Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140
ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140 Назначение средства измерений
Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140 (далее — измерители) предназначены для:
— измерения полного сопротивления петли короткого замыкания;
— измерения напряжения и частоты переменного тока;
— вычисления предполагаемого тока короткого замыкания;
— проверки правильности чередования фаз.
Подробное описание
Измерители представляют собой переносные цифровые измерительные приборы (ЦИП). При измерениях сопротивления петли короткого замыкания приборы используют метод «искусственного короткого замыкания» испытываемой цепи через эталонный резистор, встроенный в прибор, и ограничивающий величину измерительного тока. При этом измеряется напряжение на входе прибора до и в процессе протекания измерительного тока.
По измеренному значению сопротивления, измерители по закону Ома производят расчет тока короткого замыкания, приведенному к напряжению сети питания.
Приборы измеряют полное сопротивление цепи «фаза — нуль» («L — N»), «фаза — фаза» («L — L»), «фаза — защитный проводник» («L — PE»).
При включении режима «Anti-Trip Technology», приборы измеряют полное сопротивление цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE») с блокировкой срабатывания УЗО.
Основные узлы измерителей: генератор тока, масштабирующий усилитель, коммутатор, АЦП, цифровой монохромный жидкокристаллический индикатор с подсветкой (ЖКИ).
Конструктивно измерители выполнены в корпусах из пластика.
На лицевой панели измерителей расположены ЖКИ и кнопки управления.
На верхней панели корпуса размещены разъемы для подключения измерительных кабелей и краткое руководство по эксплуатации прибора.
На тыльной стороне корпуса находится батарейный отсек.
Питание измерителей осуществляется от шести последовательно соединенных элементов питания типоразмера АА (LR6). Для сохранения заряда батарей приборы оснащены функций автовыключения при бездействии.
Таблица 1 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE»)._
|
Диапазоны измерений |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности |
|
Измерение полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE») | |
|
От 0,00 до 19,99 Ом |
± (0,032изм.+ 4 е.м.р.) |
|
От 20,0 до 199,9 Ом | |
|
От 200 до 1999 Ом | |
|
Вычисление предполагаемого тока короткого замыкания | |
|
|
Определяется погрешностью измерения полного сопротивления |
|
От 2,00 до 19,99 кА | |
Примечание: 2изм. — измеренное значение полного сопротивления; е.м.р. — единица младшего разряда.
Таблица 2 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE») с блокировкой срабатывания УЗО._
|
Диапазоны измерений |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности |
|
Измерение полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE») | |
|
От 0,00 до 19,99 Ом |
± (0,032изм.+ 6 е.м.р.) |
|
От 20,0 до 199,9 Ом | |
|
От 200 до 1999 Ом | |
|
Вычисление предполагаемого тока короткого замыкания | |
|
От 0,00 до 1999 А |
Определяется погрешностью измерения полного сопротивления |
|
От 2,00 до 19,99 кА | |
Примечание: 2изм. — измеренное значение полного сопротивления; е.
м.р. — единица младшего разряда.
Таблица 3 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения полного сопротивления цепи «фаза — нуль» («L — N»), «фаза — фаза» («L — L»)._
|
Диапазоны измерений |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности |
|
Измерение полного сопротивления цепи «фаза — нуль» («L — N») | |
|
От 0,00 до 19,99 Ом |
± (0,032изм.+ 4 е.м.р.) |
|
Измерение полного сопротивления цепи «фаза — фаза» («L — L») | |
|
От 0,00 до 19,99 Ом |
± (0,032изм.+ 8 е.м.р.) |
|
Вычисление предполагаемого тока короткого замыкания | |
|
От 0,00 до 1999 А |
Определяется погрешностью измерения полного сопротивления |
|
От 2,00 до 19,99 кА | |
Примечание: 2изм.
— измеренное значение полного сопротивления; е.м.р. — единица младшего разряда.
Таблица 4 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения напряжения переменного тока_
|
Диапазон измерений |
Частота |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности |
|
От 25 до 500 В |
От 45 до 65 Гц |
± (0,02Цизм. + 4 е.м.р.) |
Примечание: Цизм. — измеренное значение напряжения.
|
Диапазон измерений |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности |
|
От 45 до 65 Гц |
± (0,005Бизм. + 2 е.м.р.) |
Примечание: Бизм. — измеренное значение частоты.
Температурный коэффициент для определения дополнительной температуры окружающего воздуха составляет 0,1 %/°С.
погрешности от влияния 9 В
184^133×84 мм 0,86 кг
(23 ± 5)°С до 75 %
от — 10 до + 50 °С до 85 %
Номинальное напряжение питания Габаритные размеры (длинахширинахвысота), не более Масса, не более
Нормальные условия применения:
— температура окружающего воздуха
— относительная влажность воздуха Рабочие условия применения:
— температура окружающего воздуха
— относительная влажность воздуха
Утвержденный тип
Знак утверждения типа наносится методом наклейки на лицевую панель прибора и типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.
Комплект
Таблица 6 — Комплект поставки
|
Обозначение изделия |
Наименование изделия, документа |
Количество, шт. |
|
7218 |
Измерительный кабель |
1 |
|
7246 |
Измерительный кабель |
3 |
|
9155 |
Наплечный ремень для переноски |
1 |
|
9156 |
Сумка для переноски |
1 |
|
Руководство по эксплуатации |
1 | |
|
Методика поверки |
1 |
Информация о поверке
осуществляется по документу МП 49299-12 «Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в феврале 2012 года.
Средства поверки: магазин мер сопротивлений петли короткого замыкания ММС-1 (± 0,1 %), калибратор универсальный Fluke 9100 (± 0,05 %).
Методы измерений
Сведения о методиках (методах) измерений приведены в руководстве по эксплуатации.
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к измерителям сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140
1. ГОСТ 14014-91 Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний.
2. ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
3. ГОСТ 8.028-86 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления.
4. Приказ № 1034 от 09.09.2011 г. Министерства здравоохранения и социального развития.
5. Техническая документация фирмы «Kyoritsu Electrical Instruments Works, Ltd.», Япония.
Рекомендации
— «выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда».
| 3X4 3X6 3Х10 3X16 3X25 3X35 3X50 3X70 3X95 3X120 3X150 3X185 | Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюмниий Медь Алюминий Медь Алюминий Медь Алюминий | 9,59 13,52 7,76 10,34 6,36 7,86 5,6 6,49 5,14 5,70 4,91 5,30 4,75 5,02 4,64 4,83 4,57 4,70 4,51 4,62 4,47 4,56 4,44 4,52 | 8,42 12,35 6,59 9,17 5,19 6,69 4,43 5,32 3,97 4,53 3,74 4,13 3,58 3,85 3,47 3,66 3,40 3,53 3,34 3,45 3,30 3,39 3,27 3,35 | 7,82 11,79 5,97 8,59 4,55 6,07 3,78 4,68 3,31 3,88 3,09 3,48 2,92 3,19 2,81 3,0 2,73 2,87 2,69 2,8 2,65 2,74 2,63 2,7 | 7,45 11,42 6,60 8,22 4,18 5,7 3,41 4,31 2,94 3,51 2,71 3,11 2,55 2,72 2,44 2,63 2,36 2,50 2,32 2,43 2,28 2,37 2,26 2,33 | 7,40 11,37 5,54 8,17 4,11 5,63 3,32 4,24 2,86 3,43 2,64 3,03 2,47 2,74 2,37 2,55 2,29 2,42 2,24 2,35 2,21 2,29 2,18 2,25 | 7,17 11,14 5,31 7,94 3,98 5,4 3,09 3,01 2,63 3,2 2,4 2,8 2,24 2,5 2,4 2,32 2,06 2,19 2,01 2,12 1,98 2,06 1,95 2,02 | 7,14 11,13 5,27 7,92 3,83 5,37 3,04 3,96 2,57 3,15 2,35 2,74 2,19 2,45 2,08 2,26 2,01 2,14 1,96 2,07 1,93 2,01 1,90 1,96 | 6,92 10,91 5,05 7,7 3,61 5,15 2,82 3,74 2,35 2,93 2,13 2,52 1,97 2,23 1,86 2,04 1,79 1,92 1,74 1,85 1,71 1,79 1,68 1,74 | 6,82 10,81 4,95 7,61 3,5 5,05 2,71 3,64 2,24 2,82 2,01 2,41 1,86 2,12 1,75 1,93 1,67 1,8 1,63 1,74 1,60 1,65 1,58 1,64 | 6,59 10,58 4,72 7,38 3,27 4,82 2,48 3,41 2,01 2,59 1,78 2,18 1,63 1,89 1,52 1,7 1,44 1,57 1,4 1,51 1,37 1,47 1,35 1,41 | 6,56 10,56 4.  68 7,34 3,22 4,77 2,42 3,36 1,95 2,53 1,73 2,12 1,57 1,83 1,46 1,64 1,38 1,51 1,35 1,45 1,31 1,39 1,28 1,35 | 6,45 10,45 4,57 7,23 3,1 4,66 2,31 3,25 1,84 2,42 1,62 2,01 1,46 1,72 1,35 1,53 1,27 1,40 1,24 1,34 1,2 1,28 1,17 1,24 |
Методические рекомендации по проведению проверки цепи фаза — нуль в электроустановках до 1 кВ при системе питания с глухозаземленной нейтралью
4. Определяемые характеристики.
Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000В с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых рабочих и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, который обеспечивает время автоматического отключения питания не превышающего значений, указанных в табл.
1.7.1.
Таблица 1.7.1
Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN
| Номинальное фазное напряжение U0, В | Время отключения, с |
| 127 | 0,8 |
| 220 | 0,4 |
| 380 | 0,2 |
| Более 380 | 0,1 |
Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.
Допускаются значения времени отключения более указанных в табл. 1.7.1, но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов илиьщитков при выполнении одного из следующих условий:
1) полное сопротивление, защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения, Ом:
50=Zц/U0,
где Zц — полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;
U0 — номинальное фазное напряжение цепи, В;
50 — падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В;
2) к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.
Допускается применение УЗО, реагирующих на дифференциальный ток.
А также ток возникающий при однофазном КЗ во взрывоопасных зонах должен превышать:
В 6 раз номинальный ток автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой
во взрывоопасном помещении.
В 4 раза номинальный ток плавкой вставки во взрывоопасном помещении
При защите автоматическими выключателями имеющими только электромагнитный расцепи-
тель время отключения должно соответствовать данным таблицы 1.7.1
Для расчёта тока однофазного КЗ по результатам измерения сопротивления петли «фаза
– нуль» используют следующую формулу:
Z = U / I,
где Z— сопротивление петли «фаза—нуль», Ом;
U — измеренное испытательное напряжение, В ;
I — измеренный испытательный ток, А..
По рассчитанному току однофазного КЗ определяют пригодность аппарата защиты установленного в цепи питания электроприёмника.
В системе IT время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл.
1.7.2.
