньше землю обозначали изоляцией черного, либо белого цвета. Вполне вероятно, что это именно она, а оставшийся цветной – фаза (L).

Во втором возможном варианте также откидываем ноль, концентрируясь на красном и черном (или белом) проводе. Если изоляция имеет белый цвет, то по ПУЭ – это фаза. Тогда, оставшийся красный является землей.

Обратите внимание на то, что последний метод крайне опасен. Если Вы решили прибегнуть к нему, обязательно сделайте для себя пометки, чтобы в процессе ремонта розетки либо люстры не получить электрический удар!. В цепи постоянного тока, маркировка представлена черным (минус), а также красным (плюс) окрасом изоляции

В случае трехфазной сети для каждой фазы имеется свой индивидуальный окрас: фаза A — желтая, B — зеленая, а C — красная. Ноль также синим, а заземление будет иметь желто-зеленый окрас

В цепи постоянного тока, маркировка представлена черным (минус), а также красным (плюс) окрасом изоляции. В случае трехфазной сети для каждой фазы имеется свой индивидуальный окрас: фаза A — желтая, B — зеленая, а C — красная. Ноль также синим, а заземление будет иметь желто-зеленый окрас.

В случае кабеля на 380 В провод A будет белым, B черным, а C красным. Нулевой защитный и рабочий проводники имеют аналогичные с последним случаем маркировки.

Список источников

• guru220v.ru
• remontkvartiri.me
• electricremont.ru

Поделитесь с друзьями!

Маркировка фазы и нуля по цветам

Тот кто хоть раз имел дело с проводами и электрикой обратил внимание, что проводники всегда имеют различный цвет изоляции. Сделано это не просто так. Цвета проводов в электрике призваны сделать проще распознавание фазы, нулевого провода и заземления. Все они имеют определенную окраску и при работе легко различаются. О том, каков цвет проводов фаза, ноль, земля и пойдет речь дальше.

Как окрашиваются провода фазы

При работе с проводкой наибольшую опасность представляют фазные провода. Прикосновение к фазе, при определенных обстоятельствах, может стать летальным, потому, наверное, для них выбраны яркие цвета. Вообще, цвета проводов в электрике позволяют быстрее определить которые из пучка проводов наиболее опасны и работать с ними очень аккуратно.

Расцветка фазных проводов

Чаще всего фазные проводники бывают красного или черного цвета, но встречается и другая окраска: коричневый, сиреневый, оранжевый, розовый, фиолетовый, белый, серый. Вот во все эти цвета может быть окрашены фазы. С ними проще будет разобраться, если исключить нулевой провод и землю.

На схемах фазные провода обозначаются латинской (английской) буквой L. При наличии нескольких фаз, к букве добавляют численное обозначение: L1, L2, L3 для трехфазной сети 380 В. В другой версии первая фаза обозначается буквой A, вторая — B, третья — C.

Цвет провода заземления

По современным стандартам, проводник заземления имеет желто-зеленый цвет. Выглядит это обычно как желтая изоляция с одной или двумя продольными ярко-зелеными полосами. Но встречаются также окраска из поперечных желто-зеленых полос.

Такого цвета могут быть заземление

В некоторых случаях, в кабеле могут быть только желтые или ярко-зеленые проводники. В таком случае «земля» имеет именно такой цвет. Такими же цветами она отображается на схемах — чаще ярко-зеленым, но может быть и желтым. Подписывается на схемах или на аппаратуре «земля» латинскими (английскими) буквами PE. Так же маркируются и контакты, к которым «земляной» провод надо подключать.

Иногда профессионалы называют заземляющий провод «нулевой защитный», но не путайте. Это именно земляной, а защитный он потому, что снижает риск поражения током.

Какого цвета нулевой провод

Ноль или нейтраль имеет синий или голубой цвет, иногда — синий с белой полосой. Другие цвета в электрике для обозначения нуля не используются. Таким он будет в любом кабеле: трехжильном, пятижильном или с большим количеством проводников.

Какого цвета нулевой провод? Синий или голубой

Синим цветом обычно рисуют «ноль» на схемах, а подписывают латинской буквой N. Специалисты называют его рабочим нулем, так как он, в отличие от заземления, участвует в образовании цепи электропитания. При прочтении схемы его часто определяют как «минус», в то время как фаза считается «плюсом».

Как проверить правильность маркировки и расключения

Цвета проводов в электрике призваны ускорить идентификацию проводников, но полагаться только на цвета опасно — их могли подключить неправильно. Потому, перед началом работ, стоит удостовериться в том, правильно ли вы определили их принадлежность.

Берем мультиметр и/или индикаторную отвертку. С отверткой работать просто: при прикосновении к фазе загорается светодиод, вмонтированный в корпус. Так что определить фазные проводники будет легко. Если кабель двухжильный, проблем нет — второй проводник это ноль. Но если провод трехжильный, понадобиться мультиметр или тестер — с их помощью определим какой из оставшихся двух фазный, какой — нулевой.

Определение фазного провода при помощи индикаторной отвертки

На приборе переключатель выставляем так, чтобы выбранной была шакала более 220 В. Затем берем два щупа, держим их за пластиковые ручки, аккуратно дотрагиваемся металлическим стержнем одного щупа к найденному фазному проводу, вторым — к предполагаемому нулю. На экране должно высветиться 220 В или текущее напряжение. По факту оно может быть значительно ниже — это наши реалии.

Если высветилось 220 В или чуть больше — это ноль, а другой провод — предположительно «земля». Если значение меньше, продолжаем проверку. Одним щупом снова прикасаемся к фазе, вторым — к предполагаемому заземлению. Если показания прибора ниже чем при первом измерении, перед вами «земля» и она должна быть зеленого цвета. Если показания оказались выше, значит где-то напутали при и перед вами «ноль». В такой ситуации есть два варианта: искать где именно неправильно подключили провода (предпочтительнее) или просто двигаться дальше, запомнив или отметив существующее положение.

Итак, запомните, что при прозвонке пары «фаза-ноль» показания мультиметра всегда выше, чем при прозвонке пары «фаза-земля».

И, в завершение, позвольте совет: при прокладке проводки и соединении проводов соединяйте всегда проводники одного цвета, не путайте их. Это может привести к плачевным результатам — в лучшем случае к выходу аппаратуры из строя, но могут быть травмы и пожары.

В большинстве современных кабелей проводники имеют изоляцию разных цветов. Цвета эти имеют определенное значение и выбираются не просто так. Что такое цветовая маркировка проводов и как с ее помощью определить где ноль и заземление, а где — фаза, и будем говорить дальше.

Зачем это надо

В электрике принято различать провода по цветам. Это намного облегчает и ускоряет работу: вы видите набор проводов разных цветов и, по цвету, можете предположить какой для чего предназначен. Но, если разводка не заводская и делали ее не вы, перед началом работ обязательно надо проверить соответствуют ли цвета предполагаемому назначению.

Цвета проводов имеют определенное значение

Для этого берут мультиметр или тестер, проверяют на каждом проводнике наличие напряжения, его величину и полярность (это при проверке сети электропитания) или просто прозванивают куда и откуда идут провода и не меняется ли «в пути» цвет. Так что знание цветовой маркировки проводов — один из необходимых навыков домашнего мастера.

Цветовая маркировка провода заземления

По последним правилам проводка в доме или квартире должна иметь заземление. Последние годы вся бытовая и строительная техника выпускается с заземляющим проводом. Причем заводская гарантия сохраняется только при условии подачи электропитания с работающим заземлением.

Чтобы не путаться для провода заземления принято использовать желто-зеленую окраску. Жесткий одножильный провод имеет зеленый основной цвет с желтой полосой, а мягкий многожильный — основное поле желтого цвета с зеленой продольной полосой. Изредка могут встречаться экземпляры с горизонтальными полосками или просто зеленые, но это — нестандарт.

Цвет провода заземления — одножильного и многожильного

Иногда в кабеле есть только ярко-зеленый или желтый провод. В таком случае именно их используют как «земляной». На схемах «земля» обычно рисуется зеленым цветом. На аппаратуре соответствующие контакты подписываются латинскими буквами PE или в русскоязычном варианте пишут «земля». К надписям часто добавляется графическое изображение (на рисунке ниже).

В некоторых случаях на схемах шина «земля» и подключение к ней обозначается зеленым цветом

Цвет нейтрали

Еще один проводник, который выделяют определенным цветом — нейтраль или «ноль». Для него выделен синий цвет (ярко-синий или темно-синий, изредка — голубой). На цветных схемах эта цепь также прорисовывается синим, подписывается латинской буквой N. Так же подписываются контакты, к которым необходимо подключить нейтраль.

Цвет нейтрали — синий или голубой

В кабелях с гибкими многожильными проводами, как правило, используется более светлые оттенки, а одножильные жесткие проводники имеют оболочку более темных, насыщенных тонов.

Окраска фазы

С фазными проводниками несколько сложнее. Их окрашивают в разные цвета. Исключены уже используемые — зеленый, желтый и синий — а все остальные могут присутствовать. При работе с этими проводами надо быть особенно аккуратными и внимательными, ведь именно на них присутствует напряжение.

Цветовая маркировка проводов: какого цвета фаза — возможные варианты

Итак, наиболее часто встречающаяся цветовая маркировка проводов фазы — красный, белый и черный. Еще могут быть коричневый, бирюзовый оранжевый, розовый, фиолетовый, серый.

На схемах и клеммах фазные провода подписываются латинской буквой L, в многофазных сетях рядом стоит номер фазы (L1, L2, L3). П кабелях с несколькими фазами они имеют разную окраску. Так проще при разводке.

Как определить правильно ли подключены провода

При попытке установить дополнительную розетку, подключить люстру, бытовую технику, требуется знать, какой именно провод является фазным, какой нулевым, а какой — заземляющим. При неправильном подключении техника выходит из строя, а неосторожное прикосновение к токоведущим проводам может окончиться печально.

Надо убедиться что цвета проводов — земля, фаза, ноль — совпадают с их разводкой

Проще всего ориентироваться по цветовой маркировке проводов. Но не всегда все просто. Во-первых, в старых домах проводка обычно однотонная — торчат два-три провода белого или черного цвета. В этом случае надо разбираться конкретно, после чего навешивать бирки или оставлять цветные метки. Во-вторых, даже если в кабеле проводники окрашены в разные цвета, и вы визуально можете найти нейтраль и землю, правильность своих предположений надо проверить. Случается, что при монтаже цвета перепутаны. Потому сначала перепроверяем правильность предположений, потом начинаем работы.

Для проверки понадобятся специальные инструменты или измерительные приборы:

• индикаторная отвертка;
• мультиметр или тестер.

Найти фазный провод можно при помощи индикаторной отвертки, для определения нуля и нейтрали нужен будет тестер или мультиметр.

Проверка с индикатором

Индикаторные отвертки бывают нескольких видов. Есть модели, на которых светодиод зажигается при прикосновении металлической частью к токоведущим частям. В других моделях для проверки требуется дополнительно нажать кнопку. В любом случае при наличии напряжения зажигается светодиод.

С индикаторной отверткой работать просто

При помощи индикаторной отвертки можно найти фазы. Металлической частью прикасаемся к оголенному проводнику (при необходимости наживаем на кнопку) и смотрим, горит ли светодиод. Горит — это фаза. Не горит — нейтраль или земля.

Работаем аккуратно, одной рукой. Второй к стенам или металлическим предметам (трубам, например) не прикасаемся. Если провода в проверяемом кабеле длинные и гибкие, можно придержать их второй рукой за изоляцию (держитесь подальше от оголенных концов).

Проверка с мультиметром или тестером

На приборе выставляем шкалу, которая немного больше предполагаемого напряжения в сети, подключаем щупы. Если позваниваем бытовую однофазную сеть 220В, ставим переключатель в положение 250 В. Одним щупом прикасаемся к оголенной части фазного провода, вторым — к предполагаемой нейтрали (синего цвета). Если при этом стрелка на приборе отклоняется (запоминаем ее положение) или на индикаторе загорается цифра, близкая к 220 В. Проделываем ту же операцию со вторым проводником — который по цвету определили как «землю». Если все верно, показания прибора должны быть ниже — меньше чем те, которые были перед этим.

Тестер дает однозначный ответ

В случае, если цветовая маркировка проводов отсутствует, придется перебирать все пары, определяя назначение проводников по показаниям. Пользуемся тем же правилом: при прозвонке пары «фаза-земля» показания ниже, чем при прозвонке пары «фаза-ноль».

Отдельные провода-жилы, из которых состоят электрические кабели, имеют изоляцию определенных расцветок. Регламентирует окрас изоляции ГОСТ Р 50462-2009, в этом документе приведены особенности n и l маркировки в электрике с целью упрощения работы мастеров на крупных объектах и обеспечения безопасности в процессе ремонта. Тем, кто решается на самостоятельную починку электроприборов или другие подобные работы, также стоит знать, какого цвета провода заземления, фазы и нуля.

Особенности расцветки жил

Во избежание ошибок требования ПУЭ описывают цвета всех основных электропроводов. Если пуско-наладочными работами занимался опытный электрик, следующий правилам ПУЭ и соответствующим ГОСТам, при самостоятельном ремонте не понадобится ни индикаторная отвертка, ни иные устройства, определяющие назначение той или иной жилы.

Цветовая маркировка в электрике по ГОСТ

Заземление

Желто-зеленый провод — это заземление. В принципиальных схемах жилы зануления маркируются буквами PE. В некоторых домах старой застройки встречаются PEN-провода, в которых заземление объединено с нулевой жилой. Если кабель протягивался по правилам, выбирались провода с синей изоляцией, а желто-зелеными были только концы и места скруток (на них надевались термотрубки). Толщина «нуля» и заземления может быть разной. Нередко толщина этих двух жил меньше, чем толщина фазной жилы, такое встречается при подключении переносных приборов.

Если речь идет о прокладке электропроводки в многоэтажных домах и в промышленных помещениях, вступают в силу нормы ПУЭ и ГОСТ 18714-81, предписывающие обязательное обустройство защитного заземления. Заземление должно иметь минимальное сопротивление, чтобы компенсировать последствия неисправностей на линии и не допускать вреда для здоровья людей. То есть, соблюдение стандартов цветовой маркировки проводов ПУЭ имеет первостепенное значение.

Какого цвета нейтральный провод? Электрические стандарты предписывают, что его изоляция может иметь цвет: синий, синей с белой полосой или голубой. Такая маркировка будет присутствовать в кабеле с любым количеством жил. В принципиальных схемах «ноль» помечается буквой N, на него замыкается цепь. Иногда его называют «минусом», а фазный — «плюсом».

Цвет фазы — то, что имеет для электрика первостепенное значение: обращение с токопроводящими жилами требует осторожности и знаний. Малейшее касание фазы может привести к травмам. Цветов у фазных проводов, имеющих маркировку в виде буквы L, в электропроводке много, запрет распространяется только на использование синего, желтого и зеленого цветов. Если кабель трехфазный, к букве L добавляется порядковый номер жилы.

Когда однофазная цепь отделяется от трехфазной, электрики пользуются кабелями со строго одинаковой расцветкой, следя за цветом фазы и нуля в проводе. Перед тем, как начать работу, они определяют для себя, как будут соединяться разные жилы, и в дальнейшем следуют выбранной расцветке. Иногда на них наплавляются термокембрики или наматывается несколько витков цветной соответствующей изоленты.

• фазные провода черного цвета, применяются в силовых цепях, работающих с постоянным и переменным током;
• красный цвет — используются в цепях управления, рассчитанных на переменный ток;
• с оранжевый цвет — встречаются с цепях управления блокировкой, запитанных от внешних источников.

Как определить назначение провода — нейтраль или заземление?

L N маркировка в электрике не всегда бывает соблюдена в зданиях старой застройки, поэтому возникает вопрос самостоятельного различения нулевого провода и заземляющего. Когда цепь замкнута, по «нулю» проходит электрический ток. Заземляющий же провод несет только защитную функцию, и в «штатном» режиме ток по нему не протекает.

Узнать, «ноль» ли это или «земля», можно так:

• Воспользоваться омметром, предварительно отключив напряжение между точками измерения. На заземляющем проводе сопротивление не превысит 4 Ом.
• Воспользоваться вольтметром и последовательно измерить напряжение между «фазой» и другими проводами (способ подходит для трехжильных кабелей). Заземляющий провод даст наибольшее значение.
• Если цвета проводов «фазы», «нуля» и «земли» неизвестны, и нужно узнать напряжение между заземляющим проводом и каким-нибудь заведомо заземленным предметом (например, радиатором отопления), также пригодится вольтметр. Правда, при соединении «земли» и заземленного предмета он ничего не покажет. Но небольшое напряжение отразится на его индикаторе, если подобным образом поступить с «нулевым» проводом.

В двужильном кабеле всегда будет присутствовать только фазный и нулевой провод.

Что делать, если все жилы в кабеле имеют изоляцию одного цвета

Вопрос о маркировке проводов по цветам не имеет смысла, когда приходится работать с одноцветными жилами — например, при починке проводки в старых домах. Для таких случаев существуют наборы, дающие возможность промаркировать жилы. Участки для закрепления маркировочных приспособлений предписываются требованиями ГОСТ, обычно их фиксируют рядом с местом подключения к шине.

Как разметить провод с двумя жилами

Если все провода в кабеле имеют одинаковую изоляцию, а электроприбор уже подключен к сети, мастера пользуются индикаторными отвертками. Последние светятся, когда металлическая часть касается фазного провода. Для маркировки двужильного кабеля кроме такой отвертки понадобятся термокембрики или разноцветная изолента. Обозначение цветов будет производиться только в местах стыков — не обязательно обматывать жилу цветными трубками или изолентой по всей длине.

Фазные провода можно отмечать любыми цветами, кроме синего, желтого и зеленого. Если двужильный кабель подключен к однофазной сети, фазный провод негласно принято маркировать красным цветом.

Как разметить провод с тремя жилами

Какой цвет провода заземления в трехжильном проводе? Если ответ на вопрос сходу не определить, вся изоляция на жилах одинакового цвета, выручит мультиметр. Устройство выставляется на переменный ток, и мастер последовательно касается обоими щупами сначала фазного провода, затем остальных проводов, запоминая показатели. Касание фазы и нуля даст большее напряжение, чем касание фазы и заземления.

Какого цвета провод заземления? У него желто-зеленый цвет. Именно такой термокембрик или изоленту и нужно применять для маркировки «земли» в трехжильном кабеле. На «нулевой» — следует намотать синюю ленту, на фазу — не синий и не желто-зеленый термокембрик.

Буквенное обозначение фазы, нуля и заземления

Использование разных цветов проводов в электропроводке — удобная и логичная мера, упрощающая ремонтные и монтажные работы. Если в доме проложены провода с разноцветными жилами, во время ремонта не придется тратить время на «прозвон» каждой из них, и, например, обрыв фазной жилы обнаружится быстро. Наличие буквенного обозначения фазы и нуля тоже имеет значение, но работа с буквами и цифрами все равно более долгая, чем с цветом: достаточно посмотреть на кабель — и сразу становится ясно назначение жил.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Как определить фазу и ноль индикатором-пробником. Цвета фазного провода

Генераторы, вырабатывающие на электростанциях электроэнергию, имеют три обмотки, по одному из концов которых соединяют вместе, и этот общий провод называют Ноль. Оставшиеся три свободных конца обмоток называются Фазами.