Таблица 1.7.2
Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT
| Номинальное линейное напряжение U0, В | Время отключения, с |
| 220 | 0,8 |
| 380 | 0,4 |
| 660 | 0,2 |
| Более 660 | 0,1 |
Для определения времени отключения аппарата защиты после измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и расчёта тока однофазного КЗ необходимо использовать время-токовые характеристики данного аппарата (смотри «Методику проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ»).
5. Условия испытаний и измерений
Измерение сопротивления петли «фаза – нуль» следует производить при положительной температуре окружающего воздуха, в сухую, спокойную погоду. Атмосферное давление особого влияние на качество проводимых испытаний не оказывает, но фиксируется для занесения данных в протокол.
Влияние нагрева проводников на результаты измерений:
а) Рассмотрение повышения сопротивления проводников, вызванного повышением температуры.
Когда измерения проведены при комнатной температуре и малых токах, чтобы принять в расчет повышение сопротивления проводников в связи с повышением температуры, вызванного током замыкания, и убедиться для системы TN в соответствии измеренной величины сопротивления петли «фаза—нуль» требованиям таблицы 1.7.1, может быть применена нижеприведенная методика.
Считают, что требования таблицы 1.7.1 выполнимы, если петля «фаза—нуль» удовлетворяет следующему уравнению
Z S(m) ≤2U0 / 3Ia,
Где ZS(m) — измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль», Ом;
U0 — фазное напряжение. В;
Ia — ток, вызывающий автоматическое срабатывание аппаратов защиты в течение времени, указанного в таблице 1.7.1., или в течение 5 с для стационарных электроприёмников
Если измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль» превышает 2 U0/3Iа, более точную оценку соответствия требованиям таблицы 1.
7.1 можно сделать путем измерения величины сопротивления петли «фаза—нуль»в следующей последовательности:
— сначала измеряют сопротивление петли «фаза—нуль» источника питания на вводе электроустановки Ze;
— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников сети от ввода до распределительного пункта или щита управления;
— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников от распределительного пункта или щита управления до электроприемника;
— величины сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников увеличивают для учета повышения температуры проводников при протекании по ним тока замыкания. При этом необходимо учитывать величину тока срабатывания аппаратов защиты;
— эти увеличенные значения сопротивления добавляют к величине сопротивления петли «фаза—нуль» источника питания Ze и в результате получают реальную величину ZS в условиях замыкания.
% PDF-1.6
%
38982 0 объект
>
эндобдж xref
38982 264
0000000017 00000 н.
0000006223 00000 п.
0000006459 00000 п.
0000006495 00000 н.
0000006563 00000 н.
0000009005 00000 н.
0000009175 00000 п.
0000009367 00000 н.
0000009413 00000 п.
0000009479 00000 н.
0000010529 00000 п.
0000010994 00000 п.
0000011283 00000 п.
0000011662 00000 п.
0000011962 00000 п.
0000012012 00000 н.
0000012083 00000 п.
0000014792 00000 п.
0000035348 00000 п.
0000047482 00000 н.
0000050643 00000 п.
0000050975 00000 п.
0000051084 00000 п.
0000051267 00000 п.
0000051376 00000 п.
0000051505 00000 п.
0000051666 00000 п.
0000051886 00000 п.
0000052017 00000 н.
0000052149 00000 п.
0000052368 00000 п.
0000052499 00000 п.
0000052631 00000 п.
0000052771 00000 п.
0000052938 00000 п.
0000053081 00000 п.
0000053262 00000 п.
0000053362 00000 п.
0000053474 00000 п.
0000053641 00000 п.
0000053787 00000 п.
0000053934 00000 п.
0000054104 00000 п.
0000054250 00000 п.
0000054409 00000 п.
0000054583 00000 п.
0000054756 00000 п.
0000054906 00000 п.
0000055093 00000 п.
0000055224 00000 п.
0000055373 00000 п.
0000055499 00000 п.
0000055597 00000 п.
0000055758 00000 п.
0000055872 00000 п.
0000055984 00000 п.
0000056128 00000 п.
0000056287 00000 п.
0000056409 00000 п.
0000056523 00000 п.
0000056623 00000 п.
0000056802 00000 п.
0000056916 00000 п.
0000057019 00000 п.
0000057178 00000 п.
0000057292 00000 п.
0000057404 00000 п.
0000057565 00000 п.
0000057679 00000 п.
0000057791 00000 п.
0000057967 00000 п.
0000058093 00000 п.
0000058220 00000 п.
0000058349 00000 п.
0000058493 00000 п.
0000058652 00000 п.
0000058766 00000 п.
0000058878 00000 п.
0000059040 00000 п.
0000059154 00000 п.
0000059255 00000 п.
0000059448 00000 п.
0000059562 00000 п.
0000059674 00000 п.
0000059826 00000 п.
0000059975 00000 н.
0000060103 00000 п.
0000060266 00000 п.
0000060441 00000 п.
0000060569 00000 п.
0000060704 00000 п.
0000060846 00000 п.
0000061009 00000 п.
0000061184 00000 п.
0000061319 00000 п.
0000061440 00000 п.
0000061558 00000 п.
0000061677 00000 п.
0000061799 00000 п.
0000061948 00000 п.
0000062087 00000 п.
0000062215 00000 п.
0000062343 00000 п.
0000062471 00000 п.
0000062585 00000 п.
0000062711 00000 п.
0000062849 00000 п.
0000062967 00000 п.
0000063081 00000 п.
0000063193 00000 п.
0000063394 00000 п.
0000063508 00000 п.
0000063620 00000 п.
0000063793 00000 п.
0000063907 00000 п.
0000064019 00000 п.
0000064206 00000 п.
0000064320 00000 п.
0000064457 00000 п.
0000064638 00000 п.
0000064752 00000 п.
0000064864 00000 н.
0000065034 00000 п.
0000065148 00000 п.
0000065260 00000 п.
0000065431 00000 п.
0000065545 00000 п.
0000065657 00000 п.
0000065824 00000 п.
0000065938 00000 п.
0000066118 00000 п.
0000066278 00000 н.
0000066392 00000 п.
0000066504 00000 п.
0000066678 00000 п.
0000066792 00000 п.
0000066898 00000 п.
0000067071 00000 п.
0000067185 00000 п.
0000067291 00000 п.
0000067459 00000 п.
0000067573 00000 п.
0000067685 00000 п.
0000067848 00000 п.
0000067962 00000 п.
0000068094 00000 п.
0000068222 00000 п.
0000068362 00000 п.
0000068514 00000 п.
0000068657 00000 п.
0000068785 00000 п.
0000068917 00000 п.
0000069058 00000 н.
0000069211 00000 п.
0000069355 00000 п.
0000069483 00000 п.
0000069637 00000 п.
0000069793 00000 п.
0000069966 00000 н.
0000070123 00000 п.
0000070278 00000 п.
0000070412 00000 п.
0000070540 00000 п.
0000070668 00000 п.
0000070766 00000 п.
0000070940 00000 п.
0000071054 00000 п.
0000071160 00000 п.
0000071333 00000 п.
0000071447 00000 п.
0000071571 00000 п.
0000071740 00000 п.
0000071854 00000 п.
0000071970 00000 п.
0000072140 00000 п.
0000072254 00000 п.
0000072371 00000 п.
0000072539 00000 п.
0000072653 00000 п.
0000072772 00000 н.
0000072939 00000 п.
0000073053 00000 п.
0000073233 00000 п.
0000073401 00000 п.
0000073515 00000 п.
0000073645 00000 п.
0000073822 00000 п.
0000073936 00000 п.
0000074048 00000 п.
0000074217 00000 п.
0000074331 00000 п.
0000074443 00000 п.
0000074613 00000 п.
0000074727 00000 п.
0000081251 00000 п.
0000081400 00000 п.
0000081566 00000 п.
0000081650 00000 п.
0000081838 00000 п.
0000081962 00000 п.
0000082078 00000 п.
0000082226 00000 п.
0000082363 00000 п.
0000082494 00000 п.
0000082628 00000 п.
0000082742 00000 н.
0000082866 00000 п.
0000083008 00000 п.
0000083139 00000 п.
0000083274 00000 н.
0000083423 00000 п.
0000083537 00000 п.
0000083666 00000 п.
0000083794 00000 п.
0000083913 00000 п.
0000084061 00000 п.
трейлер ]
/ Инфо 38972 0 R
/ Назад 8310053
/ Корень 38983 0 R
/ Размер 39246
/ Источник (WeJXFxNO4fJduyUMetTcP9 + oaONfINN4 + d7w1cvWA2Zs70DDBVrVVPcvGEJ87FZ5B9khgm8VtCFmyd8gIrwOjQRAIjPsWhM4vgMCV \
8KvVF / K8lfa7NUxf7HHP1CtOGw5baRrEtRkxS83GEg =)
>Развитие резистентности высокого уровня при низком уровне воздействия антибиотиков
Штаммы и условия роста
Все штаммы, использованные в данном исследовании, произошли от Salmonella enterica серовар Typhimurium LT2 (обозначенный в тексте S , typhimurium ) и перечисленные в таблицах 1 и 2 и дополнительных таблицах 4 и 5.
Жидкие и твердые среды, используемые для роста бактерий, представляли собой бульон MH (Becton Dickinson, MD, США), агар MH (бульон MH с добавлением 1.5% агар) и агар Лурия-Бертани (LB) (Sigma-Aldrich, MO, USA). Штаммы выращивали при 37 ° C, а жидкие культуры аэрировали встряхиванием.
Выбор для сопротивления выше MIC
Выбор S . typhimurium мутантов с пониженной чувствительностью к стрептомицину получали путем посева 10 независимых культур (каждая инокулированная 10 3 КОЕ) штамма DA6192 дикого типа на агаре MH, содержащем 200 мг L -1 стрептомицина (Sigma-Aldrich). .Было засеяно приблизительно 10 10 КОЕ из каждой культуры. Мутанты (по одному на независимую культуру) были случайным образом выбраны через 24 ч инкубации при 37 ° C и повторно изолированы на чашках с той же концентрацией стрептомицина. Культуры изолированных клонов выращивали в течение ночи при 37 ° C в бульоне MH без отбора и замораживали при -80 ° C с 10% стерильным ДМСО.
Ген rpsL в мутантах амплифицировали с помощью ПЦР с праймерами, связывающимися выше и ниже кодирующей области, с использованием ДНК-полимеразы DreamTaq (Thermo Scientific).Популяции S . typhimurium также эволюционировали в присутствии высоких уровней стрептомицина в жидкой среде путем пассирования 10 линий штамма дикого типа DA6192 в среде MH с 200 мг стрептомицина L -1 . Клоны начинали с ночных культур независимых колоний, выращенных в MH без отбора. Эволюционный эксперимент был начат с размером инокулята приблизительно 10 10 клеток. Культуры последовательно пассировали 1000-кратными разведениями в 1 мл порционных культур каждые 24 ч, и после 100 циклов цикла культуры замораживали при -80 ° C с 10% стерильным ДМСО.Шесть мутантов, отобранных на твердых средах, и пять популяций, эволюционировавших в жидких средах, были секвенированы по всему геному для выявления возможных мутаций устойчивости к стрептомицину за пределами rpsL (дополнительная таблица 4).