Цвета и обозначение проводов

Для того, чтобы без приборов найти фазный, нулевой и заземляющий провод электропроводки, они, в соответствии с правилам ПУЭ покрываются изоляцией разный цветов.

На фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для однофазной электропроводки напряжением переменного тока 220 В.

На этой фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для трехфазной электропроводки напряжением переменного тока 380 В.

По представленным схемам в России начали маркировать провода с 2011 года. В СССР цветовая маркировка была другая, что необходимо учитывать при поиске фазы и нуля при подключении установочных электроизделий к старой электропроводке.

Таблица цветовой маркировки проводов до и после 2011 года

В таблице представлена цветовая маркировка проводов электрической проводки, принятая в СССР и России.

В некоторых других странах цветовая маркировка отличается, за исключением желто — зеленого провода. Международного стандарта пока нет.

Обозначение L1, L2 и L3, обозначают не один и тот же фазный провод. Напряжение между этими проводами составляет 380 В. Между любым из фазных и нулевым проводом напряжение составляет 220 В, оно и подается в электропроводку дома или квартиры.

В чем отличие проводов N и PE в электропроводке

По современным требованиям ПУЭ в квартиру кроме фазного и нулевого проводов, должен подводиться еще и заземляющий провод желто — зеленого.

Нулевой N и заземляющий провода PE подключаются к одной заземленной шине щитка в подъезде дома. Но функцию выполняют разную. Нулевой провод предназначен работы электропроводки, а заземляющий – для защиты человека от поражения электрическим током и подсоединяется к корпусам электроприборов через третий контакт электрической вилки. Если произойдет пробой изоляции и фаза попадет на корпус электроприбора, то весь ток потечет через заземляющий провод, перегорят плавкие вставки предохранителей или сработает автомат защиты, и человек не пострадает.

В случае, если электропроводка проложена в помещении кабелем без цветовой маркировки то определить, где нулевой, а где заземляющий проводник приборами невозможно, так как сопротивление между проводами составляет сотые доли Ома. Единственной подсказкой может послужить тот факт, что нулевой провод заводится в электрический счетчик, а заземляющий проходит мимо счетчика.

Внимание! Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током.

Индикаторы-пробники для поиска фазы и ноля

Прибор, предназначенный для поиска ноля и фазы, называется индикатором. Широкое применение получили световые индикаторы для определения фазы на неоновых лампочках. Низкая цена, высокая надежность, долгий срок службы. В последнее время появились индикаторы и на светодиодах. Они дороже и дополнительно требуют элементов питания.

На неоновой лампочке

Представляет собой диэлектрический корпус, внутри которого находятся резистор и неоновая лампочка. Касаясь по очереди к проводам электропроводки отверточным концом индикатора, Вы по свечению неоновой лампочки находите фазу. Если лампочка засветилась от прикосновения, значит, это фазный провод. Если не светится, значит, это нулевой провод.

Корпуса индикаторов бывают разных форм, цветов, но начинка у всех одинаковая. Для исключения случайного замыкания, советую на стержень отвертки надеть трубку из изоляционного материала. Не следует индикатором откручивать или затягивать винты с большим усилием. Корпус индикатора сделан из мягкой пластмассы, стержень отвертки запрессован неглубоко и при большой нагрузке корпус ломается.

Светодиодный индикатор-пробник

Индикатор-пробник для определения фазы на светодиодах появились сравнительно недавно и завоевывают все большую популярность, так как позволяют не только найти фазу, но и прозванивать цепи, проверять исправность лампочек накаливания, нагревательных элементов бытовых приборов, выключателей, сетевых проводов и многое другое. Есть модели, с помощью которых можно определять местонахождение электропровода в стенах (чтобы не повредить при сверлении) и найти, в случае необходимости, место их повреждения.

Конструкция светодиодного индикатора-пробника, такая же, как и на неоновой лампочке. Только вместо нее используются активные элементы (полевой транзистор или микросхема), светодиод и нескольких малогабаритных батареек постоянного тока. Батареек хватает на несколько лет работы.

Для нахождения фазы светодиодным индикатором-пробником, отверточным его концом прикасаются последовательно к проводникам, при этом к металлической площадке на торце рукой касаются нельзя. Эта площадка используется только при проверке целостности электрических цепей. Если при поиске фазы Вы будете касаться этой площадки, то светодиод будет светить и при касании индикатором к нулевому проводу!

Ярко засветившийся светодиод укажет на наличие фазы. По правилам, фазный провод должен быть с правой стороны розетки. Как проверять контакты и цепи таким индикатором-пробником, подробно изложено в прилагаемой к нему инструкции.

Как самому сделать индикатор-пробник

для поиска фазы и ноля на неоновой лампочке

При необходимости можно своими руками сделать индикатор-пробник для поиска и определения фазы.

Для этого нужно к одному из выводов любой неоновой лампочки, даже стартера от светильника дневного света, припаять резистор номиналом 1,5-2 Мом и на него надеть изолирующую трубку.

Лампочку с резистором можно разместить в ручку отвертки или корпус от шариковой ручки. Тогда внешний вид самодельного индикатора-пробника, мало чем будет отличаться, от промышленного образца.

Поиск или определение фазы выполняется точно так же, как и промышленным индикатором-пробником. Удерживая лампочку за цоколь, концом резистора прикасаются к проводнику.

При подборе резистора иногда возникают трудности с определением его номинала, если на корпусе резистора вместо числа нанесены цветные кольца. С этой задачей поможет справиться онлайн калькулятор.

Почему индикатор светится

при прикосновении к нулевому проводу

Такой вопрос мне задавали многократно. Одной из причин является неправильное применение светодиодного индикатора. Как правильно держать светодиодный индикатор-пробник при поиске фазы, написано в статье выше.

Второй возможно причиной такого поведения индикатора является обрыв нулевого провода. Например, сработал автомат защиты, установленный после счетчика на нулевом проводе. В старых квартирах это не редкость и является грубым нарушением обустройства электропроводки. Необходимо в обязательном порядке удалить автомат с нулевого провода или закоротить его выводы перемычкой.

При обрыве нулевого провода на него через включенные в электросеть приборы, например, через индикатор подсветки выключателя, телевизор в дежурном режиме, любое зарядное устройство, выключенный только кнопкой пуск компьютер и другие электроприборы, поступает фаза. Индикатор это и показывает. В таком случае нулевой провод может быть опасным и прикосновение к нему недопустимо. Нужно найти и устранить обрыв нулевого провода, который может находиться и в распределительных коробках.

Как найти фазу и ноль с помощью контрольки электрика

Контролька электрика на лампочке накаливания

Для проверки наличия питающего напряжения в электрической сети ранее электрики использовали самодельную контрольку, представляющую собой маломощную лампочку накаливания, вкрученную в электрический патрон. К патрону подсоединены два проводника из многожильного провода длиной около 50 см.

Для того, чтобы проверить наличие напряжения, нужно проводниками контрольки прикоснуться к проводам электропроводки. Если лампочка засветилась, напряжение есть.

Контролька электрика на светодиоде

Контролька электрика на лампочке требует бережного отношения и занимает много места. Гораздо удобнее сделать контрольку электрика на светодиоде по нижеприведенной схеме.

Схема простая, последовательно с любым светодиодом включается токоограничивающее сопротивление. Светодиод любого типа и цвета свечения. Пользоваться ней так же, как и контролькой электрика на лампочке.

Светодиод и резистор можно разместить в корпусе от шариковой ручки подходящего размера. На фото контролька для автомобилиста. Схема такой контрольки такая же. Только в зависимости от типа используемого светодиода, резистор R1 ставится номиналом около 1 кОм.

Проверить наличие напряжения на проводах в бортовой сети автомобиля такой контролькой просто, правый конец по схеме соединяется с массой, а левым касаетесь любого контакта. Если напряжение на контакте есть, светодиод засветится. Если к положительной клемме аккумулятора прикоснуться одним концом предохранителя, а ко второму прикоснуться контролькой, то если светодиод не будет светить, значит, предохранитель в обрыве. Так можно проверять и лампочки накаливания, и наличие контакта в переключателях.

Поиск фазы при наличии нулевого и заземляющего проводников

Если требуется найти фазу в электропроводке, которая имеет фазный, нулевой и заземляющий провода, то с помощью контрольки это легко сделать. Достаточно выполнить три касания проводами контрольки. Нужно присвоить каждому проводу условный номер, например 1, 2 и 3 и по очереди прикасаться к парам проводов 1 – 2, 2 – 3, 3 – 1.

Возможно следующее поведение лампочки. Если при прикосновении к 1 – 2 лампочка не засветилась, значит, провод 3 фазный. Если светит при прикосновении к 2 – 3 и 3 – 1, значит 3 фазный. Смысл простой, при прикосновении к нулевому и заземляющему проводнику лампочка светить не будет, так как практически это проводники, на щитке соединенные вместе.

Вместо контрольки можно включить любой вольтметр переменного тока, рассчитанный на измерение напряжения не менее 300 В. Если одним щупом вольтметра прикоснуться к фазному проводу, а другим к нулевому или заземляющему, то вольтметр покажет напряжение питающей сети.

Поиск фазы и нуля контролькой

Внимание, прикосновение к любым оголенным проводникам при поиске фазы контролькой может привести к поражению электрическим током.

Делается все очень просто, один конец провода контрольки подсоединяется к зачищенной до металла трубе центрального отопления или водопровода, а другим по очереди касаетесь проводам или контактам электропроводки. При прикосновении к фазному проводу лампочка засветит.

Если до металла трубы не добраться, то можно воспользоваться водой, текущей из смесителя. Для этого включаете воду и один провод контрольки помещаете под струю воды как можно ближе к смесителю. Вторым концом провода касаетесь проводов электропроводки. Слабый свет лампочки подскажет Вам, где фаза.

В контрольку лучше всего вкрутить самую маломощную лампочку, я использовал лампочку от подсветки холодильников мощностью 7,5 Вт. Для того, чтобы дотянуться до воды, можно использовать кусок любого провода или стандартный удлинитель.

Поиск фазы и ноля вольтметром или мультиметром

Нахождение фазы вольтметром или мультиметром проводится так же способом, как и контролькой электрика, только вместо концов контрольки подключается щупы прибора.

Для определения нуля в трехфазной сети с помощью тестера или мультиметра достаточно измерять напряжение между проводами, которое между фазами будет равно 380 В, а между нулем и любой из фаз – 220 В. То есть провод, относительно которого вольтметр будет на остальных трех показывать 220 В и есть нулевой.

Поиск фазы и ноля с помощью картошки

Если у Вас под рукой не оказалось технических средств для поиска фазы, то можно с успехом воспользоваться
экзотическим или народным, иначе не назовешь, способом определения фазы, посредством картошки. Не подумайте, что это шутка. Для кого-то это может быть единственно доступный метод, который можно с успехом применить на практике.

Конец одного проводника нужно подсоединить к водопроводной трубе (если она не пластиковая) или батарее отопления. Если труба окрашена, то нужно место присоединения зачистить до металла, чтобы обеспечить электрический контакт. Противоположный его конец воткнуть в срез картошки. Другой проводник тоже втыкается одним концом на максимальном расстоянии от предыдущего в картошку, вторым концом через резистор номиналом не менее 1 Мом по очереди прикасаются к проводам электропроводки. Некоторое время нужно подождать. Если на срезе картошки реакции нет, это ноль, если есть – фаза. Я не рекомендую пользоваться этим методом, если не знаете правил безопасности работы с электрическими установками.

Как видите, на фото вокруг проводов при подсоединении к фазному проводу электропроводки на поверхности среза картошки произошли изменения. При прикосновении к нулевому проводу реакции не последует.

Андрей 19.09.2012

Здравствуйте, я в хрущевке полностью поменял проводку, протянул трехжильный кабель ВВГ 3×2,5. Можно ли на этажном распределительном щитке закрепить к корпусу желтый провод заземления? Электрик с ЖЭУ сказал сделать именно так.

Александр

В квартирах хрушевок и сталинок обычно так и делают, электрик сказал правильно.

Цветовая маркировка проводов. Схематическое обозначение фазы и нуля на английском языке Что означает n в электрике

Те, кто хоть раз в жизни имели дело с электропроводами, не могли не обращать внимания, что кабели всегда имеют разный цвет изоляции. Придумано это не для красоты и яркой окраски. Именно благодаря цветовой гамме в одежде провода легче распознавать фазы, заземление и нулевой провод. Все они имеют свойственную им окраску, что во много раз делает удобной и безопасной работу с электропроводкой. Самое главное для мастера – это знать, какой провод каким цветом должен обозначаться.

Цветовая маркировка проводов

При работе с электропроводкой максимальную опасность представляют провода, к которым подключена фаза. Соприкосновение с фазой может привести к летальному исходу, поэтому для этих электропроводов выбраны самые яркие, например, красный, предупреждающие цвета.

Кроме того, если провода маркированы разными цветами, то при ремонте той или иной детали можно быстрее определить какие именно из пучка проводов необходимо проверить в первую очередь, и которые из них наиболее опасны.

Чаще всего для фазных проводов используется следующая расцветка:

• Красные;
• Черный;
• Коричневый;
• Оранжевые;
• Сиреневые,
• Розовые;
• Фиолетовые;
• Белый;
• Серые.

Именно в эти цвета могут быть окрашены фазные провода. Вы сможете проще разобраться с ними, если исключите нулевой провод и землю. Для удобства, на схеме изображение фазного провода принято обозначать латинской литерой L. При наличии не одной фазы, а нескольких, к букве должно быть добавлено численное обозначение, которое выглядит так: L1, L2 и L3, для трехфазных в 380 В сетях. В некоторых исполнениях первая фаза (масса), может быть обозначена буквой A, вторая – B, а уже третья – C.

Какого цвета провод заземления

В соответствии с современными стандартами, проводник заземления должен иметь желто-зеленый цвет. С виду он похож на желтую изоляцию, на которой имеются две продольные ярко-зеленые полосы. Но встречается иногда и окраска из поперечных зелено-желтых полос.

Иногда, в кабеле могут иметься только ярко-зеленые или желтые проводники. В данном случае «земля» будет обозначаться именно таким цветом. Соответствующими цветами она же будет отображаться и на схемах. Чаще всего инженеры рисуют из ярко зелеными, но иногда можно заметить и желтые проводники. Обозначают на схемах или приборах «землю» латинскими (на английском) буквами PE. Соответственно этому маркируются и контакты, куда «земляной» провод нужно подключать.

Иногда специалисты называют заземляющий провод «нулевым и защитным», но не стоит путать. Если вы увидите такое обозначение, то знайте, что это именно земляной провод, а защитным его называют потому, что он что снижает риск удара током.

Ноль или нейтральный провод имеет следующий цвет маркировки:

• Синий;
• Голубой;
• Синий с белой полоской.

Никакие цвета в электрике для маркировки нулевого провода не используются. Таким вы его найдете в любом, будь то трехжильном, пятижильном, а может и с еще большим количеством проводников. Синим и его оттенками обычно рисуют «ноль» на различных схемах. Профессионалы называют его рабочим нулем, потому, что (чего нельзя сказать о заземлении), участвует в электропроводке с питанием. Некоторые, при прочтении схемы называют его минус, в то время как фазу все считают «плюс».

Как проверить подключение проводов по цветам

Цвета проводов в электричестве придуманы для того, чтобы ускорить идентификацию проводников. Однако, полагаться лишь только на цвет опасною, ведь какой-либо новичок, или безответственный работник из ЖЗК-а, мог подключить их неправильно. В связи с этим, перед тем, как приступить к работам, необходимо удостовериться правильности их маркировки или подключения.

Для того, чтобы выполнить проверку проводов на полярность, берем индикаторную отвертку или мультиметр. Стоит заметить, что с отверткой на много проще работать: когда вы прикасаетесь к фазе загорается вмонтированный в корпус светодиод.

Если кабель двухжильный, тогда проблем практически нет- вы исключили фазу, значит второй проводник, который остался, это ноль. Однако часто встречаются и трехжильные провода. Здесь уже для определения вам понадобиться тестер, или мультиметр. При их помощи так же не сложно определить, какой проводов фазный (плюсовой), а какой – нулевой.

Делается это следующим образом:

• На приборе выставляется переключатель таким образом, чтобы выбрать шакалу более 220 В.
• Затем нужно взять в руки два щупа, и держа их за пластиковые ручки, очень аккуратно дотрагиваемся стержнем одного из щупов к найденному проводу-фазе, а второй прислоняем к предполагаемому нулю.
• После этого на экране должно будет высветиться 220 В, или то напряжение, которое есть по факту в сети. Сегодня оно может быть ниже.

Если на дисплее появилось значение 220 В или что-то в этом пределе, то другой провод – это ноль, а оставшийся – предположительно «земля». В случае, если значение, появившееся на дисплее меньше, стоит продолжить проверку. Одним щупом опять прикасаемся к фазе, другим к предполагаемому заземлению. Если показания прибора будут ниже, чем в случае с первым измерением, то перед вами «земля». По стандартам она должна быть зеленого или желтого цвета. Если вдруг показания получились выше, это означает, что где-то напутали, и перед вами «нулевой» провод. Выходом из этой ситуации будет либо искать, где именно подключили провода неправильно, или оставив все как есть, запомнив, что провода перепутаны.

Обозначения проводов в электрических схемах: особенности подключения

Начиная любые электромонтажные работы на линиях, где уже проложена сеть, необходимо убедиться в правильности подключения проводов. Делается это с помощью специальных тестирующих приборов.

Необходимо запомнить, что при проверке соединения «фаза-ноль» показания индикаторного мультиметра всегда будут выше, чем в случае прозвонки пары «фаза-земля».

Провода в электрических цепях по нормам имеют цветную маркировку. Данный факт позволяет электрику в короткий промежуток времени найти ноль, заземление и фазу. В случае, если эти провода подсоединить неправильно между собой, то возникнет короткое замыкание. Иногда такая оплошность приводит к тому, что человек получает удар электрическим током. Поэтому, нельзя пренебрегать правилам (ПУЭ) подключения, и необходимо знать, что специальная цветовая маркировка проводов предназначена для обеспечения безопасности при работе с электропроводкой. Кроме того, данное систематизирование значительно сокращает время работы электрика, так, как он имеет возможность быстро найти нужные ему контакты.

Особенности работы с электропроводами разного цвета:

• Если вам нужно установить новую, или заменить старую розетку, то определять фазу вовсе необязательно. Вилке вовсе неважно, с какой стороны вы ее подключите.
• В случае, когда вы подключаете выключатель от люстры, то нужно знать, что нему необходимо подавать конкретно фазу, а к лампочкам только ноль.
• Если цвет контактов и фазы и нуля совершенно одинаковый, то значение проводников определяется с помощью индикаторной отвертки, где рукоятка изготовлена из прозрачного пластика с диодом внутри.
• Перед тем, как определить проводник, электрическую цепь в доме или другом помещение нужно обесточить, а проводки на концах зачистить и развести в стороны. Если этого не сделать, то они могут нечаянно соприкоснуться и получится короткое замыкание.