Лабораторная эволюция устойчивости при суб-МПК
Эволюция устойчивости de novo была описана ранее 8 . Вкратце, бактерии выращивали в среде MH с 1 мг / л -1 стрептомицина в течение 24 часов при 37 ° C при встряхивании, а затем переносили 1 мкл культуры, создавая максимальную и минимальную популяцию 5 × 10 9 мл — 1 и 5 × 10 6 мл −1 соответственно на каждом этапе последовательного прохождения.После 900 поколений (приблизительно 90 последовательных пассажей) циклов 10 5 клеток высевали на агар LB, содержащий различные концентрации стрептомицина (8, 16, 32, 64, 96, 128, 192 и 256 мг л -1 ). ), и 2–3 устойчивых клона были выделены из каждой линии, где они составляли долю популяции примерно в 1% (дополнительная таблица 5). Выделенные клоны замораживали при -80 ° C в 10% ДМСО, и развивающиеся линии замораживали каждые 100 поколений.
Секвенирование всего генома
Геномную ДНК (гДНК) экстрагировали из 4 мл ночных культур мутантов, выделенных после 900 поколений роста в 1 мг л -1 стрептомицина с использованием колонок Genomic-tip 100 / G и набор буферов для геномной ДНК (Qiagen, Нидерланды) в соответствии с инструкциями производителя.
Качество гДНК проверяли с помощью спектрофотометра NanoDrop (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) и разделяли электрофорезом на 0,8% (мас. / Об.) Агарозных гелях для визуализации.ГДНК отправляли в центр секвенирования Beijing Genomic Institute (Гонконг, Китай) для повторного секвенирования всего генома с использованием системы секвенирования Illumina HiSeq 2000 (Illumina Inc., Сан-Диего, Калифорния, США) с 50-кратным охватом. Вкратце, библиотеки секвенирования на гДНК получали в соответствии с протоколами секвенирования Solexa (Illumina Inc., Сан-Диего, Калифорния, США). Конвейер анализа Illumina использовался для анализа изображений, базового вызова и калибровки показателей качества. Впоследствии считанные необработанные последовательности были качественно отфильтрованы и экспортированы в виде файлов FASTQ, в результате чего было получено 12 000 000 считываний высококачественных последовательностей на одну изолированную гДНК.Для клонов и популяций, отобранных с использованием 200 мг L -1 стрептомицина, экстракцию ДНК проводили из 1 мл ночных культур с использованием набора для очистки ДНК и РНК Epicenter MasterPure Complete (Illumina Inc.
, Сан-Диего, Калифорния, США) после инструкции производителя. Библиотеки для секвенирования с помощью Miseq (2 × 300) были созданы с использованием набора Illumina Nextera XT, образцы были дважды проиндексированы и объединены. Считывания последовательностей с парными концами были депонированы в архив считывания последовательностей NCBI (SRA) с номером доступа.SRP133288.
Считывания были сопоставлены с ранее упорядоченным S . typhimurium DA6192 в домашнем эталонном геноме 27 с использованием CLC Genomics Workbench версии 11 (Qiagen Bioinformatics, Орхус, Дания) с параметрами по умолчанию (режим маскирования = без маскирования; оценка соответствия = 1; стоимость несоответствия = 2; стоимость вставок и удалений = Стоимость линейного разрыва; стоимость вставки = 3; стоимость удаления = 3; доля длины = 0,5; доля сходства = 0,8; глобальное выравнивание = нет; автоматическое определение парных расстояний = да; неспецифическая обработка совпадений = отображение случайным образом).
Впоследствии InDels и структурные варианты были определены в соответствии с параметрами по умолчанию ( p -пороговое значение = 0,0001; максимальное количество несоответствий = 3; создать контрольные точки = нет; игнорировать разорванные пары = да; минимальное относительное согласованное покрытие = 0,0; минимальный показатель качества = 0; варианты фильтра = нет; минимальное количество чтений = 2; ограничить вызов целевыми регионами = не установлено), а однонуклеотидные полиморфизмы были определены в соответствии с параметрами по умолчанию (плоидность = 2; игнорировать позиции с охватом выше = 100000; ограничить вызовы до целевые регионы = не заданы; игнорировать разорванные пары = да; игнорировать неспецифические совпадения = чтения; минимальное покрытие = 2; минимальное количество = 2; минимальная частота (%) = 75.0; фильтр базового качества = да; радиус окрестности = 5; минимальное центральное качество = 20; минимальное качество соседства = 15; фильтр направления чтения = да; частота направления (%) = 5,0; фильтр относительного направления чтения = да; значимость (%) = 1,0; читать фильтр позиции = нет; удалить варианты пиро-ошибки = нет).
Секвенирование по Сэнгеру
Мутированные области амплифицировали с помощью ПЦР с праймерами, связывающимися выше и ниже мутации, с использованием ДНК-полимеразы DreamTaq (Thermo Scientific). Продукты ПЦР очищали и отправляли в Eurofins MWG Operon (Эберсберг, Германия) для секвенирования.
Реконструкция штамма
Реконструированные штаммы были сконструированы с использованием рекомбинирования с дублированием-вставкой 57 и трансдукции P22. Маркер cat-sacB (номер доступа в GenBank KM018298) был вставлен рядом с каждой мутацией с использованием рекомбинирования Lambda-Red 58 , создавая тандемную дупликацию, удерживаемую маркером. Затем маркер и связанную мутацию переносили с использованием трансдукции P22 в штаммы-реципиенты, и трансдуктанты повторно наносили штрихами на бессолевой агар LB, содержащий 5% сахарозы.Только бактерии, которые теряют маркер cat-sacB в результате рекомбинации между двумя копиями дублированной последовательности, могут расти, поскольку экспрессия sacB является летальной в присутствии сахарозы 59 .
Затем трансдуцированные мутации были подтверждены с помощью ПЦР и секвенирования. Генные делеции конструировали путем замены гена кассетой cat-sacB и последующего удаления кассеты с одноцепочечным олигонуклеотидом ДНК во втором раунде рекомбинирования. Последовательности праймеров перечислены в дополнительной таблице 6.Полногеномное секвенирование показало, что некоторые из реконструированных штаммов несли дополнительные, непреднамеренные мутации (дополнительная таблица 7). Два из них, yebB (S54G) и lon (P12syn), котрансдуцировались из выделенных мутантов, а остальные появились в процессе реконструкции.
Измерение скорости роста
Скорость роста измеряли при 37 ° C в бульоне MH с использованием анализатора Bioscreen C (Oy Growth Curves Ab Ltd., Хельсинки, Финляндия). Каждую лунку инокулировали 1000-кратным разведением ночной культуры, и измерения проводили в четырех повторностях.Культуры выращивали в течение 24 часов при непрерывном встряхивании, и измерения OD 600 проводили каждые 4 минуты.
Расчеты были основаны на значениях OD 600 от 0,02 до 0,1, где рост был экспоненциальным.
Измерения МИК
Значения МИК определяли с помощью Etest в соответствии с инструкциями производителя (bioMérieux, Marcy l’Étoile, Франция). Etests проводили на чашках с агаром MH, инкубированных в течение 16–18 ч при 37 ° C. Все представленные значения MIC являются средними значениями 2–5 тестов Etest из биологических повторностей.
Частота спонтанных мутаций
Частота мутаций различных штаммов оценивалась с помощью анализов флуктуации 60 . Из замороженного исходного материала штаммы наносили штрихами на чашки с агаром MH и использовали отдельные колонии для выращивания в течение ночи культур в 1 мл среды MH. Эти культуры разводили 10 3 в стерильном отфильтрованном фосфатно-солевом буфере, и начинали 24 независимых культуры каждого штамма с начальным инокулятом приблизительно 1000 КОЕ в 1 мл среды MH.Культуры инкубировали при 37 ° C в течение 20 ч до стационарной фазы, и устойчивые к рифампину мутанты выявляли путем высевания фракции каждой культуры на агаризованную среду MH с добавлением 100 мг рифампицина L -1 .
Объемы на чашках составляли 50 мкл для немутаторных штаммов и 5 мкл для мутаторных штаммов. Размеры популяций культур оценивали путем посева на чашки с неселективным агаром MH. Планшеты инкубировали в течение 24 ч при 37 ° C перед подсчетом количества колоний на чашке. Расчетная частота мутаций была рассчитана с помощью функции генерации эмпирической вероятности с использованием веб-инструмента bz -rates 61 с поправкой на эффективность покрытия.
Выделение тотальной РНК и qRT-PCR
Ночные культуры разводили 1: 100 в 10 мл бульона MH и инкубировали при 37 ° C до OD 600 = 0,4. Чтобы проверить влияние избытка цинка на экспрессию aadA , в некоторые культуры добавляли 1 мМ ZnCl 2 . 400 мкл бактериальной культуры смешивали с 800 мкл реагента RNAprotect Bacteria Reagent (Qiagen) и общую РНК экстрагировали с помощью набора RNeasy Mini Kit (Qiagen) в соответствии с рекомендациями производителя. Затем экстрагированную РНК обрабатывали набором DNase Turbo без ДНК (Amb ion) в соответствии с рекомендациями производителя и подвергали гель-электрофорезу для подтверждения целостности образцов.
500 нг РНК, обработанной ДНКазой, подвергали обратной транскрипции с использованием набора для обратной транскрипции High Capacity (Applied Biosystems) в соответствии с рекомендациями производителя. Относительные уровни транскриптов aadA и iraP определяли с использованием PerfeCTa SYBR Green SuperMix (Quanta Biosciences) с системой Eco Real-Time PCR (Illumina). Эффективность каждой пары праймеров определяли в наборе из шести 10-кратных разведений. Уровни экспрессии aadA и iraP были нормализованы к эталонным генам hcaT и cysG .Последовательности праймеров перечислены в дополнительной таблице 8. Измерения повторяли по меньшей мере для двух биологических и трех технических повторов для каждой.
Анализ поглощения стрептомицина
Для определения концентрации внутриклеточного дигидрострептомицина ночную культуру интересующего штамма разводили 1: 200 в бульоне MH и выращивали до OD 600 = 0,5. К культурам добавляли меченный тритием дигидрострептомицин (Larodan, Швеция) до конечной активности 50 нКи / мл -1 .
Через 30 мин 2 мл переносили в пробирку Эппендорфа, трижды промывали PBS и, наконец, переносили в 2 мл сцинтилляционной смеси Optiphase HiSafe 3 (PerkinElmer). Количество отсчетов в минуту определяли с использованием жидкостного сцинтилляционного анализатора Tri-Carb 2810 TR (PerkinElmer) в течение 1 мин на образец.