Использование цветной маркировки в электрике намного облегчило жизнь людей. Кроме того, благодаря цветовым обозначениям, на высокий уровень поднялась безопасность при работе с проводами, которые находятся под напряжением.

Обозначения и цвета проводов в электрике (видео)

Рейтинг 4.50
(1
Голос)

21 марта 2017

Мировые производители бытовой техники при сборке своего оборудования используют цветовую маркировку монтажных проводов. Она представляет собой обозначение в электрике L и N. Благодаря строго определенному окрасу, мастер может быстро определить, какой из проводов является фазным, нулевым или заземляющим. Это важно при подключении или отключении оборудования от электропитания.

Виды проводов

При подключении электрооборудования, монтаже разнообразных систем не обойтись без специальных проводников. Их изготавливают из алюминия или меди. Эти материалы отлично проводят электрический ток.

Важно!
Алюминиевые провода необходимо соединять только с алюминиевыми. Они химически активны.
Если их соединить с медью, то цепь передачи тока быстро разрушится. Алюминиевые провода соединяют обычно с помощью гаек и болтов. Медные — посредством клеммы. Стоит учесть, что последний вид проводников имеет существенный недостаток — быстро окисляется под воздействием воздуха.

Совет на случай, если в месте появления окисления ток перестанет проходить:
чтобы восстановить подачу электроэнергии, провод необходимо изолировать от внешнего воздействия с помощью изоленты.

Классификация проводов

Проводник представляет собой одну неизолированную или одну и более изолированных жил. Второй тип проводников покрыт специальной неметаллической оболочкой. Это может быть обмотка изолирующей лентой или оплеткой из волокнистого сырья. Неизолированные провода не имеют никаких защитных покрытий. Их применяют в сооружении линии электропередач.

Исходя из вышеописанного, делаем вывод, что провода бывают:

• защищенными;
• незащищенными;
• силовыми;
• монтажными.

Они должны использоваться строго по назначению. Малейшее отклонение от требований эксплуатации ведет к поломке сети электропитания. В результате замыкания случаются пожары.

Обозначения фазных, нулевых и заземляющих проводов

При выполнении монтажа электрических сетей бытового и промышленного предназначения используют изолированные кабели. Они состоят из множества токопроводящих жил. Каждая из них окрашена в соответствующий цвет. Обозначение LO, L, N в электрике позволяют сократить время проведения монтажных, а при необходимости и ремонтных работ.

Описанное ниже обозначение в электрике L и N в полном объеме соответствует требованиям ГОСТ Р 50462 и применяется в электроустановках, в которых напряжение достигает 1000 В. Они имеют глухозаземленную нейтраль. К этой группе относится электрооборудование всех жилых, административных зданий, хозяйственных объектов. Какие цветовые обозначения фазы L, нуля, N и заземления необходимо соблюдать при монтаже электрических сетей? Давайте разберемся.

Фазные проводники

В сети переменного тока имеются проводники, которые находятся под напряжением. Их называют фазными проводами. В переводе с английского языка термин «фаза» означает «линия», «активный провод», или же «провод под напряжением».

Прикосновение человека к оголенному от изоляции фазному проводу может обернуться серьезными ожогами или даже летальным исходом. Что значит обозначение в электрике L и N? На электрических схемах фазные провода маркируют латинской буквой «L», а в многожильных кабелях изоляция фазного провода будет окрашена в один из следующих цветов:

• белый;
• черный;
• коричневый;
• красный.

Рекомендации!
Если по каким-либо причинам электромонтер сомневается в правдивости информации, отображающей цветовую маркировку проводов кабеля, для определения находящегося под напряжением провода необходимо воспользоваться низковольтным указателем напряжения.

Нулевые проводники

Эти электропровода подразделяются на три категории:

• нулевые рабочие проводники.
• нулевые защитные (земляные) проводники.
• нулевые проводники, совмещающие в себе защитную и рабочую функцию.

Что такое обозначение проводов в электрике L и N? Нейтраль сети или нулевой рабочий проводник в схемах электрических цепей обозначают латинской буквой «N». Нулевые проводники кабелей имеют следующую окраску:

• голубой цвет по всей протяженности без дополнительных вкраплений;
• синий цвет по всей длине жилы без дополнительных вкраплений.

Что значит L, N и PE в электрике? PE (N-RE) — нулевой защитный проводник, который по всей длине входящего в кабель провода окрашивают чередующимися линиями желтого и зеленого цвета.

Третья категория нулевых проводников (REN-провода), которые совмещают в себе рабочую и защитную функции, имеет цветовое обозначение в электрике (L и N). Провода окрашены в синий цвет, с концами и местами соединений с желто-зелеными полосами.

Необходимость проверки маркировки

Обозначение LO, L, N в электрике при монтаже электрических сетей — важная деталь. Как проверить правильность цветовой маркировки? Для этого нужно использовать индикаторную отвертку.

Чтобы определить, какой из проводников является фазным, а какой нулевым при помощи индикаторной отвертки, необходимо прикоснуться ее жалом к неизолированной части провода. Если светодиод засветится, значит произошло касание к фазному проводнику. После прикасания отверткой к нулевому проводу светящегося эффекта не будет.

Важность цветовой маркировки проводников и четкое соблюдение правил ее использования позволит значительно сократить время проведения монтажных работ и поиск неисправностей электрооборудования, в то время как игнорирование этих элементарных требований оборачивается риском для здоровья.

Мировые производители бытовой техники при сборке своего оборудования используют цветовую маркировку монтажных проводов. Она представляет собой обозначение в электрике L и N. Благодаря строго определенному окрасу, мастер может быстро определить, какой из проводов является фазным, нулевым или заземляющим. Это важно при подключении или отключении оборудования от электропитания.

Виды проводов

При подключении электрооборудования, монтаже разнообразных систем не обойтись без специальных проводников. Их изготавливают из алюминия или меди. Эти материалы отлично проводят электрический ток.

Важно!
Алюминиевые провода необходимо соединять только с алюминиевыми. Они химически активны.
Если их соединить с медью, то цепь передачи тока быстро разрушится. соединяют обычно с помощью гаек и болтов. Медные — посредством клеммы. Стоит учесть, что последний вид проводников имеет существенный недостаток — быстро окисляется под воздействием воздуха.

Совет на случай, если в месте появления окисления ток перестанет проходить:
чтобы восстановить подачу электроэнергии, провод необходимо изолировать от внешнего воздействия с помощью изоленты.

Классификация проводов

Проводник представляет собой одну неизолированную или одну и более изолированных жил. Второй тип проводников покрыт специальной неметаллической оболочкой. Это может быть обмотка изолирующей лентой или оплеткой из волокнистого сырья. Неизолированные провода не имеют никаких защитных покрытий. Их применяют в сооружении линии электропередач.

Исходя из вышеописанного, делаем вывод, что провода бывают:

• защищенными;
• незащищенными;
• силовыми;
• монтажными.

Они должны использоваться строго по назначению. Малейшее отклонение от требований эксплуатации ведет к поломке сети электропитания. В результате замыкания случаются пожары.

Обозначения фазных, нулевых и заземляющих проводов

При выполнении монтажа электрических сетей бытового и промышленного предназначения используют изолированные кабели. Они состоят из множества токопроводящих жил. Каждая из них окрашена в соответствующий цвет. Обозначение LO, L, N в электрике позволяют сократить время проведения монтажных, а при необходимости и ремонтных работ.

Описанное ниже обозначение в электрике L и N в полном объеме соответствует требованиям ГОСТ Р 50462 и применяется в электроустановках, в которых напряжение достигает 1000 В. Они имеют К этой группе относится электрооборудование всех жилых, административных зданий, хозяйственных объектов. Какие цветовые обозначения фазы L, нуля, N и заземления необходимо соблюдать при монтаже электрических сетей? Давайте разберемся.

Фазные проводники

В сети переменного тока имеются проводники, которые находятся под напряжением. Их называют фазными проводами. В переводе с английского языка термин «фаза» означает «линия», «активный провод», или же «провод под напряжением».

Прикосновение человека к оголенному от изоляции фазному проводу может обернуться серьезными ожогами или даже летальным исходом. Что значит обозначение в электрике L и N? На электрических схемах фазные провода маркируют латинской буквой «L», а в многожильных кабелях изоляция фазного провода будет окрашена в один из следующих цветов:

• белый;
• черный;
• коричневый;
• красный.

Рекомендации!
Если по каким-либо причинам электромонтер сомневается в правдивости информации, отображающей цветовую маркировку проводов кабеля, для определения находящегося под напряжением провода необходимо воспользоваться низковольтным

Нулевые проводники

Эти электропровода подразделяются на три категории:

• нулевые рабочие проводники.
• нулевые защитные (земляные) проводники.
• совмещающие в себе защитную и рабочую функцию.

Чтобы определить, какой из проводников является фазным, а какой нулевым при помощи индикаторной отвертки, необходимо прикоснуться ее жалом к неизолированной части провода. Если светодиод засветится, значит произошло касание к фазному проводнику. После прикасания отверткой к нулевому проводу светящегося эффекта не будет.

Важность цветовой маркировки проводников и четкое соблюдение правил ее использования позволит значительно сократить время проведения монтажных работ и поиск неисправностей электрооборудования, в то время как игнорирование этих элементарных требований оборачивается риском для здоровья.

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза («L», «Line»)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным
! Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим
. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».

Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской.
В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т». Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание!
При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно!!!

RozetkaOnline.ru — Электрика дома: статьи, обзоры, инструкции!

Обозначение L и N в электрике

Каждый раз, пытаясь подключить люстру или бра, датчик освещенности или движения, варочную панель или вытяжной вентилятор, терморегулятор теплого пола или блок питания светодиодной ленты, а также любое другое электрооборудование, вы можете увидеть следующие маркировки возле клемм подключения – L и N.

Давайте разберемся, о чем говорят обозначения L и N в электрике.

Как вы, наверное, сами догадались это не просто произвольные символы, каждый из них несет конкретное значение и выполняет роль подсказки, для правильного подключения электроприбора к сети.

Обозначение L в электрике

« L
» — Эта маркировка пришла в электрику из английского языка, и образована она от первой буквы слова «Line» (линия) – общепринятого названия фазного провода. Также, если вам удобнее, можно ориентироваться на такие понятия английских слов как Lead (подводящий провод, жила) или Live (под напряжением).

Соответственно обозначением L
маркируются зажимы и контактные соединения, предназначенные для подключения фазного провода. В трехфазной сети, буквенно-цифровая идентификация (маркировка) фазных проводников «L1», «L2» и «L3».

По современным стандартам (ГОСТ Р 50462-2009 (МЭК 60446:2007
), действующим в России, цвета фазных проводов – коричневый или черный. Но зачастую, может встречаться белый, розовый, серый или провод любого другого цвета, кроме синего, бело-синего, голубого, бело-голубого или желто-зеленого.

Обозначение N в электрике

«N»
— маркировка, образованная от первой буквы слова Neutral (нейтральный) – общепринятое название нулевого рабочего проводника, в России называемого чаще просто нулевым проводником или коротко Ноль (Нуль). В связи с этим, удачно подходит английское слово Null (нулевой), можно ориентироваться на него.

Обозначением N
в электрике маркируются зажимы и контактные соединения для подключения нулевого рабочего проводника/нулевого провода. При этом это правило действует как в однофазной, так и трехфазной сети.

Цвета провода, которыми маркируется нулевой провод (нуль, ноль, нулевой рабочий проводник) строго синий (голубой) или бело-синий (бело-голубой).

Обозначение Заземления

Если уж мы говорим об обозначениях L и N в электрике, нельзя не отметить еще вот такой знак — , который также, практически всегда можно увидеть совместно с этими двумя маркировками. Таким значком отмечены зажимы, клеммы или контактные соединения для подключения провода защитного заземления (PE
– Protective Earthing), он же нулевой защитный проводник, заземление, земля.

Общепринятая цветовая маркировка нулевого защитного провода – желто-зеленый. Эти два цвета зарезервированы только для заземляющих проводов и не встречаются при обозначении фазных или нулевых.

К сожалению, нередко, электропроводка в наших квартирах и домах выполнена с несоблюдением всех строгих стандартов и правил цветовой и буквенно-цифровой маркировки для электрики. И знать предназначение маркировок L и N у электрооборудования, порой, недостаточно, для правильного подключения. Поэтому, обязательно прочитайте нашу статью «Как определить фазу, ноль и заземление самому, подручными средствами? », если у вас есть какие-то сомнения, этот материал будет как нельзя кстати.

Вступай в нашу группу вконтакте!

http://rozetkaonline.ru

Термодинамическая фазовая диаграмма. (A) Цветовой график производной от …

Контекст 1

… эта работа, мы думаем, что мы также можем внести свой вклад в давние дебаты о сверхтвердости. Хотя вопрос Леггетта (19) — «Может ли твердое тело быть« сверхтекучим »?» — экспериментально для твердых тел не получил ответа, наши результаты указывают на возможное существование сверхтекучести в спиновой системе. Сравнение фазовой диаграммы по спинам марганца (рис.5A) с теоретическими предсказаниями (рис. 5B) предполагает существование протяженных сверхтвердых фаз, в дополнение к сверхтекучей и кристаллической фазам. Это прямое сравнение с теорией возможно, потому что мы можем настроить эффективное поле на манжете от плюсовых до минусовых значений. Появление дополнительной фазы около 40 Тл (т.е. эффективного нулевого поля) является результатом сложности шпинелей A-позиции в умеренных полях. Наряду с недавними открытиями низкополевой спирально-спиновой жидкости и вихревой спиновой структуры в марганцевой шпинели MnSc 2 S 4 с узлом A (9), наше настоящее исследование настроенных в сильном поле экзотических фаз в MnCr 2 S 4 предлагает универсальную почву для реализации новых свойств в неудовлетворительном состоянии…

Context 2

… эта работа, мы думаем, что мы также можем внести свой вклад в давнюю дискуссию о сверхтвердости. Хотя вопрос Леггетта (19) — «Может ли твердое тело быть« сверхтекучим »?» — экспериментально для твердых тел не получил ответа, наши результаты указывают на возможное существование сверхтекучести в спиновой системе. Сравнение фазовой диаграммы относительно спинов марганца (рис. 5A) с теоретическими предсказаниями (рис. 5B) предполагает существование протяженных сверхтвердых фаз в дополнение к сверхтекучей и кристаллической фазам.Это прямое сравнение с теорией возможно, потому что мы можем настроить эффективное поле на манжете от плюсовых до минусовых значений. Появление дополнительной фазы около 40 Тл (т.е. эффективного нулевого поля) является результатом сложности шпинелей A-позиции в умеренных полях. Наряду с недавними открытиями низкополевой спирально-спиновой жидкости и вихревой спиновой структуры в марганцевой шпинели MnSc 2 S 4 с узлом A (9), наше настоящее исследование настроенных в сильном поле экзотических фаз в MnCr 2 S 4 предлагает универсальную почву для реализации новых свойств в неудовлетворительном состоянии…

Context 3

… поясните фазовую диаграмму, на рис. 5A показан цветной график производной скорости звука. Здесь мы включили критические поля, определенные из полевых сканирований скорости ультразвука (фиг. 4A) и из измерений намагниченности, показанных на фиг. 3B. Мы построили непрерывные фазовые границы, объединив точки самых крутых градиентов скорости звука, но также взяли обнаруженные аномалии намагниченности (рис. 3) и затухания (рис.4B) во внимание. Это приводит к весьма нетривиальной фазовой диаграмме HT, как описано в …

Context 4

… плато намагниченности, мы должны упомянуть, что при повышенной температуре небольшое линейное увеличение намагниченности представляет собой цветной график производной скорости звука dv / dH. Светлые кружки представляют аномалии намагниченности, зависящей от поля. Сплошными линиями обозначены максимумы полевых производных скорости звука с учетом экспериментально определенных критических полей.Показаны наиболее вероятные спиновые конфигурации для различных магнитных фаз. (B) Теоретическая фазовая диаграмма квантовой модели решеточного газа Лю и Фишера (26). Жидкую, сверхтекучую, сверхтвердую и твердую фазы относят по аналогии к бозонным системам, только принимая во внимание соображения симметрии. Указаны только соответствующие спиновые конфигурации спинов марганца. Моменты хрома всегда следуют за внешним магнитным полем и позволяют настраивать поле в марганцевых узлах примерно от -40 Тл 5 K). Это увеличение намагниченности является результатом теплового возбуждения магнонов. При самой низкой температуре этот наклон существенно уменьшается из-за вымораживания АСМ магнонов. Это доказывает точное коллинеарное выравнивание спинов Mn параллельно внешнему полю; в противном случае наклон намагниченности был бы отличным от нуля, независимо от температуры из-за перекоса подрешеток Mn. Вблизи 40 Тл проявляется необычный фазовый режим. Его границы обозначены смягчением акустической моды около 40 Тл (пунктирные линии на рис.4A) и сопровождается заметным щелевым подавлением затухания ультразвука, как показано на вставке к фиг. 4. Этот режим не проявляется в намагничивании (фиг. 3). Следовательно, мы заключаем, что спиновая структура марганца все еще должна быть АФМ. Однако какая схема вращения допускает распространение продольного звука без диссипации? Очевидно, что при 40 Тл распространение звуковой волны не нарушается спиновой системой марганца. Как мы документировали в предыдущем разделе, марганцевая подсистема связана через обменную стрикцию Cr-Mn со скоростью звука и демпфированием.При 40 Тл внешнее поле точно компенсирует обменное поле Cr-Mn, и спины марганца полностью отделены от спинов Cr. Мы пришли к выводу, что идеальная спиновая структура AFM-моментов марганца остается неизменной во всей области плато, но что в области разделенных подсистем спины марганца становятся неэффективными в затухании ультразвука: обменное взаимодействие Mn-Cr полностью компенсируется. внешним полем, и любая двухионная магнитоупругая связь фактически равна нулю.При повышении температуры этот бездиссипативный режим расширяется, так как тепловые возбуждения дополнительно конкурируют с обменным полем. При дальнейшем увеличении полей, за пределами режима плато, появляется перевернутая спиновая структура, теперь с ферромагнитно ориентированным суммарным моментом, параллельным моментам хрома. Эта последовательность спиновых структур показана на рис. …