Модель накопления и поглощения мутаций
Мы рассматриваем детерминированную модель роста, в которой пренебрегают обратными мутациями и стохастическими эффектами. Пусть N n ( t ) — количество клеток с n выбранными (по s каждая) мутациями в момент времени t и M n ( t ) — соответствующее количество мутаторных клеток.Они растут со скоростью (1 + нс ) k . В случайном порядке может произойти до пяти выбранных мутаций, каждая с базовой частотой и . Также предполагается, что мутаторы встречаются с частотой и .
Когда присутствуют n отобранных мутаций, следующая может произойти 5- n способами; отсюда с общей скоростью u (5 — n ) (1 + ns ) k . Мутаторные клетки имеют частоту основных мутаций против .
$$ \ frac {{{\ mathrm {d}} N_n}} {{{\ mathrm {d}} t}} = \ left ({1 + ns} \ right) kN_n + u \ left ({6 — n} \ right) \ left [{1 + \ left ({n — 1} \ right) s} \ right] kN_ {n — 1} \ hfill \\ \ frac {{{\ mathrm {d}} M_n }} {{{\ mathrm {d}} t}} = \ left ({1 + ns} \ right) kM_n + v \ left ({6 — n} \ right) \ left [{1 + \ left ({ n — 1} \ right) s} \ right] kM_ {n — 1} + u \ left ({1 + ns} \ right) kN_n.$
(1)
С N -1 и M -1 = 0 всегда, эти уравнения справедливы для \ (0 \ le n \ le 5 \). Начальные условия:
$$ \ begin {array} {* {20} {l}} N_0 \ left (0 \ right) & = N _ {\ rm e} \ hfill \\ N_1 \ left (0 \ right ) & = 0 \ {\ mathrm {или}} \, N_1 \ left (0 \ right) = N _ {\ rm e} 5u / s \\ N_n \ left (0 \ right) & = 0; \, 2 \ le n \ le 5 \\ \ hskip -2.
6pc M_n \ left (0 \ right) & = 0; \, 0 \ le n \ le 5 \ end {array} $$
(2)
Здесь N e — эффективная численность населения.{- \ left ({1 + ns} \ right) kt} N_n \ left (t \ right) {\ mathrm {;}} $$
Доли различных вариантов в любой момент можно вычислить из
$ $ {\ rm Fo} _n = N_n {\ mathrm {/}} \ mathop {\ sum} \ limits_n \ left ({N_n + M_n} \ right) \; {\ mathrm {and}} \; {\ rm Fm } _n = M_n {\ mathrm {/}} \ mathop {\ sum} \ limits_n \ left ({N_n + M_n} \ right). $$
(5)
В расчетах предполагалось, что все выбранные мутации вносят вклад независимо и каждая имеет одинаковый коэффициент отбора s = 0.006, так что пять из них дают преимущество в росте на 3% в присутствии антибиотика. Кроме того, предполагается, что мутаторная мутация происходит с той же скоростью, и , что и каждая из выбранных мутаций. Нетрудно расширить вычисления, чтобы включить ненулевое начальное присутствие мутаторов.
Однако с ожидаемой долей порядка 10 -6 , это оказывает очень небольшое влияние на результаты и в дальнейшем не рассматривается. Ожидаемая начальная фракция одиночных мутантов, 5 u / s , может быть порядка 10 -3 , что может вносить значительный вклад.Ожидается, что варианты с двумя или более мутациями изначально будут присутствовать в незначительных фракциях. Ожидается, что мутаторы со временем накапливают вредные мутации, что затрудняет их рост. Здесь предполагается, что этот эффект невелик в рассматриваемом масштабе времени. Наконец, скорость роста k = ln (2), если время t считается числом поколений (удвоений). Рисунок 5 суммирует время развития различных типов мутантов.
Без мутаторов проникновение 1% после 900 поколений может быть достигнуто только при очень высокой частоте мутаций, u = 9.5 × 10 −4 или немного ниже, u = 7,4 × 10 −4 , если изначально присутствует фракция 5 u / s одиночных мутантов.
Когда мутаторы вносят свой вклад, это начальное условие оказывает незначительное влияние и не учитывается при расчетах результатов, показанных на рис. 7 и в таблице 3. Мы варьировали частоту мутаций и ca. 10-кратное между 5 × 10 −7 и 4 × 10 −6 и отношение v / u также 10-кратное между прибл.10 2 и 10 3 . Примечательно, что во всех этих диапазонах проникновение 1% достигается при коэффициенте мутатора против приблизительно. (3,5–5) × 10 −4 .
Проникновение мутантов с пятью выбранными мутациями. Проникновение после 900 поколений как функция частоты мутаций мутатора v для значений u между 5 × 10 −7 (черная кривая справа) и 4 × 10 −6 (красная кривая слева)
Расчет эпистаза с использованием взвешенного преобразования Уолша-Адамара
Мы изучили пять различных генетических локусов либо с последовательностью дикого типа, либо с мутантной последовательностью, что в сумме составило 2 5 = 32 генотипа, так что совокупность всех 32 реконструированных мутантов с фенотипами устойчивости (рис.
1 и таблица 2) представляет комбинаторно полный набор данных для пяти мутаций. Фитнес-ландшафт можно рассматривать как многомерное пространство, в котором различные порядки эпистатических (неаддитивных) взаимодействий могут быть вычислены посредством спектрального анализа с использованием теории преобразований 62,63 , аналогично тому, как преобразование Фурье можно использовать для разложения сигнал во временной области на различные компоненты в частотной области. Эпистатические эффекты более высокого порядка различных мутаций устойчивости были рассчитаны с помощью разложения 64 с преобразованием Уолша-Адамара ландшафта приспособленности устойчивости к стрептомицину.Поскольку это линейная модель эпистаза, в то время как устойчивость к антибиотикам увеличивается мультипликативным образом, значения фенотипической устойчивости были линеаризованы как log 2 (MIC).
Эпистатические эффекты рассчитывались двумя разными способами; как глобальный эпистатический эффект каждой мутации (усредненный по фону эпистаз, соответствующий разложению Фурье) и как эпистатический эффект каждой мутации с последовательностью дикого типа в качестве эталона (соответствует разложению Тейлора) 64 .
Взаимодействия между различными мутациями, которые являются чисто аддитивными, будут иметь эпистатические коэффициенты, равные нулю, в то время как эпистатические взаимодействия будут отличными от нуля. Коэффициенты эпистаза каждого порядка рассчитываются таким образом, чтобы коэффициенты эпистаза более высокого порядка представляли только вариацию, которую нельзя описать как сумму эффектов более низкого порядка. Математическая теория, лежащая в основе модели, подробно обсуждалась Poelwijk et al. 64 , поэтому мы дадим здесь только краткое описание модели.
Если мы определим \ ({\ bar {\ bf {\ omega}}}} \) как вектор 2 n коэффициентов эпистаза всех порядков, \ ({\ bar {\ boldsymbol y}} \) как вектор, соответствующий фенотипам y (log 2 (MIC)) всех индивидуальных вариантов, перечисленных в двоичном порядке (дополнительная таблица 2), и 2 n × 2 n матрица \ ({\ mathbf {\ Omega}} _ {{\ mathrm {epi}}} \) в качестве преобразования эпистаза, мы можем написать
$$ {\ bar {\ bf {\ omega}}} = \ Omega _ { {\ mathrm {epi}}} {\ bar {\ boldsymbol y}}.
$
(6)
Сначала мы рассчитали глобальный эпистаз, усредненный по фону ε ; эпистатические эффекты каждой мутации в среднем по всем возможным вариантам последовательности. В этом случае мы можем определить
$$ {\ bf {\ Omega}} _ {{\ mathrm {epi}} \ _ {\ mathrm {global}}} = {\ boldsymbol {VH}}, $$
(7)
, где V — это весовая матрица для нормализации различного количества терминов для эпистазов разного порядка, рекурсивно определяемая как
$$ {\ boldsymbol {V}} _ {n + 1} = \ left ( {\ begin {array} {* {20} {c}} {\ frac {1} {2} {\ boldsymbol {V}} _ n} & 0 \\ 0 & {{\ boldsymbol {V}} _ n} \ конец {массив}} \ right) {\ mathrm {with}} \; {\ boldsymbol {V}} _ 0 = 1 $$
(8)
, а матрица H соответствует преобразованию Уолша-Адамара 63,64 , сгенерированному рекурсивным определением
$$ {\ boldsymbol {H}} _ {n + 1} = \ left ({\ begin {array} {* {20} {c}} {{\ boldsymbol {H}} _ n} & {{\ boldsymbol {H}} _ n} \\ {{\ boldsymbol {H}} _ n} & {- { \ boldsymbol {H}} _ n} \ end {array}} \ right) \, {\ mathrm {with}} \, {\ boldsymbol {H}} _ 0 = 1.
{\ boldsymbol {T}} {\ boldsymbol {H \ bar y}}.$
(13)
Расчеты проводились с использованием Python 3.6 с библиотекой NumPy.
Доступность кода
Скрипты Python доступны у соответствующего автора по запросу.
Доступность данных
Все данные WGS, которые подтверждают выводы этого исследования, были депонированы в NCBI SRA и доступны через регистрационный номер. SRP133288. Все остальные соответствующие данные можно получить у соответствующего автора по запросу.
Нелинейные параметры петель удельного сопротивления для характеристики обструктивных заболеваний дыхательных путей | Респираторные исследования
Decramer M, Janssens W, Miravitlles M. Хроническая обструктивная болезнь легких. Ланцет. 2012; 379: 1341–51.
Артикул PubMed Google ученый
Декрамер М., Селроос О. Астма и ХОБЛ: различия и сходства. Особое внимание уделяется полезности будесонида / формотерола в одном ингаляторе (симбикорте) при обоих заболеваниях.
Int J Clin Pract. 2005; 59: 385–98.
CAS Статья PubMed Google ученый
О’Лири JPTA, Capote LR. Физиологические основы хирургии. 4-е изд. 2008.
Google ученый
Бейтман Э.Д., Херд С.С., Барнс П.Дж., Буске Дж., Дразен Дж.М., Фитцджеральд М., Гибсон П., Охта К., О’Бирн П., Педерсен С.Е. и др. Глобальная стратегия лечения и профилактики астмы: краткое изложение GINA.Eur Respir J. 2008; 31: 143–78.
CAS Статья PubMed Google ученый
Rabe KF, Hurd S, Anzueto A, Barnes PJ, Buist SA, Calverley P, Fukuchi Y, Jenkins C, Rodriguez-Roisin R, van Weel C, et al. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких: резюме GOLD. Am J Respir Crit Care Med. 2007; 176: 532–55.
Артикул PubMed Google ученый
Goldman M, Smith H, Ulmer W. Плетизмография всего тела. Монография Eur Res. 2005; 31: 15.
Google ученый
Criee C, Sorichter S, Smith H, Kardos P, Merget R, Heise D, Berdel D, Köhler D, Magnussen H, Marek W. Плетизмография тела — ее принципы и клиническое применение. Respir Med. 2011; 105: 959–71.
CAS Статья PubMed Google ученый
Topalovic M, Derom E, Osadnik CR, Troosters T, Decramer M, Janssens W., Бельгийское исследование функции легких I.Сопротивление дыхательных путей и удельная проводимость для диагностики обструктивных заболеваний дыхательных путей. Respir Res. 2015; 16:88.
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Peslin R, Duvivier C, Malvestio P, Benis AR. Коррекция тепловых артефактов при плетизмографических измерениях сопротивления дыхательных путей.
J. Appl Physiol (1985). 1996. 80: 2198–203.
CAS Google ученый
Peslin R, Duvivier C, Malvestio P, Benis AR, Polu JM. Частотная зависимость удельного сопротивления дыхательных путей на коммерческом плетизмографе. Eur Respir J. 1996; 9: 1747–50.
CAS Статья PubMed Google ученый
Песлин Р., Галлина С., Ротгер М. Методологические факторы вариабельности объема легких и удельного сопротивления дыхательных путей, измеренных с помощью плетизмографии тела. Bull Eur Physiopathol Respir. 1987. 23: 323–7.
CAS PubMed Google ученый
Деллака Р.Л., Даффи Н., Помпилио П.П., Аливерти А., Кулурис Н.Г., Педотти А., Калверли П.М. Ограничение потока выдоха определяется принудительными колебаниями и отрицательным давлением выдоха. Eur Respir J. 2007; 29: 363–74.
CAS Статья PubMed Google ученый
Oostveen E, MacLeod D, Lorino H, Farre R, Hantos Z, Desager K, Marchal F.Техника вынужденных колебаний в клинической практике: методология, рекомендации и будущие разработки. Eur Respir J. 2003; 22: 1026–41.
CAS Статья PubMed Google ученый
Песлин Р., Дювивье С., Галлина С. Полное респираторное входное и передающее сопротивление у людей. J. Appl Physiol (1985). 1985; 59: 492–501.
CAS Google ученый
Tomalak W, Peslin R, Duvivier C. Вариации импеданса дыхательных путей во время дыхательного цикла, полученные на основе комбинированных измерений входного и передаточного сопротивлений. Eur Respir J. 1998; 12: 1436–41.
CAS Статья PubMed Google ученый
Ислам М., Улмер У. Диагностическое значение «закрывающего объема» по сравнению с «графиком сопротивления дыхательных путей / объема легких».
Дыхание. 1974; 31: 449–58.
CAS Статья PubMed Google ученый
Маттис Х., Орт У. Сравнительные измерения сопротивления дыхательных путей. Дыхание. 1975. 32: 121–34.
CAS Статья PubMed Google ученый
Крапо Р.О., Касабури Р., Коутс А.Л., Энрайт П.Л., Хэнкинсон Дж.Л., Ирвин К.Г., Макинтайр Н.Р., Маккей Р.Т., Вангер Дж.С., Андерсон С.Д. и др. Руководство по тестированию на метахолин и нагрузку с физической нагрузкой-1999. Это официальное заявление Американского торакального общества было принято Советом директоров ATS в июле 1999 года.Am J Respir Crit Care Med. 2000; 161: 309–29.
CAS Статья PubMed Google ученый
Вестбо Дж., Херд С.С., Агусти АГ, Джонс П.В., Фогельмайер С., Анзуэто А., Барнс П.Дж., Фаббри Л.М., Мартинес Ф.Дж., Нишимура М. и др. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких: резюме GOLD.
Am J Respir Crit Care Med. 2013; 187: 347–65.
CAS Статья PubMed Google ученый
Миллер М.Р., Ханкинсон Дж., Брусаско В., Бургос Ф., Касабури Р., Коутс А., Крапо Р., Энрайт П., Ван дер Гринтен С. П., Густафссон П. и др. Стандартизация спирометрии. Eur Respir J. 2005; 26: 319–38.
CAS Статья PubMed Google ученый
Quanjer PH. Стандартизированное тестирование функции легких. Отчет рабочей группы. Bull Eur Physiopathol Respir. 1983; 19 Дополнение 5: 1–95.
Google ученый
Quanjer PH, Tammeling GJ, Cotes JE, Pedersen OF, Peslin R, Yernault JC. Объемы легких и форсированные вентиляционные потоки. Рабочая группа по стандартизации тестов респираторной функции. Европейское сообщество угля и стали. Официальная позиция Европейского респираторного общества. Преподобный Мал Респир.
1994; 11 Дополнение 3: 5–40.
PubMed Google ученый
Миллер А., Торнтон Дж. К., Уоршоу Р., Андерсон Х., Тейрштейн А.С., Селикофф И.Дж. Способность к диффузии однократного дыхания в репрезентативной выборке населения Мичигана, крупного промышленного штата: прогнозируемые значения, нижние пределы нормы и частота отклонений от нормы в зависимости от курения 1–3.Am Rev Respir Dis. 1983; 127: 270–7.
CAS PubMed Google ученый
Ljung L. Набор инструментов для идентификации системы для использования с {MATLAB}. 2007.
Google ученый
Люнг Л. Методы оценки погрешности прогноза. Обработка сигналов Circ Syst. 2002; 21: 11–21.
Артикул Google ученый
Schüssler HW. Теорема устойчивости дискретных систем. Акустика, обработка речи и сигналов, транзакции IEEE on.
1976; 24: 87–9.
Артикул Google ученый
Гибсон Г. Легочная гиперинфляция — клинический обзор. Eur Respir J. 1996; 9: 2640–9.
CAS Статья PubMed Google ученый
O’Donnell DE, Webb KA, Neder JA. Гиперинфляция легких при ХОБЛ: применение физиологии в клинической практике.Исследования и практика ХОБЛ. 2015; 1: 1.
Google ученый
Rubinsztajn R, Przybyłowski T, Maskey-Warzęchowska M, Paplińska-Goryca M, Karwat K, Nejman-Gryz P, Chazan R. Корреляция между гиперинфляцией, определяемой как повышенное соотношение RV / TLC, и составом тела цитокинов у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. Pneumologia i Alergologia Polska. 2015; 83: 120–5.
Артикул Google ученый
Ferguson GT. Почему происходит гиперинфляция легких? Proc Am Thorac Soc.
2006; 3: 176–9.
Артикул PubMed Google ученый
Newton MF, O’Donnell DE, Forkert L. Реакция объема легких на вдыхаемый сальбутамол у большой популяции пациентов с тяжелой гиперинфляцией. ГРУДЬ. 2002; 121: 1042–50.
CAS Статья PubMed Google ученый
О’Доннелл Д., Флюге Т., Геркен Ф., Гамильтон А., Уэбб К., Агиланиу Б., Маке Б., Магнуссен Х. Влияние тиотропия на гиперинфляцию легких, одышку и толерантность к физической нагрузке при ХОБЛ. Eur Respir J. 2004; 23: 832–40.
Артикул PubMed Google ученый
Lougheed MD, Fisher T, O’Donnell DE. Динамическая гиперинфляция во время бронхоспазма при астме: значение для восприятия симптомов. ГРУДЬ. 2006; 130: 1072–81.
Артикул PubMed Google ученый
Dellaca RL, Santus P, Aliverti A, Stevenson N, Centanni S, Macklem PT, Pedotti A, Calverley PM.
Обнаружение ограничения потока выдоха при ХОБЛ с помощью техники принудительных колебаний. Eur Respir J. 2004; 23: 232–40.
CAS Статья PubMed Google ученый
Барони Р.Х., Феллер-Копман Д., Нишино М., Хатабу Х., Лоринг С.Х., Эрнст А., Буазель П.М. Трахеобронхомаляция: сравнение КТ в конце выдоха и КТ динамического выдоха для оценки коллапса центральных дыхательных путей 1.Радиология. 2005; 235: 635–41.
Артикул PubMed Google ученый
Wagnetz U, Roberts HC, Chung T, Patsios D, Chapman KR, Paul NS. Динамическая оценка дыхательных путей с помощью объемной компьютерной томографии: начальный опыт. Может Ассоц Радиол Дж. 2010; 61: 90–7.
Артикул PubMed Google ученый
Wielpütz MO, Eberhardt R, Puderbach M, Weinheimer O, Kauczor H-U, Heussel CP.Одновременная оценка нестабильности дыхательных путей и динамики дыхания с помощью низкодозной 4D-CT при хронической обструктивной болезни легких: техническое примечание.
Дыхание. 2014; 87: 294–300.
Артикул PubMed Google ученый
2: Расчетная частота полюс-ноль в сравнении с эквивалентным сопротивлением …
Контекст 1
… в коммутационной сети SCALDO обычно используются полевые МОП-транзисторы, соединенные взаимно, чтобы избежать коротких замыканий при переключении [ 21], четыре фотоэлектрических реле используются в этой конструкции для обеспечения базовой схемы экспериментальной схемы дискретного регулятора SCALDO, показанной на рисунке 4-1.Схема и печатная плата всей конструкции приведены в Приложении B. Параметры основных компонентов схемы этой конструкции SCALDO приведены в Таблице 4. В качестве первого шага разрабатывается стабилизатор LDO с учетом типовой дискретной конструкции на 5 В. Далее проектируется коммутационная сеть SC. …Контекст 2
… результаты расчетов показывают, что запас по фазе намного превышает требование минимального запаса по фазе в 45 °.
Частоты полюсов и нулей разомкнутого контура рассчитываются для различных уровней тока нагрузки путем изменения эквивалентного сопротивления коммутационной сети (Rin) и перечислены в таблице 4-2.Это входное сопротивление регулируется путем настройки внешнего резистора Rcn. …Контекст 3
… критические параметры цепи идентифицируются на основе передаточной функции разомкнутого контура, определенной в (3-37), и их экстремальные значения представлены в таблице 4. 4-4 заключается в том, что запас по фазе не опускается ниже 53 °, когда параметры установлены на крайние значения фронта. Таким образом, анализ наихудшего случая подтверждает, что эта конструкция SCALDO удовлетворяет требованиям минимального запаса по фазе (45 °) для угловых значений критических параметров цепи….Контекст 4
… минимальные и максимальные значения частот полюсов и нулей вместе с усилением по постоянному току перечислены в таблице 4-4. Согласно Таблице 4-4, максимально возможное значение усиления постоянного тока составляет 64,9 дБ, что происходит при токе нагрузки 5 мА.
…Контекст 5
… два блока используются отдельно для моделирования, более подробная информация представлена в следующем разделе. Кроме того, рисунок 4-6 показывает наличие двух полюсов низкой частоты и одного нуля низкой частоты на диаграмме Боде (точные значения частот см. В таблице 4-5).Полюс из-за разделительного конденсатора находится в диапазоне от 135 кГц до 180 кГц. …Контекст 6
… частоты полюсов и нулей, усиление по постоянному току и запас по фазе показаны в таблице 4-5. …Контекст 7
… результаты моделирования, как показано в таблице 4-5, показывают, что усиление постоянного тока, полюса и нули попадают в расчетные граничные значения. Эти результаты моделирования дополнительно показывают, что частоты ωz2, ωz3 и ωp4 уменьшаются, когда эквивалентное сопротивление коммутационной сети увеличивается для данного тока нагрузки….Контекст 8
… Более того, самое быстрое время установления выходного напряжения для нарастающего фронта тока нагрузки происходит, когда ESR устанавливается на стабильное значение, как показано в таблице 4-6.