Контекст 5

… Во-первых, важно отметить, что на полной фазовой диаграмме H-T на рис.5A, спины хрома обнаруживают ферромагнитный порядок и выстраиваются во внешнем поле выше 0,3 Тл. Следовательно, полевые зависимости намагниченности, скорости звука и затухания звука определяются только текстурой спина марганца. Обратите внимание, что последние две величины связаны со спиновой системой марганца через стрикцию обмена Mn-Cr. Фазовую диаграмму можно интерпретировать как диаграмму чистой шпинели в позиции A во внешних полях от -40 до 20 Тл. Мы предлагаем сопоставить последовательность спиновых структур марганца в MnCr 2 S 4 по аналогии с квантовыми спиновыми системами, где была установлена ​​общая связь с бозвуковой моделью решеточного газа (25,26).Нам известно, что спиновый гамильтониан MnCr 2 S 4, обсуждавшийся до сих пор в литературе, не содержит анизотропных членов, которые на первый взгляд должны быть существенными для проведения аналогии. Однако, помимо изотропных членов Гейзенберга Mn-Mn, Mn-Cr и Cr-Cr, гамильтониан содержит биквадратный обмен, что указывает на важность спин-решеточного взаимодействия (37). Penc et al. (12) показали, что в фрустрированных магнитах комбинация внешнего магнитного поля и спин-решеточной связи обеспечивает альтернативный путь к сверхтвердым фазам, даже в отсутствие магнитной анизотропии.Наши результаты показывают, что это может быть именно так в MnCr 2 S 4, где у нас есть сильная конкуренция AFM и ферромагнитных обменных взаимодействий, что приводит к разрыву связей вместе с сильной спин-решеточной связью, о чем свидетельствуют ультразвуковые эксперименты. Заметное соответствие фазовой диаграммы, показанной на рис. 5A, с теоретическими предсказаниями (рис. 5B) (26), привело нас к гипотезе о том, что протяженные сверхтвердые фазы могут возникать во внешних магнитных полях ниже и выше области плато.Следовательно, используя эту аналогию с моделями квантового решеточного газа, область плато с чисто AFM-порядком марганца соответствует твердой фазе, характеризуемой DLRO, тогда как YK-фаза со скошенными спинами марганца представляет собой сверхтекучее состояние. В сверхжидкой фазе поперечная составляющая намагниченности Mn упорядочена антиферромагнитно, что соответствует ODLRO, а продольная составляющая ферромагнитна, что означает отсутствие …

Context 6

…. Во-первых, важно отметить, что на полной фазовой диаграмме HT на рис. 5A спины хрома обнаруживают ферромагнитный порядок и выровнены во внешнем поле выше 0,3 Тл. Следовательно, полевые зависимости намагниченности, скорость звука и затухание звука определяются только спиновой текстурой марганца. Обратите внимание, что последние две величины связаны со спиновой системой марганца через стрикцию обмена Mn-Cr. Фазовую диаграмму можно интерпретировать как диаграмму чистой шпинели A-позиции во внешних полях от -40 до 20 Тл.Мы предлагаем сопоставить последовательность спиновых структур марганца в MnCr 2 S 4 по аналогии с квантовыми спиновыми системами, в которых была установлена ​​общая связь с бозонной моделью решеточного газа (25,26). Нам известно, что спиновый гамильтониан MnCr 2 S 4, обсуждавшийся до сих пор в литературе, не содержит анизотропных членов, которые на первый взгляд должны быть существенными для проведения аналогии. Однако, помимо изотропных членов Гейзенберга Mn-Mn, Mn-Cr и Cr-Cr, гамильтониан содержит биквадратный обмен, что указывает на важность спин-решеточного взаимодействия (37).Penc et al. (12) показали, что в фрустрированных магнитах комбинация внешнего магнитного поля и спин-решеточной связи обеспечивает альтернативный путь к сверхтвердым фазам, даже в отсутствие магнитной анизотропии. Наши результаты показывают, что это может быть именно так в MnCr 2 S 4, где у нас есть сильная конкуренция AFM и ферромагнитных обменных взаимодействий, что приводит к разрыву связей вместе с сильной спин-решеточной связью, о чем свидетельствуют ультразвуковые эксперименты. Отмеченное соответствие фазовой диаграммы, представленной на рис.5A с теоретическими предсказаниями (рис. 5B) (26), привели нас к гипотезе о том, что протяженные сверхтвердые фазы могут возникать во внешних магнитных полях ниже и выше области плато. Следовательно, используя эту аналогию с моделями квантового решеточного газа, область плато с чисто AFM-порядком марганца соответствует твердой фазе, характеризуемой DLRO, тогда как YK-фаза со скошенными спинами марганца представляет собой сверхтекучее состояние. В сверхжидкой фазе поперечная составляющая намагниченности Mn является антиферромагнитно упорядоченной, что соответствует ODLRO, тогда как продольная составляющая ферромагнитна, что означает отсутствие…

Контекст 7

… в первую очередь, важно отметить, что на полной фазовой диаграмме HT на рис. 5A спины хрома обнаруживают ферромагнитный порядок и выровнены во внешнем поле за пределами 0,3 Тл. Следовательно, полевые зависимости намагниченности, скорости звука и затухания звука определяются только спиновой текстурой марганца. Обратите внимание, что последние две величины связаны со спиновой системой марганца через стрикцию обмена Mn-Cr. Фазовую диаграмму можно интерпретировать как диаграмму чистой шпинели A-позиции во внешних полях от -40 до 20 Тл.Мы предлагаем сопоставить последовательность спиновых структур марганца в MnCr 2 S 4 по аналогии с квантовыми спиновыми системами, в которых была установлена ​​общая связь с бозонной моделью решеточного газа (25,26). Нам известно, что спиновый гамильтониан MnCr 2 S 4, обсуждавшийся до сих пор в литературе, не содержит анизотропных членов, которые на первый взгляд должны быть существенными для проведения аналогии. Однако, помимо изотропных членов Гейзенберга Mn-Mn, Mn-Cr и Cr-Cr, гамильтониан содержит биквадратный обмен, что указывает на важность спин-решеточного взаимодействия (37).Penc et al. (12) показали, что в фрустрированных магнитах комбинация внешнего магнитного поля и спин-решеточной связи обеспечивает альтернативный путь к сверхтвердым фазам, даже в отсутствие магнитной анизотропии. Наши результаты показывают, что это может быть именно так в MnCr 2 S 4, где у нас есть сильная конкуренция AFM и ферромагнитных обменных взаимодействий, что приводит к разрыву связей вместе с сильной спин-решеточной связью, о чем свидетельствуют ультразвуковые эксперименты. Отмеченное соответствие фазовой диаграммы, представленной на рис.5A с теоретическими предсказаниями (рис. 5B) (26), привели нас к гипотезе о том, что протяженные сверхтвердые фазы могут возникать во внешних магнитных полях ниже и выше области плато. Следовательно, используя эту аналогию с моделями квантового решеточного газа, область плато с чисто AFM-порядком марганца соответствует твердой фазе, характеризуемой DLRO, тогда как YK-фаза со скошенными спинами марганца представляет собой сверхтекучее состояние. В сверхжидкой фазе поперечная составляющая намагниченности Mn является антиферромагнитно упорядоченной, что соответствует ODLRO, тогда как продольная составляющая ферромагнитна, что означает отсутствие…

Excel: значения цветовой кодировки — стратегические финансы

На недавнем семинаре IMA ^® участник задал сложный, по его мнению, вопрос: как можно раскрасить столбец статуса пятью разными цветами? Начиная с Excel 97 и заканчивая Excel 2003, инструменты условного форматирования были ограничены тремя разными цветами. Но с момента выхода Excel 2007 у вас могут быть сотни правил условного форматирования.

СОЗДАНИЕ ПРАВИЛ

У участника был рабочий лист с кодом состояния в столбце D, который содержит возможные значения от 1 до 5. Элементы со статусом 1 должны быть зеленого цвета, 2 должны быть синими, 3 желтыми, 4 оранжевыми и 5 красными. Он также очень конкретно указывал, какие оттенки синего и зеленого необходимо использовать.

Вот шаги, чтобы получить показанные результаты:

1.Выделите ячейки с кодами состояния.

2. На вкладке «Главная» выберите «Условное форматирование», «Выделить правила для ячеек», «Равно…».

3. В диалоговом окне «Равно» введите 1 в левом поле. Откройте раскрывающийся список и выберите «Пользовательский формат…

».

4. На вкладке «Шрифт» откроется диалоговое окно «Формат ячеек». Вы можете использовать эту вкладку, чтобы изменить цвет чисел в ячейке. Но чтобы изменить цвет заливки ячейки, перейдите на вкладку «Заливка».

5. 60 доступных цветов менялись с каждой версией Excel и будут меняться в зависимости от темы, используемой для документа. Чтобы получить более точную цветовую палитру, нажмите «Другие цвета». Он предлагает 163 цвета, включая множество оттенков популярных цветов, таких как красный, оранжевый, желтый, синий и зеленый. Но если ни один из этих цветов не является точным правильным оттенком, вы можете использовать вкладку «Пользовательский», чтобы выбрать один из 16,7 миллиона цветов.

6. После выбора цвета щелкните OK в каждом из трех открытых диалоговых окон, чтобы вернуться в Excel.

7. Повторите шаги 2–6 для каждого из четырех оставшихся цветов, изменив 1 на шаге 3 на другие значения.

Чтобы просмотреть правила, перейдите на главную, Условное форматирование, Управление правилами.

ВЫДЕЛЕНИЕ ВСЕГО РЯДА

Вместо того, чтобы выделять только ячейку состояния, вы можете выделить всю строку. Это возможно при использовании условия на основе формулы. В образце электронной таблицы первая строка с данными находится в строке 4, а код состояния — в столбце D.Вам нужно написать формулу, в которой ссылка на столбец D помечена как абсолютная с помощью единственного знака доллара. Ссылка на строку 4 должна быть относительной, без знака доллара.

Таким образом, для набора данных формула = $ D4 = 1 будет использоваться для поиска элементов, которые должны быть зелеными. Выполните следующие действия, чтобы получить результаты, показанные на Рисунке 2:

1. Выберите весь диапазон данных (A4: D27).

2. На вкладке «Главная» выберите «Условное форматирование», «Новое правило».

3. Выберите «Использовать формулу, чтобы определить, какие ячейки выделять».

4. Введите = $ D4 = 1 в качестве формулы.

5. Нажмите кнопку «Форматировать…» и выберите цвет.

6. Нажимайте ОК, пока все диалоговые окна не закроются.

7. Повторите шаги 2–6 для остальных правил, изменив 1 на шаге 4 на другие значения.

ВЫБОР ЦВЕТА НА ОСНОВЕ ДИАПАЗОНОВ

Теперь предположим, что вы хотите задать цветовой код на основе диапазонов значений.Например, значения 90–100 будут зелеными, 80–89 — оранжевыми, 70–79 — желтыми, 60–69 — розовыми, а все остальное — красными.

Наилучший способ добиться этого — использовать Home, Conditional Formatting, Highlight Cells Rules, Between. Таким образом, каждое правило является взаимоисключающим. Значение не может одновременно находиться между 60–69 и 70–79.

Другой способ построения правил — определить правило для значений больше 0, чтобы они были красными.Затем определите правило, согласно которому значения больше или равные 60 должны быть розовыми. Продолжайте по порядку с каждым диапазоном, от наименьшего к наибольшему. Это очень важно, потому что каждое новое правило условного форматирования, которое вы создаете, идет вверху списка. Если последнее определенное вами правило выделено красным для значений больше нуля, оно появится в верхней части Диспетчера правил условного форматирования. И поскольку каждое значение больше нуля, все значения будут красными. Однако, если у вас уже есть правила в неправильном порядке, вы можете выбрать правило и использовать значки вверх / вниз, чтобы изменить порядок правил в списке.

БЫСТРО НАНЕСЕНИЕ ЦВЕТОВ

В

Excel 2007 появилась новая опция условного форматирования, называемая цветовой шкалой. Эта опция избавляет от необходимости устанавливать множество правил. Выберите диапазон чисел, а затем выберите «Главная», «Условное форматирование», «Цветовая шкала». Выберите один из встроенных трехцветных вариантов. Используя цветовую шкалу, номерам присваиваются различные оттенки красного, желтого и зеленого в зависимости от выбранного числа.

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Вам также может понравиться

Цветная светодиодная микроскопия для многоконтрастной и количественной фазово-градиентной визуализации

Biomed Opt Express.2015 Dec 1; 6 (12): 4912–4922.

Кафедра машиностроения, Университет Йонсей, 50 Yonsei-ro, Seodaemoon-gu, Seoul, 120-749,
Южная Корея

Получено 14 сентября 2015 г .; Пересмотрено 2 ноября 2015 г .; Принято 15 ноября 2015 г.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Мы представляем мульти-контрастный микроскоп, основанный на цветовом освещении и вычислениях. Программируемая матрица трехцветных светодиодов (LED) освещает образец, в котором каждый цвет соответствует разному углу освещения.Одноцветный датчик изображения регистрирует свет, проходящий через образец, а затем изображения в каждом цветовом канале разделяются и используются для одновременного получения изображений светлого поля, темного поля и дифференциального фазового контраста (DPC). Количественная фазовая визуализация также достигается на основе изображений DPC, полученных с помощью двух различных схем освещения светодиодами. Многоконтрастные и количественные возможности фазовой визуализации нашего метода демонстрируются путем представления изображений различных прозрачных биологических образцов.

Коды OCIS: (110.0180) Микроскопия, (110.1758) Компьютерная визуализация, (100.5070) Восстановление фазы

1. Введение

Оптическая микроскопия — повсеместный инструмент в различных дисциплинах, обеспечивающий подробную визуализацию материалов и биологических образцов [1 ]. Постоянный прогресс в микроскопии за последние десятилетия привел к появлению многих новых методов визуализации. Однако светлопольная, темнопольная и фазово-контрастная микроскопия по-прежнему являются наиболее распространенными и широко используемыми методами визуализации без меток.Светлопольная микроскопия (BF) позволяет получать изображения путем картирования модуляции интенсивности света, проходящего через образец. Хотя это самый простой и наиболее распространенный вид микроскопии, он не подходит для наблюдения за полупрозрачными образцами, такими как немеченые клетки и образцы тонких тканей, поскольку эти образцы не демонстрируют сильного ослабления в видимом свете. Темнопольная (DF) микроскопия [2, 3] дает высококонтрастные изображения тонких образцов, чувствительных к краям образцов. В DF-микроскопии используется наклонное световое освещение, превышающее максимальный угол, который могут улавливать оптические системы визуализации, тем самым сводя к минимуму нерассеянный фон и собирая рассеянный свет от образца.Фазово-контрастные микроскопы, такие как микроскопия Цернике [4, 5] и микроскопия дифференциального интерференционного контраста (ДИК) [6, 7], обеспечивают изображения, преобразуя оптическую фазовую задержку света, проходящего через образец, в распределение интенсивности. Эти методы работают по принципу световой интерференции и, следовательно, требуют специализированных оптических компонентов для формирования интерферометра в системе формирования изображения.

Хотя изображения светлого поля, темного поля и фазового контраста предоставляют дополнительную информацию об образцах, одновременное получение этих изображений невозможно в обычных микроскопах, поскольку для каждого метода требуется отдельная оптическая схема и специальные оптические элементы, такие как кольцевые конденсаторы. и специализированные линзы объектива.Кроме того, переход между режимами визуализации сопровождается затратами времени и дополнительных оптических элементов.

Недавно Zheng et al. [8] предложил использовать программируемую светодиодную матрицу в качестве осветительного устройства в микроскопии для получения мульти-контрастных изображений. В этом методе получение изображения с последовательным светодиодным освещением и последующее вычисление полученных изображений позволило получить изображение BF и DF вместе с фокусировкой цифрового изображения. Тиан и др. [9, 10] и Liu et al. [11] также использовал узорчатую светодиодную подсветку для BF, DF и фазово-градиентного изображения. Однако работа этих методов требовала последовательного получения изображений с различными схемами освещения, требуя, по крайней мере, трех изображений для получения изображений светлого поля, темного поля и дифференциального фазового контраста (DPC) [12–16]. Таким образом, получение мульти-контрастных изображений в реальном времени было реализовано с помощью высокоскоростных датчиков изображения.

Здесь мы представляем простой подход к мульти-контрастной микроскопии, позволяющий получить трехмодальное изображение за один снимок .В нашем методе, называемом светодиодной микроскопией с цветовой кодировкой (cLEDscope), используется узорчатое освещение с цветовой кодировкой с помощью светодиодной матрицы, так что каждый цвет соответствует разному углу освещения на образце. Изображение образца регистрируется датчиком цветного изображения, который затем разделяется на изображения каждого цвета и вычисляется для создания изображений BF, DF и DPC за один снимок. Кроме того, cLEDscope позволяет получать количественное фазовое изображение, делая два снимка с разными диаграммами направленности светодиодов, которые настроены для получения изображений DPC в направлениях x и y соответственно.Изображения DPC в обоих направлениях необходимы для улучшения частотного охвата и, таким образом, достижения более стабильного восстановления фазы [10]. Интегрирование Фурье спиральной фазы [17–19] с изображениями DPC затем дает количественное фазовое изображение образца. Мы описываем работу и реализацию cLEDscope и демонстрируем его возможности получения мульти-контрастных изображений в реальном времени, представляя BF, DF и DPC изображения различных прозрачных образцов и динамическое поведение Caenorhabditis elegans ( C.elegans ). Возможности нашей установки для количественной фазовой визуализации также подтверждаются визуализацией хорошо охарактеризованных микросфер и эпителиальных щечных клеток человека.

2. Настройка и работа cLEDscope

изображает схему cLEDscope, который может быть легко построен на обычном микроскопе. Для освещения матрица светодиодов (Adafruit 607, Нью-Йорк, США) размещается в плоскости Фурье образца (S). В нашем случае матрица светодиодов располагалась на расстоянии от образца (~ 100 мм), так что плоскость источника света могла быть аппроксимирована плоскостью Фурье плоскости образца.Каждый светодиод в источнике света управлялся индивидуально для освещения образца под заданным углом. Поэтому набор светодиодов определяет углы освещения.

(а) Схема cLEDscope. Матрица программируемых цветных светодиодов расположена в плоскости Фурье образца (S). Светодиодная матрица освещает образец, а датчик цветного изображения регистрирует свет, прошедший через образец. Слева от (b) показаны образцы, используемые при визуализации cLEDscope. Записанное цветное изображение для данного шаблона светодиода разделяется на изображения красного, синего и зеленого цветов, которые затем используются для вычисления BF ( I _BF ), DF ( I _DF ) и DPC. ( I _DPC ) изображений.Репрезентативные мульти-контрастные изображения рыбьей чешуи показаны справа от (b). OBJ: объектив, NA _OBJ : числовая апертура объектива, TL: тубус.

Для получения однократного мульти-контрастного изображения использовался один из рисунков светодиодной подсветки слева. Узор состоит из двух полукругов, выделенных для красного (R) и синего (B) цветов, соответственно, и области внешнего круга, назначенной для зеленого (G) цвета. Радиус полукругов R и B определяется числовой апертурой (NA) линзы объектива (0.45/20 ×, Nikon, Япония). Следовательно, углы освещения, устанавливаемые красными и синими светодиодами, соответствуют пространственным частотам, которые могут быть зафиксированы микроскопом. Углы от зеленых светодиодов соответствуют углам освещения, превышающим максимум системы формирования изображения. Свет, прошедший через образец, улавливается объективом, а затем отображается датчиком цветного изображения.

Для восстановления изображения полученное цветное изображение раскладывается на три изображения в каналах R ( I _R ), G ( I _G ) и B ( I _B ).Суммирование изображений R и B эквивалентно получению изображения с полным кругом светодиодов, создавая изображение в светлом поле ( I _BF ) (уравнение (1)). С другой стороны, изображение в канале G получается из-за света, рассеянного образцом при наклонном освещении с углами, большими, чем числовая апертура системы формирования изображения. Следовательно, изображение в канале G соответствует изображению в темном поле ( I _DF ) (уравнение (2)).

Изображение с дифференциальным фазовым контрастом (DPC) определяется как:

Контраст изображения DPC возникает из-за асимметрии R- и B-диаграмм в плоскости зрачка из-за фазового градиента в образце.Рассмотрим плоскость зрачка микроскопа, как показано на
. Для чистого реального образца без изменений фазы, диаграмма освещения в светодиодной матрице будет отображаться в плоскости зрачка, создавая симметричное распределение диаграмм R и B (). В этом случае изображения, соответствующие цветам R и B, будут идентичными, и вычитание изображений R и B приведет к нулю. Для образца с пространственно изменяющимся распределением фазы диаграмма освещения будет сдвигаться в плоскости зрачка на величину, пропорциональную производной фазы в направлении асимметрии ().Таким образом, оценка уравнения. (3) даст ненулевой контраст.

В cLEDscope симметричное распределение R- и B-диаграмм создается в плоскости зрачка для образца без изменения фазы (a). Если образец демонстрирует пространственно изменяющееся фазовое распределение, распределение R- и B-шаблонов будет сдвигаться на величину, пропорциональную градиенту фазы в плоскости зрачка.

Связь между интенсивностью изображения DPC и фазовым градиентом может быть получена с использованием передаточной функции фазового градиента (PGTF), как описано в [20, 21].Для фазового градиента в образце, который может быть представлен его соответствующими пространственными частотами ( u , v ), относительную интенсивность, с которой измеряется этот градиент, можно получить, оценив площадь перекрытия зрачка объектива. функция и изображение диаграммы направленности, смещенное на ( u , v ) в плоскости зрачка (). Таким образом, PGTF рассчитывается как:

C ( u , v ) = ∬ | P _O ( ξ , η ) | ² | P _S ( ξ — u , η — v ) | ² d ξ d η

(4)

где
P _O — целевая функция зрачка и
P _S — это образец освещения, отображаемый на плоскости зрачка.Как отмечает Mehta et al. [21], PGTF не является передаточной функцией в обычном смысле, но служит справочной таблицей, связывающей измеренную интенсивность изображения и фазовый градиент. Следовательно, эффективный PGTF для отношения двух измерений с разными апертурами освещения равен отношению соответствующих PGTF.

показывает вычисленные PGTF для различных шаблонов освещения. PGTF для
I _R и
I _B оцениваются с помощью полукруглого P _S и круглого P _O .В
u¯ и
v¯ обозначают пространственные частоты, нормированные
N A _{O B j} / λ в направлениях x и y . Все PGTF, кроме этого для
I _{D P C} нормализованы с максимальным значением PGTF для
I _R + I _B . Видно, что PGTF для
I _R + I _B , что эквивалентно формированию изображений в светлом поле, равно оптической передаточной функции системы формирования изображений с круглой апертурой.PGTF для
I _R — I _B — это нечетная функция, которая сужается до нуля при ± 2 в нормализованной пространственной частоте. Оценка соотношения PGTF для
I _R — I _B к этому для
I _R + I _B дает PGTF для
I _{D P C} , что почти линейно до половины отсечки системы визуализации.Этот результат можно использовать для получения информации о фазовом градиенте для измеренной интенсивности изображения DPC. О таком же результате сообщили Mehta et al. [21]. После получения информации о фазовом градиенте фазовое распределение образца может быть количественно реконструировано посредством двумерного интегрирования. Хотя для этой операции можно использовать несколько методов, в нашем случае был использован подход фазового интегрирования в Фурье-области, как описано в [17–19].

Вычислено
P G T F s для различных схем освещения.u¯ и
v¯ обозначают пространственную частоту, нормированную
N A _{O B j} / λ в направлениях x и y соответственно.

3. Результаты

Для демонстрации возможности многоконтрастной и количественной фазовой визуализации нашего cLEDscope, светодиодная матрица (Adafruit 607, Нью-Йорк, США) была интегрирована в качестве осветителя в инвертированный микроскоп (Eclipse, Nikon, Япония). ). Управление каждым светодиодом осуществлялось микроконтроллером (Arduino UNO, R3).Для всех экспериментов использовался объектив (0,45 / 20 ×, Nikon, Япония). Датчик цветного изображения (IOI Flare 2M-180CL, Онтарио, Канада) был установлен в порту изображения микроскопа, а получение изображения и вычисление изображений BF, DF и DPC выполнялись с помощью программного обеспечения, написанного в LabVIEW (National Instruments Co ., Остин, Техас, США).

3.1. Однократная многоконтрастная визуализация

Возможность однократной многоконтрастной визуализации cLEDscope была сначала оценена путем визуализации различных полупрозрачных образцов, таких как клетки лука и чешуя рыбы.показывает репрезентативные изображения BF, DF и DPC образцов. Четкое расположение клеток лука и структур рыбьей чешуи можно было четко визуализировать. Как и в обычной светлопольной микроскопии, контраст изображения BF-изображений возникает из-за поглощения и рассеяния света образцами. С другой стороны, изображения в темном поле обеспечивают более высокий контраст для клеточных мембран и границ чешуи рыбы. Изображения DPC предлагали подробную визуализацию микроструктур, которые не наблюдались четко при использовании других методов визуализации.

Однократные многоконтрастные изображения клеток лука (a-c) и чешуи рыбы scomber (d-f). Масштабная шкала соответствует 100 мкм.

Затем мы выполнили покадровую визуализацию дикого типа Caenorhabditis elegans ( C. elegans ) (
). C. elegans , погруженный в фосфатно-солевой буферный раствор, помещали между предметным стеклом микроскопа и покровным стеклом. показаны репрезентативные изображения BF, DF и DPC C. elegans , полученные в разное время. Обратите внимание, что трехмодальные изображения были получены за один снимок.По сравнению с изображениями BF, более высокий контраст может быть достигнут на изображениях DF, в то время как структурные детали более выражены на изображениях DPC. Фильм (
Визуализация 1) представляет динамическое движение C. elegans , визуализированное в различных режимах визуализации.

Типичные изображения cLEDscope C. elegans , полученные через 1, 2 и 3 секунды. Изображения записывались с частотой 32 кадра в секунду. Масштабная шкала соответствует 100 мкм.

3,2 cLEDscope количественная фазовая визуализация

3.2.1 Точность измерения фазы

Точность измерения фазы с помощью нашего cLEDscope была оценена путем визуализации полистирольных микросфер. Микросферы из полистирола диаметром ( d ) 5 мкм (4205A, Duke Standards ^TM , Thermo Scientific Inc., Уолтем, Массачусетс, США) помещали в иммерсионное масло (Index Matching Liquid 150, Norland Inc., Cranbury, Нью-Джерси, США) и зажатый между двумя покровными стеклами микроскопа (
). Затем для получения изображений DPC в направлениях x и y было выполнено формирование изображения с помощью двух светодиодных диаграмм.Затем соответствующая количественная информация о фазовом градиенте была интегрирована для получения количественного фазового изображения. Фазовая задержка из-за микросфер относительно поверхности стекла оценивалась как
(2 π / λ _м ) ( n _s — n _o ) d = 4,15 рад. Здесь средняя длина волны (
λ _м ) было принято равным 0,53 мкм, что соответствует средней длине волны красных и синих светодиодов.Показатели преломления микросфер (
n _s ) и иммерсионное масло (
n _o ) оказались равными 1,59 и 1,52, соответственно, согласно таблицам данных, предоставленным производителями. показывает реконструированное количественное фазовое изображение образца. На вставке показано увеличенное изображение области, обозначенной прямоугольником. Распределение фазы вдоль штриховой линии на вставке представлено в. Фазовая задержка от поверхности стекла до центра микросферы составила ~ 4.00 рад. Разница между расчетной и измеренной фазовой задержкой составила ~ 4%. Это расхождение может быть частично связано с неопределенностью в размере микросфер и нашей оценкой центральной длины волны.

(a) Микросферы полистирола, погруженные в жидкость для согласования показателей, были отображены для оценки точности измерения фазы. (б) Количественное фазовое изображение бусинок. На вставке показан увеличенный вид области, обозначенной прямоугольником. Масштабная линейка обозначает 50 мкм. (в) Измеренное распределение фазы вдоль пунктирной линии на вставке (б).

3.2.2 Фазовая визуализация биологических клеток

Затем мы выполнили количественную фазовую визуализацию эпителиальных клеток щеки человека. Представлено в
являются изображениями DPC ячеек в направлениях x и y . Затем было получено количественное фазовое изображение посредством интегрирования в области Фурье на основе информации о фазовом градиенте по направлениям x и y . показывает количественное фазовое изображение образцов. Цветовая полоса справа от изображения представляет фазовую задержку в радианах.Трехмерная визуализация количественного фазового изображения представлена ​​в. Четко различались клеточные ядра и другие структуры.

(a-b) Изображения DPC в направлениях x и y . Изображения были получены с использованием двух светодиодных диаграмм в формате. (c) Количественное фазовое изображение клеток, полученное с помощью комплексного интегрирования Фурье с двумя изображениями в (a-b). (d) Трехмерное представление количественного фазового изображения эпителиальных клеток щеки человека. Масштабная линейка представляет 50 мкм.

3.2.3 Влияние дисперсии образца на измерение фазы

На измерение фазы с помощью нашего cLEDscope может влиять материальная дисперсия образцов. Чтобы изучить фазовую ошибку из-за дисперсии образца, мы получили фазовые изображения эпителиальных клеток щеки человека с монохроматическим и цветным светодиодным освещением и сравнили результаты измерений. Обратите внимание, что для цветного освещения требуется только два кадра, а для монохроматического освещения — 4 кадра.Для монохроматического режима использовались четыре различных шаблона источника с зелеными светодиодами для получения изображений DPC в направлениях x и y .
показаны схемы освещения светодиодов и соответствующие фазовые изображения. Представлена ​​разница между двумя измерениями. Было обнаружено, что разница составляет менее 9,5% от максимального значения фазы изображения. Это расхождение может быть объяснено разницей в оптическом фокусе между двумя измерениями.

Сравнение фазовых измерений при монохроматическом и цветном светодиодном освещении.(a) и (b) показаны фазовые изображения, полученные с помощью монохроматической и цветной светодиодной подсветки соответственно. В верхней части каждого изображения показан образец освещения светодиодами, используемый для получения изображения. Разница между двумя измерениями представлена ​​в (c). Масштабная линейка обозначает 50 мкм.

4. Обсуждение и заключение

Мы представили простую и экономичную стратегию мульти-контрастной микроскопии. Этот подход может быть легко реализован на обычном микроскопе с использованием матрицы цветных светодиодов в качестве осветителя и цветной камеры в качестве датчика изображения.Освещение с цветовой кодировкой и последующие вычисления с изображениями в каждом цветовом канале обеспечили одновременную визуализацию светлого, темного поля и DPC. Количественные фазовые изображения прозрачных образцов также могут быть получены на основе двух изображений, полученных с помощью различных диаграмм направленности светодиодов. Возможности многоконтрастной и количественной фазовой визуализации были продемонстрированы путем представления изображений различных биологических образцов.

Мульти-контрастное оптическое изображение на основе программируемой светодиодной матрицы было продемонстрировано ранее [8–11].Недорогой жидкокристаллический дисплей также использовался для активного управления освещением [22]. Хотя эти методы эффективны для получения мульти-контрастных изображений, они требуют, по крайней мере, трех изображений для получения изображений BF, DF и DPC и четырех изображений для получения количественных фазовых изображений. В отличие от этого, наш метод выполняет трехрежимную визуализацию за один снимок, что позволяет в режиме реального времени осуществлять многоконтрастный мониторинг динамического поведения биологических систем. Освещение с цветовой кодировкой также может использоваться для повышения пропускной способности в других методах вычислительной визуализации (например,например, фазовая томография [23] и фурье-птихография [24, 25]), которые включают освещение плоскими волнами с переменным углом.

Поскольку наш метод получает информацию о фазе образца на основе измерения фазового градиента, важно количественно оценить диапазон фазовых градиентов, которые могут быть обнаружены нашей установкой. Как указано в, максимальный измеряемый градиент фазы ограничен
k N A _{O B J} , с волновым числом
к .С другой стороны, градиент фазы, эквивалентный шуму, ограничен источниками шума, такими как дробовой шум и шум считывания камеры. Чтобы количественно оценить эквивалентный шуму фазовый градиент в нашей установке, мы получили 100 изображений DPC плоского предметного стекла микроскопа в направлениях x и y и получили карту стандартного отклонения измерений DPC как
σIDPC = σ2IDPC, x + σ2IDPC, y. Здесь,
σ _{I D P C , l} обозначает карту стандартного отклонения, полученную с 100 изображениями DPC в
л направление
( l = x , y ).Среднее стандартное отклонение по полю зрения составило ~ 0,01, что соответствует 0,016 нормализованной пространственной частоты относительно. Таким образом, минимальный разрешимый градиент фазы оказался равным
0,016 k N A _{O B J} . В нашем случае (λ = 0,53 мкм,
N A _{O B J} = 0,45), это соответствует 0,09 рад / мкм. Помимо дробового шума и шума показаний камеры, колебания светодиода также могут влиять на шумовые характеристики.

Одной из проблем с цветовым кодированием освещения и обнаружения является утечка светодиодного света в другой цветовой канал. Эта утечка может привести к остаточному фону захваченного изображения в соседнем канале, ухудшающему контраст изображения и приводящему к ошибкам в оценке фазы. Чтобы свести к минимуму эту ошибку, полный зрачок нашего cLEDscope был распределен между красным и синим цветами, которые спектрально разнесены. Мы экспериментально оценили утечку цвета синего света в красный канал или наоборот.Было обнаружено, что утечка цвета составляет менее 9%, что приводит к ошибке оценки фазы менее 5%.

Реконструкция фазы на основе одно- и многоосных изображений DPC недавно была исследована [10]. Фазовая реконструкция с одноосным DPC-изображением принципиально ограничена отсутствием частот по оси асимметрии и за пределами полосы пропускания. Следовательно, восстановление фазы с многоосевыми изображениями DPC очень желательно для повышения точности оценки фазы. В нашем случае мы получили два изображения DPC в направлениях x и y и использовали спиральное фазовое интегрирование для восстановления информации о фазе, как успешно продемонстрировано в [17–19].Однако следует отметить, что, как показали Tian et al. [10], использование метода регуляризации может дополнительно повысить точность оценки фазы.

Наш метод особенно привлекателен для портативной полевой микроскопии. Смартфоны и беспроводные веб-камеры оснащены цветными CMOS-датчиками изображения. Таким образом, наш метод может быть легко реализован в портативных мульти-контрастных микроскопах с использованием соответствующих светодиодных осветителей. Затем разработанные микроскопы можно было бы использовать в качестве недорогих портативных микроскопов в образовательных целях, а также для микроскопического исследования клеток и биожидкостей в условиях ограниченных ресурсов.

В заключение отметим, что подсветка и обнаружение с цветовой кодировкой могут быть реализованы различными способами. Например, цветной фильтр с указанными сегментами спектрального пропускания может быть вставлен в плоскость Фурье образца на пути освещения. В этом случае можно использовать источник белого света в обычных микроскопах, а фильтр служит узорчатым осветителем. Точно так же фильтр может быть реализован в плоскости Фурье на пути обнаружения.Эти конфигурации позволят получить одноконтрастное изображение с несколькими контрастами при невысокой стоимости.

Благодарности

Работа поддержана исследовательскими программами
Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF) (
NRF-2015R1A1A1A05001548; а также
NRF-2015R1A5A1037668) и
Министерство окружающей среды Кореи (KME) как «Проект инновационных действий в географии» (
2015000540008).

Литература и ссылки

1. Мертц Дж., Введение в оптическую микроскопию (Робертс, 2010). [Google Scholar] 2.Саммерс К., Киршнер М. В., «Характеристики полярной сборки и разборки микротрубочек, наблюдаемые in vitro с помощью темнопольной световой микроскопии», J. Cell Biol.
83 (1), 205–217 (1979) .10.1083 / jcb.83.1.205 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 3. Кудо С., Магарияма Ю., Айзава С., «Резкие изменения во вращении жгутиков, наблюдаемые с помощью лазерной темнопольной микроскопии», Nature
346 (6285), 677–680 (1990). 10.1038 / 346677a0 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 4. Зернике Ф., «Как я открыл фазовый контраст», Наука.
121 (3141), 345–349 (1955).10.1126 / science.121.3141.345 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 5. Burch C., Stock J., «Фазово-контрастная микроскопия», J. Sci. Instrum.
19 (5), 71–75 (1942). 10.1088 / 0950-7671 / 19/5/302 [CrossRef] [Google Scholar] 6. Номарский Г. Дифференциальный микроинтерферометр с поляризованным светом // ФММ. Радий
16, 9–13 (1955). [Google Scholar] 7. Салмон Э. Д., Тран П., «Дифференциальная интерференционная контрастная световая микроскопия с видео высокого разрешения», «Методы клеточной биологии».
72, 289–318 (2003) .10.1016 / S0091-679X (03) 72014-7 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 8.Чжэн Г., Колнер К., Ян К., «Перефокусировка при микроскопии и формирование изображений в темном поле с использованием простой светодиодной матрицы», Опт. Lett.
36 (20), 3987–3989 (2011) .10.1364 / OL.36.003987 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 9. Тиан Л., Ван Дж., Уоллер Л., «Трехмерная дифференциальная фазово-контрастная микроскопия с вычислительным освещением с использованием светодиодной матрицы», Опт. Lett.
39 (5), 1326–1329 (2014) .10.1364 / OL.39.001326 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 10. Тиан Л., Уоллер Л., «Количественная визуализация дифференциального фазового контраста в микроскопе со светодиодной матрицей», Опт.выражать
23 (9), 11394–11403 (2015) .10.1364 / OE.23.011394 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 11. Лю З., Тиан Л., Лю С., Уоллер Л., «Визуализация светлого поля, темного поля и фазового контраста в реальном времени в микроскопе со светодиодной матрицей», J. Biomed. Опт.
19 (10), 106002 (2014) .10.1117 / 1.JBO.19.10.106002 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 12. Амос В. Б., Райхельт С., Каттермол Д. М., Лауфер Дж. «Повторная оценка дифференциального фазового контраста (ДФК) в сканирующем лазерном микроскопе с использованием разделенного детектора в качестве альтернативы оптике дифференциального интерференционного контраста (ДИК)», J.Microsc.
210 (2), 166–175 (2003) .10.1046 / j.1365-2818.2003.01189.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Гамильтон Д., Шеппард С., «Дифференциальный фазовый контраст в сканирующей оптической микроскопии», J. Microsc.
133 (1), 27–39 (1984) .10.1111 / j.1365-2818.1984.tb00460.x [CrossRef] [Google Scholar] 14. Кавата Ю., Юшкайтис Р., Танака Т., Уилсон Т., Кавата С., «Дифференциальный фазово-контрастный микроскоп с разделенным детектором для считывающей системы многослойной оптической памяти», Прикл. Опт.
35 (14), 2466–2470 (1996).10.1364 / AO.35.002466 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Форд Т. Н., Чу К. К., Мертц Дж. «Фазово-градиентная микроскопия в толстых тканях с косой задней подсветкой», Nat. Методы
9 (12), 1195–1197 (2012) .10.1038 / nmeth.2219 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 16. Качар Б. Асимметричный контраст освещения: метод формирования изображения для световой видеомикроскопии // Наука.
227 (4688), 766–768 (1985) .10.1126 / science.3969565 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Арнисон М. Р., Ларкин К. Г., Шеппард К.Дж., Смит Н. И., Когсвелл К. Дж. «Построение линейно-фазовых изображений с использованием дифференциальной интерференционной контрастной микроскопии», J. Microsc.
214 (1), 7–12 (2004) .10.1111 / j.0022-2720.2004.01293.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Партасарати А. Б., Чу К. К., Форд Т. Н., Мертц Дж. «Количественная фазовая визуализация с использованием разделенной апертуры обнаружения», Опт. Lett.
37 (19), 4062–4064 (2012) .10.1364 / OL.37.004062 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Баранков Р., Мертц Дж. Профилометрия поверхности с однократной экспозицией с использованием формирования изображения волнового фронта с разделенной апертурой // Оптический журнал.Lett.
38 (19), 3961–3964 (2013) .10.1364 / OL.38.003961 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 20. Гамильтон Д., Шеппард К. Дж., Уилсон Т., «Улучшенное отображение фазовых градиентов в сканирующей оптической микроскопии», J. Microsc.
135 (3), 275–286 (1984) .10.1111 / j.1365-2818.1984.tb02533.x [CrossRef] [Google Scholar] 21. Мехта С. Б., Шеппард С. Дж. «Количественная визуализация фазового градиента с высоким разрешением с использованием дифференциального фазового контраста на основе асимметричного освещения», Опт. Lett.
34 (13), 1924–1926 (2009). 10.1364 / OL.34.001924 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Го К., Биан З., Донг С., Нанда П., Ван Ю. М., Чжэн Г., «Осветительная техника для микроскопии с использованием недорогого жидкокристаллического дисплея», Biomed. Опт. выражать
6 (2), 574–579 (2015) .10.1364 / BOE.6.000574 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Тиан Л., Уоллер Л., «Трехмерное изображение интенсивности и фазы на основе измерений светового поля в светодиодном матричном микроскопе», Optica
2 (2), 104–111 (2015) .10.1364 / OPTICA.2.000104 [CrossRef] [Google Scholar] 24.Чжэн Г., Хорстмайер Р., Ян К., «Широкопольная фурье-психологическая микроскопия с высоким разрешением», Nat. Фотоника
7 (9), 739–745 (2013) .10.1038 / nphoton.2013.187 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 25. Тиан Л., Ли X., Рамчандран К., Уоллер Л., «Мультиплексное кодированное освещение для фурье-подпихографии со светодиодной матрицей микроскопа», Biomed. Опт. выражать
5 (7), 2376–2389 (2014) .10.1364 / BOE.5.002376 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Создание цветного рисунка.(a) — (c) Каналы RGB цвета …