Выброс нарастающего фронта тока нагрузки является самым низким, когда ESR составляет 1,4 Ом по сравнению с тремя другими случаями. …Контекст 9
… результаты измерений показывают, что ωp3 и ωp1 (ea) не зависят от тока нагрузки, как обсуждалось в теоретическом анализе. Что интересно о данных в таблице 4 Экспериментальные результаты, относящиеся к переходной нагрузке регулятора SCALDO, получены с помощью методов, описанных в [40,41].Небольшое сопротивление шунта в 50 мОм добавляется между нагрузкой и обратным каналом заземления регулятора для наблюдения за переходным током нагрузки. …Контекст 10
… Теоретическая модель малого сигнала регулятора SCALDO состоит из трех нулей и пяти полюсов, включая доминирующий полюс усилителя ошибки его модели первого порядка, как описано в разделе 3.5. Частоты этих полюсов и нулей разомкнутого контура вычисляются для угловых значений критических параметров цепи и перечислены в Таблице 4-4….
Контекст 11
… полюса и нули разомкнутого контура, извлеченные из моделирования, отображаются в таблице 4. При сравнении этих трех таблиц можно увидеть, что смоделированные и экспериментальные полюса и нули попадают в пределы границы рассчитанного запаса по частоте. …Контекст 12
… кроме того, Rin вызывает расхождения в частотах двух низкочастотных полюсов (ωp1, ωp2). Таблица 4 Это сравнение также показывает, что Rin оказывает минимальное влияние на запас по фазе.Кроме того, экспериментальные значения, показанные на рис. 4-13, и результаты переходной нагрузки на рис. 4-14 дополнительно подтверждают этот факт. …мутаций в домене киназы Bcr-Abl, лекарственная устойчивость и путь к излечению от хронического миелоидного лейкоза | Кровь
Результаты 2 исследований фазы 1 с использованием дазатиниба или нилотиниба в лечении иматиниба-резистентного или непереносимого иматиниба филадельфийского (Ph) -позитивного лейкоза были опубликованы в середине 2006 года.
10,11 Несколько исследований фазы 2 дазатиниба с участием пациентов с С тех пор были опубликованы CML в различных фазах. 38, –40 Примечательно, что частота гематологического ответа на дазатиниб и нилотиниб составляет более 90% у пациентов в хронической фазе с недостаточностью иматиниба. При AP / BC от 20% до 40% пациентов невосприимчивы к дазатинибу и от 30% до 60% пациентов не поддаются лечению нилотинибом. 10,11 В целом, корреляции между наличием мутации KD и ответом ни в одном из исследований не наблюдалось, за исключением 315T> I, неизменно предсказывающего первичную резистентность. 10,11 Однако более пристальный взгляд на ответы на дазатиниб, наблюдаемый в исследованиях фазы 1 и фазы 2, показывает, что даже умеренная степень устойчивости снижает частоту ответа по сравнению с чувствительными мутантами (рис. 5). 11,38, –40 В частности, пациенты с нативным Bcr-Abl и пациенты с чувствительной к дазатинибу мутацией (как показано на рисунке 1) имели сопоставимые показатели ответа, тогда как пациенты с мутациями, которые придают промежуточную чувствительность к дазатинибу in vitro, демонстрировали более низкую скорости основного цитогенетического ответа.
Хотя предварительный, этот анализ убедительно свидетельствует о том, что уровни ответа на дазатиниб будут зависеть от типа мутации Bcr-Abl KD. В отношении нилотиниба аналогичный анализ не удалось провести, поскольку мутационный статус отдельных пациентов не был выявлен. 10 Предварительные данные исследований фазы 2 продемонстрировали, что цитогенетические ответы на нилотиниб были более частыми у пациентов, несущих мутации KD с низким IC 50 (концентрация ингибитора, приводящая к снижению жизнеспособности клеток на 50%), тогда как несколько пациентов с относительно прогрессировали устойчивые мутации. 41 Таким образом, поскольку большая чувствительность in vitro может быть связана с лучшими клиническими ответами, даже мутации, которые не придают абсолютной устойчивости, могут оказаться клинически значимыми.Если это предварительное наблюдение верно, рациональные решения о лекарстве и дозе могут потребовать рассмотрения типа мутации.
Сердечный цикл
| |||||||||
Сердечный цикл левой половины сердца. | |||||||||
Электрокардиограмма (ЭКГ) под диаграммой показывает соответствующие волны с каждой фазой сердечного цикла. В нижней строке представлены первый и второй тоны сердца.Сердечный цикл представляет собой гемодинамические и электрические изменения, которые происходят в систолу и диастолу. У него много фаз.
Фазы сердечного цикла
- Изометрическое сокращение желудочков (a-b): Эта фаза знаменует начало систолы и начинается с появления комплекса QRS на ЭКГ и закрытия AV-клапанов в точке (a).Когда все клапаны закрыты, желудочек создает положительное давление без какого-либо изменения его объема (изоволюметрический), чтобы преодолеть сопротивление полулунных клапанов, открывающихся в точке (b). Эта фаза обычно длится 6% сердечного цикла.
- Быстрый выброс (b-c): Когда полулунные клапаны открываются в точке (b), происходит быстрый выброс крови из-за повышенной сократимости желудочков.
Артериальное давление увеличивается до максимума в точке (c). Эта фаза обычно длится 13% сердечного цикла. - Уменьшение выброса (c-d): Эта фаза знаменует начало реполяризации желудочков, о чем свидетельствует начало зубца Т на ЭКГ. Реполяризация приводит к быстрому снижению желудочкового давления и, следовательно, к снижению скорости выброса. Однако некоторый прямой ток крови продолжает оставаться вторичным по отношению к остаточной кинетической энергии от предыдущей фазы. Эта фаза обычно длится 15% сердечного цикла.
- Изоволюметрическая релаксация (d-e): Когда желудочковое давление падает ниже диастолического аортального и легочного давления (80 мм рт. Ст. И 10 мм рт. Ст. Соответственно), аортальный и легочный клапаны закрываются, производя второй тон сердца (точка d).Это знаменует начало диастолы. Желудочки создают отрицательное давление без изменения своего объема (изоволюметрического), так что давление в желудочках становится ниже, чем давление в предсердиях. Эта фаза обычно длится 8% сердечного цикла.
- Наполнение желудочков (e-a): Когда клапаны AV открываются в точке (e), начинается наполнение желудочков. Первоначальное быстрое наполнение в основном усиливается всасыванием желудочков, которое происходит в результате раскручивания желудочков и возвращения каждого мышечного волокна желудочка к его длине провисания.Давление в желудочке постепенно увеличивается, пока не сравняется с давлением в предсердиях, и клапаны AV закрываются (точка а). Эта фаза обычно длится 44% сердечного цикла.
- Сокращение предсердий: Наконец, ближе к концу желудочковой диастолы сокращение предсердий составляет около 10% объема наполнения желудочков. Это представлено зубцом P на ЭКГ следующего цикла. Эта фаза обычно длится 14% сердечного цикла.
Артериальное давление увеличивается до максимума в точке (c). Эта фаза обычно длится 13% сердечного цикла.
Эта фаза обычно длится 8% сердечного цикла.Звуки сердца
Нормальное давление в различных камерах сердца
Первый тон сердца (S1) представляет закрытие атриовентрикулярных (митрального и трикуспидального) клапанов, поскольку давление в желудочках превышает давление в предсердиях в начале систолы (точка а).
S1 обычно представляет собой одиночный звук, потому что закрытие митрального и трикуспидального клапанов происходит почти одновременно. Клинически S1 соответствует пульсу.
Второй тон сердца (S2) представляет собой закрытие полулунных (аортального и легочного) клапанов (точка d). S2 обычно расщепляется, потому что аортальный клапан (A2) закрывается раньше легочного клапана (P2). Давление закрытия (диастолическое артериальное давление) слева составляет 80 мм рт. Ст. По сравнению с только 10 мм рт. Ст. Справа. Это более высокое давление закрытия приводит к более раннему закрытию аортального клапана.Кроме того, более мускулистый и жесткий «менее податливый» левый желудочек (ЛЖ) опорожняется раньше, чем правый желудочек. Венозный возврат в правый желудочек (ПЖ) увеличивается во время вдоха из-за отрицательного внутригрудного давления, а P2 задерживается еще больше, поэтому расщепление второго тона сердца расширяется во время вдоха и сужается во время выдоха. Клинически это более заметно при низкой частоте сердечных сокращений.
Третий тон сердца (S3) представляет собой переход от быстрого к медленному наполнению желудочков в ранней диастоле.S3 может быть слышен у нормальных детей.
Четвертый тон сердца (S4) — это ненормальный поздний диастолический звук, вызванный насильственным сокращением предсердий при снижении податливости желудочков.
Аномально широкое разделение S2 может произойти в:
a) Перегрузка правого желудочка, такая как дефект межпредсердной перегородки (ДМПП) и аномальное соединение легочных вен. В этих случаях разделение обычно широкое и «фиксированное» без разницы между вдохом и выдохом из-за фиксированного объема правого желудочка (см. Раздел ASD)
b) Обструкция оттока правого желудочка, такая как стеноз легочной артерии (PS)
c) Отсроченная деполяризация правого желудочка, такая как полная блокада правой ножки пучка Гиса
Узкое разделение S2 происходит в:
a) Легочная гипертензия, поскольку легочный клапан закрывается раньше из-за высокого легочного сопротивления
b) Стеноз аорты легкой или средней степени тяжести из-за задержки A2
Возможен одиночный S2:
a) Если один из полулунных клапанов отсутствует, как при атрезии легочного или аортального клапана и артериального ствола
b) Если оба клапана закрываются одновременно, как при легочной гипертензии с одинаковым давлением в легочной и аортальной артериях
c) Если оба клапана закрываются одновременно, как в случае одиночного желудочка с двойным выходом или в большом VSD с равным желудочковым давлением
d) Заднее смещение клапана легочной артерии от грудной стенки, как в d-TGA
Парадоксальное разделение S2 (P2 слышится раньше A2) происходит в:
a) Стеноз аорты тяжелой степени
б) Блокада левой ножки пучка Гиса
В обоих случаях аортальный клапан (A2) закрывается после легочного клапана (P2).
Поскольку дыхание влияет только на P2, его эффект при парадоксальном расщеплении противоположен нормальному, то есть вдох вызывает узкое расщепление, а выдох вызывает широкое расщепление S2.
Шумы сердца
Шумы — это дополнительные звуки, создаваемые турбулентным кровотоком в сердце и кровеносных сосудах. Шумы могут быть систолическими, диастолическими или непрерывными.