Контекст 1

… паттернов. В этой статье представлен один шаблон с цветовой кодировкой нормального размера, каналы RGB которого состоят из трех массивов PCG для калибровки цветовой камеры вне фокуса. Трехэтапный алгоритм фазового сдвига выбран потому, что он является наиболее простым среди различных алгоритмов фазового сдвига и идеально подходит для цветового фазового сдвига с тремя каналами [32]. На рис. 4 (a) — (c) показаны красный, зеленый и синий PCG с фазовым сдвигом 2 íµí¼ ‹/ 3 соответственно.Объединяя их в одно изображение, можно получить цветную ГКГ, как показано на рис. 4 (г). Распределение интенсивности каналов RGB может быть сформулировано …

Контекст 2

… Алгоритм фазового сдвига выбран, потому что он является самым простым среди различных алгоритмов фазового сдвига и идеально подходит для фазового сдвига цвета паттерн с тремя каналами [32]. На рис. 4 (a) — (c) показаны красный, зеленый и синий PCG с фазовым сдвигом 2 íµí¼ ‹/ 3 соответственно. Объединяя их в одно изображение, можно получить цветную ГКГ, как показано на рис.4 (г). Распределение интенсивности каналов RGB может быть сформулировано …

Context 3

… являются константами, и мы обычно устанавливаем A = B = 0,5; T обозначает период PCG в радиальном направлении; радиус í µí ± Ÿ (í µí ± ¥, í µí ± ¦) = √ (í µí ± ¥ — í µí ± ¥ 0) 2 + (í µí ± ¦ — í µí ± ¦ 0) 2 представляет собой евклидово расстояние между (x, y) и центр PCG (x 0, y 0). Ясно, что I r (x, y), I g (x, y) и I b (x, y) все изменяются в зависимости от r (x, y). Рис. 4 (e) показывает свернутую фазу í µí¼ ™ (x, y), значение которой также изменяется в зависимости от r (x, y).Ясно, что точки одного круга с центром (x 0, y 0) дают одинаковые интенсивности RGB и одинаковые …

Контекст 4

… например, зеленый круг r = T [Рис. 4 (e)] отображает точки с одинаковой фазой í µí¼ ™ = 2 í µí¼ ‹. В частности, центр PCG с r = 0 демонстрирует минимальную фазу í µí¼ ™ = 0. Обратите внимание, что максимальный радиус r max должен быть больше T и меньше 2 T, чтобы гарантировать один полный период PCG. Обычно мы устанавливаем 1,2 T ≤ r max ≤ 1,8 T …

Контекст 5

… В этой статье представлен один шаблон с цветовой кодировкой нормального размера, каналы RGB которого состоят из трех массивов PCG для калибровки цветовой камеры вне фокуса. Алгоритм трехступенчатого фазового сдвига выбран потому, что он является самым простым среди различных алгоритмов фазового сдвига и идеально подходит для цветовой модели фазового сдвига с тремя каналами [32]. На рис. 4 (a) — (c) показаны красный, зеленый и синий PCG с фазовым сдвигом 2 íµí¼ ‹/ 3 соответственно. Объединяя их в одно изображение, можно получить цветную ГКГ, как показано на рис.4 (г). Распределение интенсивности каналов RGB может быть сформулировано …

Контекст 6

… алгоритм фазового сдвига выбран, потому что он является самым простым среди различных алгоритмов фазового сдвига и идеально подходит для цветовой фазы — схема переключения с тремя каналами [32]. На рис. 4 (a) — (c) показаны красный, зеленый и синий PCG с фазовым сдвигом 2 íµí¼ ‹/ 3 соответственно. Объединяя их в одно изображение, можно получить цветную ГКГ, как показано на рис. 4 (г). Можно сформулировать распределения интенсивности каналов RGB…

Контекст 7

… константы, и мы обычно устанавливаем A = B = 0,5; T обозначает период PCG в радиальном направлении; радиус í µí ± Ÿ (í µí ± ¥, í µí ± ¦) = √ (í µí ± ¥ — í µí ± ¥ 0) 2 + (í µí ± ¦ — í µí ± ¦ 0) 2 представляет собой евклидову дис- Соотношение между (x, y) и центром PCG (x 0, y 0). Ясно, что I r (x, y), I g (x, y) и I b (x, y) все изменяются в зависимости от r (x, y). Рис. 4 (e) показывает свернутую фазу í µí¼ ™ (x, y), значение которой также изменяется в зависимости от r (x, y). Ясно, что точки одного круга с центром в (x 0, y 0) дают одинаковые интенсивности RGB и одинаковые…

Context 8

… Например, зеленый кружок r = T [Рис. 4 (e)] отображает точки с одинаковой фазой í µí¼ ™ = 2 í µí¼ ‹. В частности, центр PCG с r = 0 демонстрирует минимальную фазу í µí¼ ™ = 0. Обратите внимание, что максимальный радиус r max должен быть больше T и меньше 2 T, чтобы гарантировать один полный период PCG. Обычно мы устанавливаем 1,2 T ≤ r max ≤ 1,8 T …

% PDF-1.4
%
4 0 obj
(Введение)
эндобдж
5 0 obj
>
эндобдж
8 0 объект
(II Модель шума и контроля)
эндобдж
9 0 объект
>
эндобдж
12 0 объект
(III Отказоустойчивое исправление ошибок цветовых кодов)
эндобдж
13 0 объект
>
эндобдж
16 0 объект
(Семейство кодов)
эндобдж
17 0 объект
>
эндобдж
20 0 объект
(Удаление синдрома B)
эндобдж
21 0 объект
>
эндобдж
24 0 объект
(Алгоритм декодирования C)
эндобдж
25 0 объект
>
эндобдж
28 0 объект
(1 кодовый декодер MLE)
эндобдж
29 0 объект
>
эндобдж
32 0 объект
(2 Феноменологический шумовой декодер MLE)
эндобдж
33 0 объект
>
эндобдж
36 0 объект
(3-х цепной декодер)
эндобдж
37 0 объект
>
эндобдж
40 0 объект
(IV Численная оценка порога точности отказоустойчивой квантовой коррекции ошибок)
эндобдж
41 0 объект
>
эндобдж
44 0 объект
(Модель шума емкости кода)
эндобдж
45 0 объект
>
эндобдж
48 0 объект
(B Модель феноменологического шума)
эндобдж
49 0 объект
>
эндобдж
52 0 объект
(C Модель шума на уровне контура)
эндобдж
53 0 объект
>
эндобдж
56 0 объект
(V Аналитическая граница порога точности для отказоустойчивой квантовой коррекции ошибок)
эндобдж
57 0 объект
>
эндобдж
60 0 объект
(Модель шума емкости кода)
эндобдж
61 0 объект
>
эндобдж
64 0 объект
(B Модель феноменологического шума)
эндобдж
65 0 объект
>
эндобдж
68 0 объект
(VI Отказоустойчивое вычисление с цветовыми кодами)
эндобдж
69 0 объект
>
эндобдж
72 0 объект
(Отказоустойчивость поперечных ворот)
эндобдж
73 0 объект
>
эндобдж
76 0 объект
(1 ворота идентификации)
эндобдж
77 0 объект
>
эндобдж
80 0 объект
(2 входа CNOT)
эндобдж
81 0 объект
>
эндобдж
84 0 объект
(3 ворота Адамара)
эндобдж
85 0 объект
>
эндобдж
88 0 объект
(4-фазный вентиль)
эндобдж
89 0 объект
>
эндобдж
92 0 объект
(5 однокубитных измерений)
эндобдж
93 0 объект
>
эндобдж
96 0 объект
(Подготовка 6 | 0 «526930B и | +» 526930B)
эндобдж
97 0 объект
>
эндобдж
100 0 объект
(Ворота 7 т)
эндобдж
101 0 объект
>
эндобдж
104 0 объект
(Подготовка 8 | / 4 «526930B)
эндобдж
105 0 объект
>
эндобдж
108 0 объект
(9 Синтез)
эндобдж
109 0 объект
>
эндобдж
112 0 объект
(B Отказоустойчивость по деформации кода)
эндобдж
113 0 объект
>
эндобдж
116 0 объект
(1 Подготовка дефекта в | 0 «526930B или | +» 526930B)
эндобдж
117 0 объект
>
эндобдж
120 0 объект
(2 Растущие, усадочные и подвижные дефекты)
эндобдж
121 0 объект
>
эндобдж
124 0 объект
(3 Измерение дефекта)
эндобдж
125 0 объект
>
эндобдж
128 0 объект
(4 канала CNOT между дефектами)
эндобдж
129 0 объект
>
эндобдж
132 0 объект
(5-фазный строб на дефекте)
эндобдж
133 0 объект
>
эндобдж
136 0 объект
(6 ворот Адамара на дефекте)
эндобдж
137 0 объект
>
эндобдж
140 0 объект
(7 инъекций | / 4 «526930B в дефект)
эндобдж
141 0 объект
>
эндобдж
144 0 объект
(8 Т ворот на дефект)
эндобдж
145 0 объект
>
эндобдж
148 0 объект
(VII Выводы)
эндобдж
149 0 объект
>
эндобдж
152 0 объект
(Отказоустойчивые квантовые вычисления)
эндобдж
153 0 объект
>
эндобдж
156 0 объект
(B Связь со статистико-механическими фазовыми переходами)
эндобдж
157 0 объект
>
эндобдж
160 0 объект
(C Будущие направления)
эндобдж
161 0 объект
>
эндобдж
164 0 объект
(Благодарности)
эндобдж
165 0 объект
>
эндобдж
168 0 объект
( Рекомендации)
эндобдж
169 0 объект
>
эндобдж
191 0 объект
>
поток
х ڕ; ے 6
VSe1AKv $ = 1Ey #?} / V ^ Dqk4} C + 6O «ɷϵ (ě2 & Vo8Ton} Y 쏾 jZ_
о
b: ̕bQ [f8! E / S «ۤ af`
kavT2RJ4r-4 (Z «vM] t
Ȼk5L0 $ GY, p1FmPm; t_; iӥ \ E $ k4W: `| ~ NaWy & 3 UDQ.Nu: $:

ko
pQ «E
YSPK; Gep ٟ wsϝ_ҝO DT’0`A + 5
$ | A

Однократная количественная фазовая микроскопия с цветным мультиплексированием дифференциального фазового контраста (cDPC)

Abstract

Мы представляем новую технику количественной фазовой и амплитудной микроскопии на основе одноцветного изображения с кодированным освещением. Наша система состоит из коммерческого светлопольного микроскопа с одной модификацией аппаратного обеспечения — недорогой вставкой конденсатора, напечатанной на 3D-принтере. Метод дифференциального фазового контраста с мультиплексированием по цвету (cDPC) представляет собой однократный вариант дифференциального фазового контраста (DPC), который восстанавливает фазу образца из изображений с асимметричным освещением.Мы используем частично когерентное освещение для достижения разрешения, соответствующего 2-кратной числовой апертуре объектива. Затем можно использовать количественную фазу для синтеза ДИК и фазово-контрастных изображений или для извлечения формы и плотности. Мы демонстрируем восстановление амплитуды и фазы при ограниченной частоте кадров (50 кадров в секунду) для различных образцов in vitro клеток и c. elegans в микрожидкостном канале.

Образец цитирования: Филипс З.Ф., Чен М., Валлер Л. (2017) Однократная количественная фазовая микроскопия с цветным мультиплексированием дифференциального фазового контраста (cDPC).PLoS ONE 12 (2):
e0171228.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171228

Редактор: Ирен Георгакуди,
Университет Тафтса, США

Поступила: 29.08.2016; Принята к печати: 17 января 2017 г .; Опубликовано: 2 февраля 2017 г.

Авторские права: © 2017 Phillips et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией. Кроме того, мы включили проекты САПР и пример кода для создания устройства, а также обработки изображений с помощью нашего метода.

Финансирование: Это (исследование, публикация, проект, веб-сайт, отчет и т. Д.) Финансируется Фондом Гордона и Бетти Мур по обнаружению данных через грант GBMF4562 Лоре Уоллер (Калифорнийский университет в Беркли) и Дэвидом. И стипендия Фонда Люсиль Паккард в области науки и техники.

Конкурирующие интересы: Этот документ связан с предварительной заявкой на патент США на метод, описанный в рукописи, озаглавленный: ОПТИЧЕСКИЕ ФАЗОВЫЕ СИСТЕМЫ ВОЗВРАЩЕНИЯ ФАЗ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ЦВЕТНОЕ МУЛЬТИПЛЕКСНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ (изобретатель (и): Лаура Уоллер, Захари Филлипс, Майкл Чен. Дата: 15 апреля 2016 г .: Серийный номер: 62/323461), подано через Калифорнийский университет в Беркли. Это не влияет на нашу приверженность политике PLOS ONE в отношении обмена данными и материалами.

Введение

Количественная фазовая визуализация (QPI) включает восстановление сложного поля образца — как амплитуды, так и фазы.Это позволяет получать оптические изображения биологических образцов in vitro без этикеток и без пятен. В отличие от качественных методов фазовой визуализации, таких как фазовый контраст Цернике (PhC) [1]) и дифференциальный интерференционный контраст (DIC), количественные методы восстанавливают фазовую задержку, вызванную образцом, независимо от информации о поглощении. Модификации PhC [2] и DIC [3] могут сделать эти настройки количественными за счет необходимости нескольких изображений. Чаще в методах QPI используется интерферометрия с когерентным освещением и опорным пучком [4–6], что делает их дорогими и чувствительными к рассогласованию и вибрациям.

Среди большого количества существующих методов QPI несколько являются одноразовыми. Внеосевая голография интерферирует пучок образца с наклонным опорным пучком, а затем восстанавливает фазу с помощью фильтрации Фурье [7]. Параллельный фазовый сдвиг может пространственно мультиплексировать несколько голограмм за одну экспозицию через массив поляризаторов [8]. Дополнения Single-shot QPI на основе амплитудных решеток работают с коммерческими микроскопами, заменяя традиционный модуль камеры [9, 10]. Другой вариант надстройки использует две камеры для захвата расфокусированных изображений, которые затем можно использовать для решения уравнения переноса интенсивности (TIE) [11].В качестве альтернативы, если хроматические аберрации достаточно велики, они могут включить однократный цветной TIE [12] без каких-либо изменений оборудования. Эта концепция цветового мультиплексирования аналогична той, которая используется в фотографической дальнометрии [13]. Все эти методы требуют определенного уровня пространственной или временной когерентности, ограничивая разрешение. Мы ищем здесь однократный метод QPI, который достигает предела пространственно некогерентного разрешения.

Дифференциальный фазовый контраст (DPC) [14–17] — это частично когерентный метод QPI, который требует нескольких изображений.Каждый снимается с использованием различных асимметричных полукруглых источников изображения, которые сдвигают спектр образца в пространстве Фурье. Таким образом, полукруглый источник и его дополнение заставят функцию зрачка обрезать противоположные стороны спектра образца. Поскольку мнимая информация кодируется асимметрией Фурье, эти изображения можно использовать для восстановления фазы. В предположении линеаризованной модели для слабо рассеивающего образца обратная задача превращается в одноступенчатый процесс деконволюции [15, 17]. DPC восстанавливает как амплитуду, так и фазу с разрешением до предела некогерентного разрешения (в 2 раза лучше, чем когерентные методы).На практике переключение освещения может быть выполнено быстро и с небольшими затратами с помощью светодиодной матрицы [16–18]. Требуются по крайней мере два дополнительных шаблона источника, но обычно используются 4 шаблона (верхний, нижний, левый, правый полукруги), чтобы избежать пропуска частот. Метод DPC был недавно расширен до цветового мультиплексирования [19], где 4 исходных шаблона были закодированы в два изображения с помощью цветной камеры в сочетании с массивом цветных светодиодов. Аналогичным образом, цветное фотометрическое стерео использовалось для ретрографического профилирования поверхности больших объектов с использованием внеосевого цветного освещения в режиме отражения [20].

Наш метод, называемый цветным дифференциальным фазовым контрастом (cDPC), требует только одного цветного изображения для мультиплексирования исходных шаблонов. Три исходных цветовых канала RGB используются для отображения трех различных полукруглых исходных шаблонов. Четвертое изображение не требуется, поскольку оно может быть синтезировано путем суммирования двух изображений, полученных с противоположными полукруглыми освещениями (синтетическое изображение светлого поля), и вычитания изображения из полукруглого источника, повернутого на 90 градусов. Таким образом, нам требуется только 3 образца освещения и 3 измерения, которые собираются за один снимок с помощью датчика с фильтром Байера RGB.Мы начинаем с реализации схемы источника в микроскопе с матрицей светодиодов, который предлагает множество способов визуализации на одной платформе [16–18, 21–24]. Однако наша конфигурация не требует динамического источника. Вместо этого мы разработали статический многоцветный фильтр, который будет помещен в заднюю фокальную плоскость конденсора, предполагая освещение Келера. Обе конфигурации упрощают аппаратное обеспечение и значительно снижают затраты по сравнению с фазовым контрастом или ДИК, обеспечивая при этом количественную фазу, которая является более общей и может использоваться для синтеза обоих вышеупомянутых методов в цифровом виде [25].

1 Метод

1.1 Конструкция оборудования

Как и в обычном ЦОД, наш метод требует измерений образца, освещенного известными асимметричными источниками. Однако в нашем случае 3 полукруглых источника включаются одновременно (например, в каждом из трех цветовых каналов светодиодной матрицы). Поскольку нам больше не требуется динамическое формирование рисунка источников, нам не нужно заменять весь осветительный блок микроскопа на светодиодную матрицу. Вместо этого мы используем существующий конденсатор микроскопа, который имеет турель, обычно используемую для вставок фазового контраста или призм ДИК.К этой промежуточной плоскости обычно легко получить доступ, удалив механические вставки. Здесь мы представляем простой цветной фильтр, напечатанный на 3D-принтере, который помещается в турель конденсатора микроскопа Nikon TE300 (рис. 1A).

Рис. 1. Одноразовая цветная микроскопия с дифференциальным фазовым контрастом (cDPC).

a) Оптическая схема светлопольного микроскопа с цветным фильтром cDPC, расположенным в задней фокальной плоскости конденсора в конфигурации Келера. б) Установка в турель конденсатора микроскопа Nikon TE300.c) Реконструкция: захваченное цветное изображение разделяется на его компоненты RGB, которые затем используются для восстановления двух неизвестных (амплитуды и фазы) с помощью корректной линейной деконволюции. Образец представляет собой матрицу микролинз (Fresnel Technologies 605). г) CAD-модель и изображение изготовленной вставки cDPC.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171228.g001

Наш прототип фильтра состоит из цветных фильтров из полиэтилентерефталата (ПЭТ) (Lee Filter, Inc.), которые были вырезаны лазером по размеру и установлены в трехмерную печатную модель. Вставка предназначена для нашего микроскопа.Осветительные фильтры с узкой полосой пропускания (например, стекло с многослойным покрытием) обеспечат лучшую спектральную избирательность, но страдают от низкой светопропускной способности и высокой стоимости. Поэтому мы выбираем недорогие и легко режущиеся пленочные фильтры из ПЭТ; результирующие перекрестные помехи между цветовыми каналами будут учтены при постобработке, описанной ниже.

Общая стоимость сырья составляет примерно 30 долларов, а фильтры были произведены быстро с помощью 3D-принтера и лазерного резака. Один фильтр показан на фиг. 1B; он был установлен в турели конденсатора нашего микроскопа (рис. 1C), заменив одну из сменных вставок фазового контраста (Ph2, Ph3 или Ph4).CAD-модели прототипа включены в файл S3.

1.2 Калибровка

В идеале наши цветные фильтры обеспечивали бы идеальное разделение трех исходных узоров на три цветовых канала. В действительности, каналы освещения и камеры имеют перекрестные помехи между желаемыми длинами волн. Чтобы учесть это, мы разделим нашу калибровку на два отдельных этапа: на стороне обнаружения и на стороне освещения.

Калибровка стороны освещения корректирует относительное спектральное пропускание каждого из исходных цветовых фильтров.Схема освещения одновременно кодирует три полукруглых источника, по одному для каждого цветового канала RGB. Красный и зеленый — противоположные полукруги, а синий повернут на 90 градусов относительно остальных. Там, где синие и зеленые узоры перекрываются, использовался голубой фильтр (синий + зеленый). Там, где синие и красные узоры перекрываются, использовался фиолетовый фильтр (синий + красный). Следовательно, окончательная конструкция фильтра фактически содержит четыре квадранта с красным, зеленым, голубым и пурпурным фильтрами (см. Рис. 2).

Рис 2.Функции передачи для амплитуды и фазового контраста в каждом цветовом канале cDPC.

Слева: спектральный вклад каждого светофильтра, полученный с помощью шаблона Байера камеры. В следующих столбцах показаны компоненты источника, представленные на каждом изображении, а также передаточные функции амплитуды и фазы в области пространственных частот. Нижняя строка: сумма каждого столбца, представляющая откалиброванный и масштабированный источник и общий охват передаточных функций амплитуды и фазы, соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171228.g002

При фильтрации по шаблону Байера датчика наши основания спектра не ортогональны. Это можно увидеть в спектрах каждой пленки ПЭТ после захвата нашей цветной камерой (левый столбец на рис. 2). Результатом является нежелательная потеря асимметрии в источнике, которая снижает фазовое отношение сигнал / шум. Тем не менее, мы можем учесть асимметрию во время реконструкции, смоделировав структуру источников, как показано на рис. 2.

Калибровка на стороне обнаружения учитывает спектральные перекрестные помехи цветовых каналов камеры.Стандартные фильтры Байера RGB не обеспечивают идеального различения между длинами волн RGB, но артефакты связи можно удалить с помощью калибровки. Учитывая значения пикселей из необработанного цветного изображения с помощью фильтра Байера RGBG ( I _r , I _{g 1} , I _{g 2} , I _b ), мы решаем для разделенного цветного изображения ( I _R , I _G , I _B ), которое было бы получено, если бы образец был освещен с помощью одноцветный, согласно следующему уравнению,
(1)
Матрица C представляет собой калибровочную матрицу 4 × 3, описывающую связь между каждым цветовым каналом.Он создается путем фильтрации широкополосного источника каждым фильтром независимо, затем измерения относительного красного ( I _R ), зеленого ( I _G ) и синего ( I _{B ).} ) для заполнения соответствующих векторов-столбцов матрицы C . Соотношение между интенсивностями каждого изображения плоского поля в каждом канале обнаружения обеспечивает линейное взвешивание вклада каждого источника в наши измерения цвета.После однократного измерения C его можно использовать для предварительной обработки всех последующих измерений путем решения уравнения (1). Этот шаг важен для уменьшения артефактов в результатах фазы.

Еще одним важным шагом для cDPC является учет зависимых от длины волны изменений фазы и пространственной частоты. DPC восстанавливает информацию о поглощении ( µ ) и фазе ( ϕ ) из ​​измерений интенсивности. Эти количества определяются как:
(2)
где λ ₀ — эталонная длина волны, d — толщина образца, n — показатель преломления и α — коэффициент поглощения.Функции поглощения и фазового перехода определяются числовой апертурой (NA) освещения, NA объектива и длиной волны освещения [17]. В предлагаемом нами ЦОД с мультиплексированием цвета передаточные функции также должны учитывать изменение длины волны каждого цветового канала. Фаза ( ϕ ) зависит от того, какая длина волны используется. Предполагая отсутствие дисперсии в образце, мы можем использовать уравнение (2) для синтеза фазы для любой длины волны, просто умножив длину оптического пути ( nd ) на волновое число () желаемой эталонной длины волны λ ₀ .

1.3 Передняя модель

Мы линеаризуем нашу прямую модель, выводя передаточные функции слабого объекта (WOTF) как для амплитуды, так и для фазы [14, 17, 26]. Формулировка WOTF линеаризует восстановление фазы, пренебрегая членом нелинейного рассеяния; это хорошее приближение, когда объект слабый (имеет низкую абсолютную фазу или амплитуду). Каждое изображение моделируется как сумма сверток между зависимыми от цвета функциями рассеяния точки (PSF) для интенсивности и физических величин — поглощения и фазы ( µ , ϕ ),
(3)
где представляет двумерные координаты в реальном пространстве, I — измерение интенсивности цвета, I ₀ — фоновый сигнал, ⊗ обозначает свертку, H _μ и H _ϕ являются PSF для поглощения и фазы соответственно.Используя двумерное преобразование Фурье обеих частей уравнения 3, мы получаем:
(4)
где — двумерные пространственно-частотные координаты, обозначает преобразование Фурье и — зависимые от длины волны передаточные функции для поглощения и фазы соответственно. Учитывая известный источник ( S ) и функцию зрачка ( P ), которую мы моделируем как круг с радиусом, заданным объективом NA, и длиной волны λ , передаточные функции следующие [17, 26]:
(5) (6)
где ⋆ обозначает взаимную корреляцию. Обратите внимание, что, поскольку пространственная частота является функцией длины волны, форма источника S ( λ ) и функция зрачка P ( λ ) также зависят от длины волны.В частности, диаметры источника и передаточной функции в пространстве Фурье обратно пропорциональны длине волны цветового канала. Следовательно, синяя подсветка обеспечивает больший охват пространства Фурье и лучшее разрешение, чем красная. Наша прямая модель учитывает эти различия в передаточной функции цветового канала. На рис.2 показаны функции поглощения и фазового переноса для λ = 450 нм , λ = 546 нм и λ = 670 нм , с верхней правой, нижней правой и верхней левой половиной -круг источников соответственно.

Изучая рис. 2, мы видим, что передаточные функции поглощения для каждого цветового канала являются симметричными фильтрами нижних частот. С другой стороны, передаточные функции фазы представляют собой асимметричные полосовые фильтры с линией пропущенных частот вдоль оси асимметрии. Поворачивая синий полукруг на 90 градусов относительно красного и зеленого, мы заполняем недостающую строку. Общие амплитудные и фазовые передаточные функции для cDPC показаны в последней строке рис. 2, рассчитанные путем суммирования абсолютных значений каждой цветовой передаточной функции.Как и в предыдущих реализациях DPC, информация о поглощении теряет контраст на высоких пространственных частотах. Фаза имеет такой же спад на высоких частотах, но также теряет контраст в областях низких пространственных частот. Следовательно, SNR будет важным для точного восстановления низкочастотной фазовой информации. Максимальный захватываемый диапазон пространственных частот составляет 2 × NA канала синего цвета. Однако окончательное разрешение с использованием cDPC устанавливается дифракционным пределом зеленого света, поскольку наш общий частотный охват задается максимальной пространственной частотой, которая измеряется двумя или более цветовыми каналами.Это подразумевает попытку восстановить два неизвестных, амплитуду и фазу, что требует как минимум двух измерений.

1.4 Обратная задача

Используя прямую модель, разработанную в разделе 1.3, наша обратная задача направлена ​​на минимизацию разницы между измеренным цветным изображением и тем, которое может быть измерено с учетом оценки амплитуды и фазы образца:
(7)
где — пространственный частотный спектр интенсивности за вычетом фона, m — индекс длины волны и R ( μ , ϕ ) — член регуляризации (обычно порядка 10 ⁻³ ).Эта проблема является линейной и может быть решена с помощью одношагового решения методом наименьших квадратов (например, деконволюция Винера [27]) или итерационным алгоритмом (например, градиентным спуском). Идеальный выбор регуляризатора R ( μ, , ϕ ) зависит от выборки и шума. Базовая ℓ ₂ регуляризация должна быть настроена так, чтобы подавлять усиление шума на пространственных частотах, которые измеряются с низким контрастом, без разрушения информации об отсчетах на этих частотах.В качестве альтернативы, если выборка разреженная (всего несколько ненулевых значений), можно использовать регуляризатор ℓ ₁ [28]. Другие типы априорной информации могут быть включены путем соответствующей регуляризации. В наших экспериментах мы не делаем никаких предположений относительно выборки и поэтому используем регуляризацию ℓ ₂ . Таким образом, уравнение (7) принимает вид
(8)
который остается дифференцируемым и позволяет нам найти решение глобального минимума для поглощения и фазы за один шаг обращения матрицы.Поэтому окончательную реконструкцию карт поглощения и фаз можно математически записать как:
(9)
(10)
где ⋅ представляет собой точечное матричное умножение, γ _μ и γ _ϕ — коэффициенты регуляризации поглощения и фазы соответственно, а F ^-1 обозначает обратную операцию DFT. Чтобы вычислить амплитуду ( A ) по поглощению, мы используем соотношение A = e ^μ , которое похоже на метод реконструкции, использованный в [17], но не предполагает чисто фазовый объект, ведущий к дополнительным членам в уравнении 10.

2 Результаты и обсуждение

Чтобы экспериментально проверить наш метод cDPC, мы сравниваем наши результаты с двумя известными методами QPI: монохроматическим DPC и восстановлением фазы через фокус (рис. 3). Для честного сравнения, все они реализованы на одном микроскопе Nikon TE300 с использованием освещения, создаваемого массивом светодиодов RGB (Adafruit). cDPC использует дискретную версию нашего цветового фильтра, отображаемого на светодиодной матрице. Монохроматический DPC использует 4 изображения, захваченные каждым из 4-х асимметричных исходных паттернов [18].Фазовое изображение со сквозным фокусом использует только центральный зеленый светодиод (для временной и пространственной когерентности) при захвате 14 изображений с разной глубиной фокусировки; Затем фаза восстанавливается с помощью метода восстановления фазы нелинейной оптимизации [29].

Рис. 3. Экспериментальное сравнение однократного cDPC с монохроматическим DPC и методами восстановления фазы через фокус.

(слева) Исходные паттерны. (В центре) Необработанные измерения камеры. (Справа) Восстановленное оптическое поле. Методы DPC (частично когерентные) были получены с использованием 20 × 0.4 NA объектив, в то время как изображения через фокус (пространственно когерентные) были получены с использованием 60 × 0,8 NA, чтобы обеспечить одинаковое разрешение во всех случаях.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171228.g003

Из-за когерентного освещения фазовая визуализация через фокус имеет в 2 раза худшее разрешение, чем методы DPC. Таким образом, мы используем объектив с числовой апертурой 20 × 0,4 для методов DPC, но переключаемся на объектив с числовой апертурой 60 × 0,8 для фазы сквозного фокуса, чтобы сохранить разрешение для всех трех.Пространственное разрешение количественно оценивается с помощью целевого показателя фазы «спица» [30].

Как видно на рис. 3, изображения цветового канала RGB имеют такой же контраст, как и левое, правое и верхнее изображения монохроматического DPC, как и ожидалось. Результаты фазы также аналогичны с эквивалентным пространственным разрешением. Поскольку изображение cDPC захватывается за один снимок с помощью цветных фильтров, оно имеет более низкое соотношение сигнал / шум, чем монохроматический DPC, и отклоняется в своих низкочастотных колебаниях, которые имеют более слабые значения передаточной функции.В целом, однако, однократный cDPC работает сравнимо с многопоточным DPC.

Затем мы удалили матрицу светодиодов и переустановили конденсатор микроскопа с источником света с широкополосной дуговой лампой. В качестве альтернативы можно использовать мощный статический светодиодный источник с синим люминофором. Затем мы установили вставку цветного фильтра, показанную на рис. 1C, в турель конденсатора. На рис. 4 показаны реконструкции амплитуды и фазы из нашего метода cDPC с объективами различного увеличения, а также смоделированные фазовый контраст и изображения DIC.Наш метод совместим с любым стандартным объективом, имеющим NA _{объектив} ≤ NA _{конденсатор} . Отношение NA _{объектива} к NA _{конденсатор} называется коэффициентом пространственной когерентности σ [17], определяемым как:
(11)
Другими словами, σ <1 приведет к уменьшению фазового контраста по сравнению со случаем σ ≥ 1, как показано в [17].Это связано с тем, что низкие частоты в фазе выявляются только при использовании в нашей модели освещения под большим углом. Важно отметить, что освещение с σ > 1 не улучшает разрешение сверх предела некогерентного разрешения, но также не ухудшает качество изображения, что позволяет нам зафиксировать числовую апертуру конденсора и использовать любой объектив с NA _{объектив} ≤ NA _{конденсатор} без замены оборудования.

Рис 4.Необработанные данные, реконструкции фазы и амплитуды, синтезированный фазовый контраст и изображения ДИК для различных образцов и увеличений: матрица микролинз (4x 0,1 NA), дикий тип c. elegans (10 × 0,25 NA), клетки HEK 293T (20 × 0,4 NA), клетки MCF7 (20 × 0,4 NA).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171228.g004

Микроскоп Nikon TE300, используемый в этом исследовании, был оснащен конденсорной линзой 0,53 NA. Визуализация с более высокой числовой апертурой объектива потребует освещения с высокой числовой апертурой (например,грамм. с помощью куполообразной светодиодной матрицы [22]). Временная когерентность задается полосой пропускания цветных фильтров, поскольку они имеют более узкую полосу пропускания, чем фильтры камеры. Ширина полосы на полувысоте (FWHM) для наших фильтров составляла примерно 50 нм, что аналогично спектру излучения светодиодной матрицы, использованной ранее [17].

2.1 Временное разрешение

Поскольку cDPC является однокадровым, временное разрешение задается частотой кадров камеры, что дает улучшение в 4 раза по сравнению с обычным DPC.Однокадровые методы уменьшают артефакты из-за размытия движения и регистрации изображения. Это можно увидеть на рис. 5, где мы сравниваем результаты cDPC и обычного DPC (4 изображения) для живого c. elegans культура. Размытие при движении значительно уменьшается с помощью cDPC, поскольку образец быстро меняется между кадрами, даже со скоростью 12,5 кадров в секунду. Живые образцы видео представлены в файлах S1 и S2, показывающих результаты для обоих движущихся c. elegans и клеток в микрофлюидном канале со скоростью 100 FPS, в 8 раз быстрее, чем в [18].

Рис 5.Экспериментальная демонстрация уменьшения размытости изображения с помощью cDPC по сравнению с обычным DPC.

Наш метод cDPC приводит к значительному уменьшению артефактов размытости изображения из-за однократного сбора данных.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171228.g005

2.2 Синтезированные изображения PhC и DIC

Дифференциальная интерференционная контрастная (ДИК) и обычная микроскопия фазового контраста (ФК) широко используются в медицине и биомедицинских исследованиях. Однако оптические компоненты, необходимые для их реализации, остаются дорогими, и для обеспечения приемлемой производительности требуется настройка опытным пользователем.И ДИК, и фазовый контраст можно описать прямыми моделями, которые создают качественную смесь амплитудных и фазовых изображений [31, 32]. Поэтому методы количественной фазовой визуализации могут быть использованы для синтеза этих механизмов контраста в цифровом виде, имитируя физическую оптическую систему посредством численного моделирования. Синтезированные изображения из cDPC, а также наземные изображения DIC и PhC показаны на рис. 6 для сравнения.

Рис. 6. Сравнение стандартных изображений DIC и PhC с их синтезированными аналогами из cDPC.

Наземные ДИК-изображения были получены с использованием объектива 20x 0,75 NA, а фазово-контрастные изображения — с помощью объектива 20x 0,4 NA PhC. Изображения cDPC были получены с использованием объектива 20x 0,4 NA и нашей вставки фильтра.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171228.g006

Синтез ДВС и ФК может быть полезен для клиницистов и исследователей, которые прошли у них обучение. Хотя для синтеза этих изображений можно использовать все методы QPI, наш метод особенно хорошо подходит, поскольку он однократный, что позволяет осуществлять цифровой синтез в реальном времени.В дополнение к дополнительной количественной фазе, наш метод намного дешевле в реализации, чем DIC или PhC, поскольку он требует только добавления недорогой вставки цветного фильтра и никаких специальных объективов.