Градация систолических женщин в зависимости от их интенсивности
- I / VI: Едва слышно
- II / VI: Слабый, но легко слышимый
- III / VI: Громкий ропот без ощутимого трепета
- IV / VI: Громкий ропот с ощутимым трепетом
- V / VI: Очень громкий шум слышен с легкого стетоскопа в груди
- VI / VI: Очень громкий ропот, который можно услышать без стетоскопа
Систолические шумы являются наиболее распространенными типами шумов у детей и в зависимости от времени их появления в систолу классифицируются на:
a) Шумы систолического выброса (SEM, crescendo-decrescendo) возникают в результате турбулентного кровотока из-за обструкции (фактической или относительной) через полулунные клапаны, пути оттока или артерии.
Шум слышен вскоре после S1 (пульса). Интенсивность шума увеличивается по мере того, как больше крови течет через препятствие, а затем уменьшается (крещендо-декрещендо или ромбовидная форма). Невинные шумы — наиболее частая причина SEM (см. Ниже). Другие причины включают стенотические поражения (стеноз аорты и легочной артерии, коарктация аорты, тетралогия Фалло (TOF)) или относительный стеноз легочной артерии из-за повышенного кровотока из ASD
Crescendo decrescendo murmur
б) Голосистолические (регургитирующие) шумы начинаются в начале S1 (пульс) и продолжаются до S2.Примеры: дефект межжелудочковой перегородки (VSD), регургитация митрального и трехстворчатого клапанов.
Голосистолический шум
c) Систолический шум Decrescendo — это подтип голосистолического шума, который может быть слышен у пациентов с небольшими ДМЖП. Во второй половине систолы небольшой ДМЖП может закрываться или становиться настолько маленьким, что не позволяет различить кровоток, и шум больше не слышен.
Decrescendo murmur
Диастолические шумы обычно ненормальны и могут быть ранними, средними или поздними диастолическими.
Дополнительная информация: Примеры невинного ропота
- Ранние диастолические шумы сразу следуют за S2. Примеры: аортальная и легочная регургитация.
- Среднодиастолические шумы (гул) возникают из-за повышенного кровотока (относительного стеноза) через митральный (VSD) или трикуспидальный клапаны (ASD).
- Поздний диастолический шум возникает из-за патологического сужения атриовентрикулярных (АВ) клапанов.Пример: ревматический митральный стеноз. Стеноз трехстворчатого клапана у детей встречается очень редко.
Непрерывные шумы слышны как во время систолы, так и во время диастолы. Они возникают, когда существует постоянный шунт между кровеносным сосудом высокого и низкого давления.
Примеры: открытый артериальный проток (ОАП) и системные артериовенозные свищи. Это также может произойти в хирургически установленных шунтах, таких как шунт Блэлока-Таууссига (BT) между аортой и легочной артерией.
Невинный шум часто встречается у детей и имеет следующие характеристики:
- Степень III или ниже по интенсивности
- В остальном нормальное кардиологическое обследование и нормальные тоны сердца
- Нет ассоциированных сердечных симптомов
- Изменение интенсивности в зависимости от положения тела (напр.грамм. громче в положении лежа на спине)
Краткое описание сердечных шумов
| Таблица, показывающая общие систолические, диастолические и непрерывные шумы в сердце | |
Систолическое |
|
Диастолическое |
|
Непрерывный |
|
| * Обструктивные поражения включают AS, PS, коарктацию аорты, TOF и т. Д. | |
грамм. ОАП (вне периода новорожденности), шунт БТ, атриовентрикулярная мальформация в любом месте тела (сердце, легкие, мозг, печень или матка беременной)| Таблица, показывающая общие шумы в сердце, слышимые в разном возрасте | |
Сразу после рождения | ОАП или обструктивные поражения * |
Вскоре после рождения (от нескольких часов до нескольких недель) | VSD, PDA, PPS (периферический стеноз легкого) |
1-4 года | Невинный ропот, ASD |
Подросток | Невинный ропот, HOCM или MVP / MR |
* Обструктивные поражения включают AS, PS, коарктацию аорты, TOF и т. Д. | |
Микроволны101 | Основы работы с диаграммами Смита
Щелкните здесь, чтобы перейти на главную страницу S-параметров
Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу по VSWR
Щелкните здесь, чтобы перейти на страницу построения диаграмм Смита в Excel
Щелкните здесь, чтобы узнать о трехмерной диаграмме Смита
Диаграмма Смита была разработана Филипом Смитом в лаборатории радиоисследований компании Bell Telephone в 1930-х годах.Обязательно ознакомьтесь с нашей записью о Филипе Смите в Зале славы микроволновых печей! Вдова Фила до недавнего времени управляла Analog Instruments, компанией, которая много-много лет продавала официальный график Смита. Срок действия товарного знака на диаграмме Смита недавно истек, и г-жа Смит продала Авторские права на диаграмму Смита IEEE MTT Society в апреле 2015 года. Доктор Ричард Снайдер участвовал в переговорах с г-жой Смит и ее семьей. Время от времени вы можете замечать, что диаграмма Смита используется в качестве фона во время презентаций на площадках МТТ-С.
Обновление , август 2019 г .: Вот отличный шаблон, который мы получили от Фрэнка из TNO, исследовательской организации из Нидерландов, известной своими работами с GaN, SiGe и AESA. Они продвигают European Microwave Week 2020 в Утрехте (Нидерланды) с помощью этого шаблона диаграммы Смита. Теперь все, что нам нужно, это механический карандаш …
Новинка декабря 2018! Студенты первого курса дошкольного образования под руководством д-ра С. Рагхавана, профессора кафедры ДОПО.N I T Trichy впервые выступила с новой идеей: нанести диаграмму Смита … подождите … ТОРТ! Мы думаем, что это выглядит восхитительно.
У нас есть собственный учебник по диаграммам Смита, благодаря фанату из Флориды Майку Вайнштейну, который действительно знает этот предмет и к тому же является прекрасным писателем. Если кто-то еще хочет внести технический вклад в свою любимую микроволновую печь, свяжитесь с нами.
Если вы хотите загрузить диаграмму Смита в формате pdf или gif, у нас есть несколько разных в области загрузки!
Интерактивный указатель на нашу страницу диаграммы Смита:
Что такое диаграмма Смита?
Импеданс, полная проводимость
Какой путь вверх и где это короткое замыкание?
«Да, сэр!» и, пожалуйста, не переворачивай меня!
Нормализация
Сколько стоит этот окурок?
Одинарный шлейф
Некоторые ссылки на диаграмму Смита
Что такое диаграмма Смита?
Что такое диаграмма Смита? На самом деле это просто график комплексного отражения , наложенный на сетку полного сопротивления и / или проводимости , привязанную к характеристическому сопротивлению 1 Ом.
Вот и все! Коэффициент передачи, равный единице плюс коэффициент отражения, также может быть нанесен на график (см. Ниже). Вы можете найти книги и статьи, описывающие, как диаграмма Смита представляет собой графическое представление уравнений линии передачи и математические причины появления окружностей и дуг, но эти вещи на самом деле не имеют значения, когда вам нужно выполнить работу. Важно знать основы и как ими пользоваться, как всегда.
Диаграмма Смита содержит почти все возможные импедансы, действительные или мнимые, в пределах одного круга.Представлены все воображаемые импедансы от — бесконечности до + бесконечности, но на «классической» диаграмме Смита появляются только положительные реальные импедансы. Да, можно выйти за пределы круга «единства» диаграммы Смита, но только с активным устройством, поскольку это подразумевает отрицательное сопротивление.
При построении коэффициентов отражения на диаграмме Смита вы отказываетесь от прямого считывания частотной оси.
Обычно графики, которые делаются для любого частотного диапазона, имеют маркеры, обозначающие определенные частоты.
Зачем нужна диаграмма Смита? В нем есть все эти забавные круги и дуги, а старые добрые прямоугольные графики намного лучше подходят для отображения таких вещей, как КСВН, потери передачи и фаза, верно? Возможно, иногда прямоугольный график лучше, но диаграмма Смита — лучший друг радиотехника! Его легко освоить, и он добавляет презентациям атмосферу «аналоговой крутизны», которая впечатлит ваших друзей, если не свидания! Мастер в искусстве построения диаграмм Смита может посмотреть на полностью испорченный КСВ компонента или сети и синтезировать две или три простые сети, которые будут согласовывать сопротивление со схемой в его голове!
Импеданс и проводимость
Быстро напомнить об основных величинах, которые имеют единицы измерения в омах или обратном значении, Сименс (иногда называемое его прежним именем, mhos), полезно, поскольку многие из них будут упомянуты ниже.
Мы все думаем о сопротивлении (R) как о наиболее фундаментальной из этих величин, мере противодействия току, который вызывает падение потенциала или напряжения в соответствии с законом Ома: V = I * R. В более широком смысле, импеданс (Z) является параметром переменного тока в установившемся режиме для комбинированного воздействия как сопротивления, так и реактивного сопротивления (X), где Z = R + jX. (X = ωL для катушки индуктивности и X = 1 / ωC для конденсатора, где ω — частота в радианах или 2 * pi * f.) Как правило, Z — комплексная величина, имеющая действительную часть (сопротивление) и мнимую часть. (реактивное сопротивление).
Мы часто думаем об импедансе и составляющих его величинах — сопротивлении и реактивном сопротивлении. Эти три члена представляют собой «противоположные» величины и естественным образом подходят для последовательно соединенных цепей, в которых импедансы складываются. Однако во многих схемах есть элементы, соединенные параллельно или «шунтирующие», которые естественным образом подходят для «приемлемой» величины проводимости (Y) и составляющих ее величин проводимости (G) и проводимости (B), где Y = G + jB.
. (B = ωC для конденсатора и B = 1 / ωL для катушки индуктивности.) Для цепей с параллельным подключением проводимости складываются. Помните, что Y = 1 / Z = 1 / (R + jX), так что G = 1 / R, только если X = 0, и B = -1 / X, только если R = 0.
При работе с последовательно соединенной цепью или последовательной вставке элементов с существующей цепью или линией передачи компоненты сопротивления и реактивного сопротивления легко настраиваются на диаграмме «импеданса» Смита. Аналогичным образом, при работе с параллельно соединенной схемой или при вставке элементов параллельно существующей цепи или линии передачи компоненты проводимости и восприимчивости легко манипулируются на диаграмме «проводимости» Смита.Диаграмма «иммитанса» Смита просто имеет сетки im и mittance на одной и той же диаграмме, что полезно для каскадного последовательного соединения с параллельно соединенными цепями.
Какой путь вверх и где это короткое замыкание?
В наиболее распространенной ориентации диаграммы Смита ось сопротивления размещается горизонтально, а место короткого замыкания (SC) находится в крайнем левом углу.