2.3 Окрашенные и дисперсные образцы

В нашем методе для восстановления комплексного поля используется мультиплексирование цветов, при этом предполагается, что образец является недисперсионным и бесцветным. Недисперсия означает, что показатель преломления существенно не меняется с длиной волны:
(12)
Это предположение подразумевает, что длина оптического пути ( OPL, = nd ) останется постоянной для всех измерений.Относительная фазовая задержка всегда будет изменяться с λ (уравнение 2), но это учитывается в нашем алгоритме путем масштабирования наших передаточных функций на основе относительной длины волны каждого цветового канала. Пока дисперсионная кривая не известна и материал не предполагается однородным, мы не можем учесть дисперсионные эффекты в образце с использованием предложенного алгоритма.

Второе предположение состоит в том, что образец бесцветный, а это означает, что поглощение не имеет хроматической зависимости:
(13)
Обычно это справедливо для неокрашенных биологических образцов, которые являются прозрачными.Цветовые вариации из-за коэффициентов пропускания фильтра на разных длинах волн присутствуют, но их можно удалить с помощью процедуры калибровки, описанной в разделе 1.2. Поглощение, зависящее от цвета, такое как поглощение окрашенных образцов, не может быть восстановлено и приведет к ошибкам в результатах фазы. На практике эти предположения ограничивают применимость нашего метода к неокрашенным неокрашенным образцам. Однако количественная фаза выявляет механическую структуру микросреды с высоким контрастом, что может устранить необходимость окрашивания во многих приложениях.

3 Заключение

Мы представили однократный метод количественной фазовой и амплитудной визуализации, основанный на частично-когерентном мультиплексированном цветовом освещении. Обратный алгоритм использует линейную аппроксимацию, чтобы обеспечить быстрое восстановление деконволюцией. Наши требования к оборудованию просты, недороги и совместимы с большинством коммерческих микроскопов; нам нужна только цветная камера и вставка цветного светофильтра, размещенная в задней фокальной плоскости конденсорной линзы. В отличие от фазового контраста и ДИК, наш метод не требует специальных объективов или призм, что значительно снижает затраты на оборудование.Мы можем использовать восстановленное комплексное поле для цифрового синтеза фазового контраста и изображений ДИК, согласовывая функциональность существующих систем за небольшую часть стоимости. Поскольку мы предполагаем, что образцы не являются дисперсионными и неокрашенными, наш метод следует использовать в качестве альтернативы, а не в сочетании с химическим окрашиванием.

Благодарности

Авторы благодарят Lei Tian (Бостонский университет) за полезные беседы и лабораторию Chenghuei Yang (Калифорнийский технологический институт) за тестовую мишень для измерения фазы звезды Сименс.Мы также благодарим Dillon Lab, Sohn Lab, Schaffer Lab (Калифорнийский университет в Беркли) и LaBarge lab (Национальная лаборатория Лоуренса Беркли) за биологические образцы. Эта работа была профинансирована Фондом Гордона и Бетти Мур «Инициатива по обнаружению данных» через грант GBMF4562 Лоре Уоллер (Калифорнийский университет в Беркли) и стипендия Фонда Дэвида и Люсиль Паккард для науки и техники.

Вклад авторов

1. Концептуализация: ZFP MC LW.
2. Обработка данных: ZFP MC LW.
3. Формальный анализ: ZFP MC LW.
4. Получение финансирования: LW.
5. Расследование: ZFP MC.
6. Методология: ZFP MC LW.
7. Администрация проекта: LW.
8. Ресурсы: LW.
9. Программное обеспечение: ZFP MC.
10. Надзор: LW.
11. Проверка: ZFP MC.
12. Визуализация: ZFP MC LW.
13. Написание — черновик: ZFP MC.
14. Написание — просмотр и редактирование: ZFP MC LW.

Ссылки

1. 1.

   Зернике Ф. Как я открыл фазовый контраст. Наука. 1955; 121 (3141): 345. pmid: 13237991

2. 2.
   Юн В., Фесер М., Хорнбергер Б. Система и метод количественной реконструкции фазово-контрастных изображений Цернике; 2010. Доступно по адресу: http://www.google.com/patents/US7787588.
3. 3.Цуй X, Ян Ц., Тирни Г.Дж. Количественная дифференциально-интерференционная контрастная (ДИК) микроскопия и фотография на основе датчиков волнового фронта; 2011 г. Доступно по адресу: http://www.google.com/patents/US8039776.
4. 4.

   Попеску Г., Икеда Т., Дасари Р.Р., Фельд М.С. Дифракционная фазовая микроскопия для количественной оценки структуры и динамики клеток. Письма об оптике. 2006. 31 (6): 775–777. pmid: 16544620

5. 5.

   Wang Z, Millet L, Mir M, Ding H, Unarunotai S, Rogers J и др. Пространственная световая интерференционная микроскопия (SLIM).Оптика Экспресс. 2011; 19 (2): 1016–1026. pmid: 21263640

6. 6.

   Бхадури Б., Фам Х., Мир М., Попеску Г. Дифракционная фазовая микроскопия в белом свете. Письма об оптике. 2012. 37 (6): 1094–1096. pmid: 22446236

7. 7.

   Витте С., Плашка А., Риддер М.С., Ван Берге Л., Мансвельдер HD, Грут М.Л. Короткокогерентная внеосевая голографическая фазовая микроскопия динамики живых клеток. Биомедицинская оптика Экспресс. 2012. 3 (9): 2184–2189. pmid: 23024912

8. 8.

   Авацудзи Ю., Сасада М., Кубота Т.Параллельная квазисдвигающая цифровая голография. Appl Phys Lett. 2004. 85 (6): 1069–1071.

9. 9.
   Количественная фазовая микроскопия; 2009. Доступно по адресу: http://www.phasicscorp.com.
10. 10.
    Бон П., Ваттелье Б., Моннерет С., Джованини Х., Мэр Г. Метод и система для структурного анализа объекта путем измерения его волнового фронта; 2012 г. Доступно по адресу: https://www.google.com/patents/US20120274945.
11. 11.
    Оллман Б.Е., Ньюджент К., Портер К.Оптическая система для получения разнофокусных изображений; 2005 г. Доступно по адресу: https://www.google.com/patents/WO2005085936A1?cl=en.
12. 12.

    Гросс Д. Восстановление матриц низкого ранга из нескольких коэффициентов в любом базисе. IEEE Transactions по теории информации. 2011. 57 (3): 1548–1566.

13. 13.
    Парамонов В., Панченко И., Буча В., Дроголюб А., Загоруйко С. Глубинная камера на основе цветовой диафрагмы. В: Семинары конференции IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов (CVPR); 2016 г.
14. 14.

    Гамильтон Д., Шеппард С. Дифференциальный фазовый контраст в сканирующей оптической микроскопии. Журнал микроскопии. 1984. 133 (1): 27–39.

15. 15.

    Мехта С.Б., Шеппард С.Дж. Количественная визуализация фазового градиента с высоким разрешением с дифференциальным фазовым контрастом на основе асимметричного освещения. Письма об оптике. 2009; 34 (13): 1924–1926. pmid: 19571953

16. 16.

    Тиан Л., Ван Дж., Уоллер Л. Трехмерная дифференциальная фазово-контрастная микроскопия с вычислительным освещением с использованием светодиодной матрицы.Письма об оптике. 2014. 39 (5): 1326–1329. pmid: 246

17. 17.

    Тиан Л., Уоллер Л. Количественная визуализация дифференциального фазового контраста в микроскопе со светодиодной матрицей. Оптика Экспресс. 2015; 23 (9): 11394–11403. pmid: 25969234

18. 18.

    Лю З., Тиан Л., Лю С., Уоллер Л. Визуализация светлого поля, темного поля и фазового контраста в реальном времени в микроскопе со светодиодной матрицей. Журнал биомедицинской оптики. 2014; 19 (10): 106002. pmid: 25271540

19. 19.

    Ли Ди, Рю С., Ким Ю, Чон Ди, Джу С.Цветная светодиодная микроскопия для многоконтрастной и количественной фазово-градиентной визуализации. Биомедицинская оптика Экспресс. 2015; 6 (12): 4912–4922. pmid: 26713205

20. 20.
    Джонсон МК, Адельсон Э. Ретрографическое зондирование для измерения текстуры и формы поверхности. В: Компьютерное зрение и распознавание образов, 2009. CVPR 2009. Конференция IEEE по. IEEE; 2009. с. 1070–1077.
21. 21.

    Ма Ц., Лю З., Тиан Л., Дай К., Уоллер Л. Удаление размытости с помощью временно кодированного освещения в микроскопе со светодиодной матрицей.Письма об оптике. 2015. 40 (10): 2281–2284. pmid: 26393719

22. 22.

    Филлипс З.Ф., Д’Амброзио М.В., Тиан Л., Рулисон Дж. Дж., Патель Х.С., Садрас Н. и др. Мульти-контрастное изображение и цифровая перефокусировка на мобильном микроскопе с куполообразной светодиодной матрицей. PLoS ONE. 2015; 10 (5): 1–13.

23. 23.

    Zheng G, Kolner C, Yang C. Перефокусировка при микроскопии и формирование изображений в темном поле с помощью простой светодиодной матрицы. Письма об оптике. 2011; 36 (20): 3987–3989. pmid: 22002361

24. 24.

    Чжэн Г, Хорстмейер Р., Ян К.Фурье-птихографическая микроскопия с широким полем и высоким разрешением. Природа Фотоника. 2013. 7 (9): 739–745. pmid: 25243016

25. 25.

    Barone-Nugent ED, Barty A, Nugent KA. Количественная фазово-амплитудная микроскопия I: оптическая микроскопия. Журнал микроскопии. 2002. 206 (3): 194–203. pmid: 12067363

26. 26.

    Клаус Р. П., Наулло А. Н., Уоллер Л. Количественное определение фазы с произвольным зрачком и освещением. Оптика Экспресс. 2015; 23: 26672–26682. pmid: 26480180

27. 27.Hayes MH. Статистическая обработка и моделирование цифровых сигналов. Wiley; 1996.
28. 28.

    Донохо Д.Л., Элад М. Оптимально разреженное представление в общих (неортогональных) словарях посредством минимизации ℓ ¹ . PNAS. 2002. 100 (5): 2197–2202.

29. 29.

    Цзиншань З., Лей Т., Варма П., Уоллер Л. Алгоритм нелинейной оптимизации для частично когерентного поиска фазы и восстановления источника. IEEE Transactions on Computational Imaging. 2016 ;.

30. 30.

    Horstmeyer R, Heintzmann R, Popescu G, Waller L, Yang C. Стандартизация требований к разрешающей способности для когерентной микроскопии. Природа Фотон. 2016 ;.

31. 31.

    Зернике Ф. Фазовый контраст — новый метод микроскопического наблюдения прозрачных объектов. Physica. 1942; 9: 686–698.

32. 32.

    Смит. Микроскопическая интерферометрия. Исследовать. 1955; 8: 385–395.

Двух-, трех-, четырехэлектродная система Gamry 4-Probe Potentiostats

Количество используемых электродов (или зондов)

два, три, четыре электрода.

Введение

Электрохимические эксперименты варьируются от простой потенциостатической (хроноамперометрии) до циклической вольтамперометрии (потенциодинамики) и до сложных методов переменного тока, таких как импедансная спектроскопия. Более того, каждая отдельная методика может иметь несколько возможных экспериментальных установок, часто с лучшим вариантом. В этой заметке обсуждается один аспект этих настроек: количество используемых электродов (или датчиков).

Потенциостат как прибор с четырьмя датчиками

Потенциостат Gamry (и некоторые другие) — все приборы с четырьмя датчиками.Это означает, что есть четыре соответствующих отведения, которые необходимо поместить в любой данный эксперимент. Два из этих проводов — рабочий (зеленый) и счетчик (красный) — проводят ток, а два других — рабочий датчик (синий) и опорный (белый) — это измерительные провода, которые измеряют напряжение (потенциал).

Рис. 1: Отведения с цветовой кодировкой Gamry.

Приборы с четырьмя датчиками

можно настроить для проведения измерений с 2, 3 или 4 электродами, просто изменив настройку. Таким образом, важно понимать, почему и как использовать разные режимы.

Электроды

При обсуждении экспериментов с электродом n необходимо рассмотреть, что такое электроды. Электрод — это (полупроводящее) твердое тело, которое взаимодействует с раствором (n) (электролита). Общие обозначения: Рабочий, Контрольный и Счетчик (или Вспомогательный).

Рабочий электрод — обозначение исследуемого электрода. В экспериментах по коррозии это, вероятно, коррозионный материал. В экспериментах по физико-электрохимии это чаще всего инертный материал — обычно золото, платина или углерод, — который передает ток другим частицам, не подвергаясь воздействию этого тока.

Счетчик или Вспомогательный электрод — это электрод в ячейке, замыкающий путь тока. Все электрохимические эксперименты (с ненулевым током) должны иметь пару рабочий-счетчик. В большинстве экспериментов счетчик является источником / приемником тока, поэтому относительно инертные материалы, такие как графит или платина, являются идеальными, хотя и не обязательными. В некоторых экспериментах противоэлектрод является частью исследования, поэтому состав материала и установка меняются соответственно.

Электроды сравнения , как следует из названия, представляют собой электроды, которые служат в качестве экспериментальных контрольных точек. В частности, они являются эталоном для измерения потенциала (смысла). Следовательно, электроды сравнения должны сохранять постоянный потенциал во время тестирования, в идеале в абсолютном масштабе. Это достигается за счет того, что, во-первых, через них протекает небольшой ток или, в идеале, нет, а во-вторых, они «хорошо сбалансированы», что означает, что даже если некоторый ток действительно течет, он не влияет на потенциал.Хотя многие электроды могут быть хорошо сбалансированы, есть несколько, которые очень широко используются и коммерчески доступны: серебро / хлорид серебра, насыщенный каломель, ртуть / оксид ртути (ртути), ртуть / сульфат ртути, сульфат меди / меди и другие. Есть и другие пары, на которые часто ссылаются, но которые обычно не используются сегодня, например, обычный водородный электрод.

В качестве электрода сравнения можно использовать любой проводящий материал, но если необходимо сообщить об измерениях потенциала, которые необходимо сравнить с другими системами, использование нестандартного образца требует дополнительных экспериментов и объяснений.

Двухэлектродные эксперименты

Двухэлектродные эксперименты — это простейшая установка ячейки, но часто дает гораздо более сложные результаты и соответствующий анализ. В двухэлектродной установке токоведущие электроды также используются для сенсорных измерений.

Физическая установка для двухэлектродного режима имеет соединенные вместе токовые и измерительные провода: рабочий (W) и рабочий датчик (WS) подключены к (рабочему) электроду, а контрольный (R) и счетчик (C) подключены к второй (вспомогательный, противодействующий или квази / псевдоэлектрод сравнения).См. Рисунок 2, где представлена ​​схема установки 2-электродной ячейки.

Рисунок 2: Двухэлектродная установка ячейки

Двухэлектродные эксперименты измеряют всю ячейку, то есть сенсорные провода измеряют полное напряжение, падающее током на всю электрохимическую ячейку: рабочий электрод, электролит и противоэлектрод. Если карта потенциала всей ячейки выглядит, как на Рисунке 3, то двухэлектродная установка имеет рабочий датчик в точке A и контрольный вывод в точке E, и таким образом измеряется падение напряжения во всей ячейке.

Рисунок 3: Измеренная (примерная) карта потенциала по всей ячейке. Рабочий провод находится в точке A, а встречный провод — в точке E.

Двухэлектродные установки используются в нескольких общих случаях. Один из них — измерение напряжения всей ячейки, например устройства электрохимической энергии (например, батареи, топливные элементы, суперконденсаторы). Во втором случае можно ожидать, что потенциал противоэлектрода не будет дрейфовать в ходе эксперимента.Обычно это происходит в системах, которые демонстрируют очень низкие токи или относительно короткие временные рамки и которые также имеют хорошо сбалансированный счетчик, например, микро-рабочий электрод и серебряный противоэлектрод гораздо большего размера.

Трехэлектродные эксперименты

В трехэлектродном режиме контрольный вывод отделен от счетчика и подключен к третьему электроду. Этот электрод чаще всего располагают так, чтобы он измерял точку очень близко к рабочему электроду (к которому подключены оба вывода рабочего и рабочего контроля: см. Рисунок 4).

Рисунок 4: Установка 3-электродной ячейки

На рисунке 3 точки измерения расположены в точках A и — примерно — B. Трехэлектродные установки имеют явное экспериментальное преимущество перед двухэлектродными установками: они измеряют только половину ячейки. То есть изменения потенциала рабочего электрода измеряются независимо от изменений, которые могут произойти на противоэлектроде.

Эта изоляция позволяет с уверенностью и точностью изучить конкретную реакцию.По этой причине трехэлектродный режим является наиболее распространенной установкой, используемой в электрохимических экспериментах.

Стоит пояснить второй случай трехэлектродной схемы. Потенциостат Interface 5000 может измерять разность напряжений между показаниями счетчика и эталоном для некоторых экспериментов, одновременно измеряя разность напряжений между эталонным и рабочим измерением. В этом случае вы должны подключить счетчик и счетчик к противоэлектроду, эталон к эталонному электроду, а рабочий и рабочий датчик — к рабочему электроду.В этой конкретной установке вы получаете обе половинные ячейки в дополнение к полной ячейке в одном эксперименте.

Эксперименты с четырьмя электродами

В четырехэлектродном режиме вывод Working Sense отсоединен от рабочего электрода, как и контрольный вывод (и в дополнение к нему) (см. Рисунок 5).

Установки с четырьмя электродами измеряют потенциал вдоль линии B-D на Рисунке 3, где может быть некоторая «преграда» в точке C. Эта установка относительно необычна в электрохимии, хотя имеет свое место.В 4-электродном режиме потенциалы любых электрохимических реакций, происходящих на рабочем (и противоэлектродном) электроде (ах), не измеряются. Измеряется влияние приложенного тока на сам раствор или на некоторый барьер в этом растворе.

Рис. 5 : 4-электродная ячейка

Чаще всего эту установку используют для измерения импеданса на некоторой границе раздела фаз раствор-фаза, такой как мембрана или переход жидкость-жидкость. Эта установка может использоваться для очень точных измерений сопротивления раствора или сопротивления поверхности некоторых материалов (твердотельные элементы).

Особый случай настройки: режим ZRA

Эксперименты с амперметром нулевого сопротивления (ZRA) являются особым случаем. В режиме ZRA выводы рабочего электрода и противоэлектрода закорочены вместе внутри прибора, т. Е. Отсутствует падение сетевого напряжения на всей ячейке. Для приборов Gamry установка аналогична установке с 3 электродами (Рисунок 4), с дополнительным оранжевым проводом Counter Sense (CS), подключенным к счетчику (см.