Для этого есть веская причина: напряжение отраженной волны при коротком замыкании должно нейтрализовать напряжение падающей волны, чтобы на коротком замыкании существовал нулевой потенциал.Другими словами, коэффициент отражения напряжения должен быть равен -1 или величине 1 под углом 180 градусов. Поскольку углы отсчитываются от положительной действительной оси, а действительная ось является горизонтальной, расположение короткого замыкания и горизонтальная ориентация имеют смысл. («Напряжение» подчеркнуто выше, потому что коэффициент отражения тока короткого замыкания, равный +1, поместил бы место короткого замыкания на правый конец, но не будем туда заходить.)
Для разомкнутой цепи (OC) отраженное напряжение равно падающему напряжению и находится в фазе с падающим напряжением (коэффициент отражения +1), так что место разрыва цепи находится справа.Как правило, коэффициент отражения имеет величину, отличную от единицы, и является комплексным. По причинам, которые мы не будем утомлять здесь, любое место выше реальной оси является индуктивным (L), а где-либо ниже — емкостным (C).
«Да, сэр!» и, пожалуйста, не переворачивай меня!
Не можете вспомнить, в какую сторону повернуть геометрический рисунок при движении по ЛЭП? Ну, это по часовой стрелке к генератору, потому что генерала заставляют вас двигаться как часы . Также имейте в виду, что перемещение на «x» градусов по линии перемещает точку в геометрическом месте «2x» на графике, потому что отраженная волна должна пересекать пройденное расстояние туда и обратно (помните, что это коэффициент отражения ).С другой стороны, вы можете помнить, что импеданс повторяется через каждую половину длины волны вдоль однородной линии передачи, поэтому вам нужно переместиться один раз по диаграмме, чтобы получить тот же импеданс. Конечно, физическая длина линии имеет переменную электрическую длину в диапазоне частот, поэтому фиксированный импеданс будет распространяться до геометрического места, если смотреть через подключенную линию передачи. Вот почему всегда легче получить широкополосное соответствие, когда вы находитесь рядом с устройством или нарушением непрерывности.
Многие старые инженеры по радиосвязи выступают за отражение через источник, чтобы «преобразовать» импеданс в допуск и наоборот.Вот почему, например, на исходной диаграмме Смита вы видите ту же ось, помеченную «ИНДУКТИВНАЯ РЕАКТИВНОСТЬ ИЛИ ЕМКОСТЬ». Это может сбивать с толку, вам нужно сделать переворот, вам нужно запомнить, что представляет собой сетка в настоящее время, а SC, OC, L и C являются движущимися целями! Почему бы просто не оставить коэффициент отражения там, где он нужен, и использовать соответствующую сетку? В наши дни у нас есть компьютеры, цветные принтеры и диаграммы иммитанса. (Если вам все еще нравится делать что-то вручную и либо вы не можете справиться со всеми этими линиями на диаграмме иммитанса, либо страдаете дальтонизмом, используйте наложение прозрачности и чистый лист бумаги.)
Нормализация
Движение по однородной линии передачи не меняет ни величину коэффициента отражения, ни его радиальное расстояние, отображаемое на диаграмме Смита.
Но что делать, если сопротивление линии изменяется, например, при использовании четвертьволнового трансформатора? Коэффициент отражения (гамма) по определению нормирован на характеристический импеданс (Z 0 ) линии передачи:
Гамма = (Z L -Z 0 ) / (Z L + Z 0 )
, где Z L — полное сопротивление нагрузки или полное сопротивление в плоскости отсчета.Обратите внимание, что гамма обычно сложна. Аналогичным образом, значения импеданса (проводимости), указанные на линиях сетки, нормализованы к характеристическому сопротивлению (проводимости) линии передачи, к которому нормализован коэффициент отражения.
Когда Z 0 изменяется сразу после перехода между двумя разными линиями передачи, то же самое происходит и с коэффициентом отражения. Определение нового импеданса (проводимости) просто: умножьте на характеристическое сопротивление (проводимость) текущей линии (это дает ненормированное значение), затем разделите на характеристическое сопротивление (проводимость) новой линии , чтобы получить новое перенормированное значение.
Новое значение гаммы может быть вычислено с помощью приведенной выше формулы или определено графически, проведя линию от начала координат до нового перенормированного значения. В этом примере игнорируется эффект скачкообразного перехода, встречающийся в физических (неидеальных) линиях передачи, который обычно вносит некоторую шунтирующую емкость.
Сколько стоит этот окурок?
Шлейфы линии передачинеобходимы для согласования импеданса, введения небольшого количества фазовой задержки (попарно для подавления отражений), смещения и т. Д.Вы иногда не уверены, что короткозамкнутый шлейф длиной менее четверти длины волны является индуктивным или имеет ли широкий шлейф с низким импедансом в шунте с основной линией низкую или высокую добротность? Диаграмма кузнеца может рассказать вам об этом и мгновенно дать точные цифры.
Например, короткозамкнутый шлейф — это просто короткое замыкание, видимое на отрезке линии передачи. Поместите карандаш в точку SC на диаграмме и двигайтесь по часовой стрелке к генератору (на другом конце заглушки) на ободе на величину меньше четверти длины волны (180 градусов на диаграмме).Это в индуктивной области; при перемещении более чем на 180 градусов вход шлейфа выглядит емкостным. Ровно на четверть длины волны импеданс бесконечен, цепь разомкнута. Вы можете сделать то же самое для заглушки с разомкнутой цепью, начав с точки OC на диаграмме.
Реальная сила диаграммы Смита проявляется в анализе по частотному диапазону. Предположим, вы хотите узнать изменение восприимчивости короткозамкнутого шлейфа на 50 Ом в диапазоне 3: 1. Этот шлейф может быть помещен в шунт с главной линией в нужной точке, например, для двойной настройки резонансного локуса.(Мы рассмотрим двойную настройку, очень мощную технику, в будущем обновлении.) На приведенной ниже диаграмме проводимости показан короткозамкнутый шлейф длиной в одну восемь длин волн на нижнем конце и, таким образом, длиной в три восьмых длины волны. на верхнем конце полосы частот 3: 1. Нормированная чувствительность изменяется от -1,0 сименса (индуктивная) при f низком до нуля (разомкнутая цепь) в средней полосе до +1,0 сименса (емкостная) при f high . Следовательно, ненормализованная восприимчивость колеблется в пределах ± 1.0 * Y 0 сименс, где Y 0 (= 1 / Z 0 ) — характеристическая проводимость шлейфа. Когда характеристическая проводимость (Y 0 ) шлейфа такая же, как у основной линии, нормализованная проводимость шлейфа может быть добавлена к нормализованной проводимости нагрузки на каждой частоте, чтобы получить нормализованную проводимость параллельной комбинации. Когда Y 0 шлейфа отличается от такового у основной линии, перенормируйте восприимчивость шлейфа на Y 0 основной линии перед добавлением.
Как правило, желаемое изменение восприимчивости отличается от ± 0,02 сименса (± 1,0 * Y 0 ), которое в этом примере может обеспечить шлейф на 50 Ом. Предположим, что для участка основной линии с сопротивлением 50 Ом требуется нормализованное изменение чувствительности , составляющее всего ± 0,4 сименса вместо ± 1,0 сименса. Для этого просто сделайте характеристическую проводимость шлейфа равной 0,4 раза больше, чем у основной линии, или Y 0 = 0,4 * 0,02 = 0,008 сименса. Теперь шлейф является 125-омной линией (50/0.4), и его восприимчивость меньше изменяется в диапазоне, поэтому он имеет более низкую добротность. Обратите внимание, что ненормированные значения нужны редко, нормализованные значения могут быть перенормированы на отношение задействованных характеристических сопротивлений.
Затем рассмотрим шлейф для изменения фазы передачи сигнала основной линии. Мы знаем, что шлейф с разомкнутой цепью длиной менее четверти длины волны замедляет фазу (добавляет фазовую задержку), и это легко увидеть на диаграмме Смита: при движении по часовой стрелке от положения OC шлейф с разомкнутой цепью имеет коэффициент передачи ( 1 + Gamma) с отрицательным фазовым углом.Точно так же короткозамкнутый шлейф длиной менее четверти длины волны продвинет фазу вперед. На следующем рисунке показана фазовая задержка 50-омных и 25-омных отрезков разомкнутой цепи в шунте с 50-омной основной линией. Обратите внимание, что результат не совпадает, поэтому заглушки следует добавлять попарно, чтобы устранить отражения. Также обратите внимание, что величина фазовой задержки увеличивается по мере уменьшения характеристического импеданса шлейфа (большее Y 0 дает большую ненормализованную восприимчивость), что имеет смысл, поскольку более широкий шлейф выглядит как больший конденсатор.
Одинарный шлейф
Возможность получить приемлемое соответствие в диапазоне частот зависит от величины рассогласования, желаемой ширины полосы и сложности схемы согласования. Но на любой одной частоте любое рассогласование импеданса может быть идеально согласовано с характеристическим импедансом линии передачи, если оно не находится на краю диаграммы (идеальное отражение, | Гамма | = 1). И это всегда можно сделать с помощью одного шлейфа длиной менее четверти длины волны.Методика проста: перемещаются вдоль линии передачи, чтобы повернуть рассогласование до круга единичного сопротивления (проводимости), и вставлять шлейф соответствующего типа и длины последовательно (шунт) с основной линией для перемещения по этой окружности к исходной точке . Если дальний конец шлейфа представляет собой короткое замыкание или разомкнутую цепь (или, как правило, любое чистое реактивное сопротивление), его входной конец также является чистым реактивным сопротивлением (восприимчивостью), так что он не влияет на компонент сопротивления (проводимости) магистрали. импеданс (проводимость).
Поскольку обычно проще добавить шлейф параллельно с линией передачи, в примере, показанном ниже, используется диаграмма проводимости, потому что в точке присоединения результирующая проводимость представляет собой сумму входной допускающей способности шлейфа и полной проводимости. Сначала несовпадающая точка вращается вокруг начала координат, пока не достигнет круга с единичной проводимостью. Затем характеристический импеданс и длина шлейфа выбираются так, чтобы его входная восприимчивость была равна и противоположна проводимой проводимости основной линии, указанной на круге единичной проводимости.В примере показаны два случая: переместитесь к генератору по линии на 39 градусов и добавьте короткозамкнутый шлейф, который обеспечивает нормированную индуктивную восприимчивость на 0,8 сименса, или переместитесь к генератору по линии 107 градусов и добавьте шлейф с разомкнутой цепью, который обеспечивает 0,8 siemens нормализованная емкостная восприимчивость .
Существует бесконечное количество возможных решений, потому что на одной частоте шлейф с любым характеристическим сопротивлением может обеспечить необходимую нормированную проводимость, просто регулируя его длину.Различия проявляются при просмотре диапазона частот. Например, длина шлейфа может быть увеличена на целое число, кратное полуволнам на определенной частоте, и его входная восприимчивость на этой частоте не изменится. Но в диапазоне частот восприимчивость будет значительно больше, чем если бы дополнительная длина не была добавлена.
Некоторые ссылки на диаграмму Смита
http://www.sss-mag.com/smith.html
Соавтор: Майк Вайнштейн
.