Красный-чёрный – плюс-минус: как определить полярность
25 августа 2020
Kdpconsulting.ru
Физики до сих пор не пришли к единому определению понятия «электрический ток». Одно из популярных определений звучит так: электрический ток – это направленное движение электрически заряженных частиц в электрической цепи. А электрическая цепь – это кольцо, составленное из проводящих электричество материалов – металлов, электролитов, плазмы. В цепи обязательно должны присутствовать источник электрической энергии и потребители. Электрики приняли, что во внешней (по отношению к источнику) части цепи постоянный ток течёт от плюса (анода) к минусу (катоду). Для удобства пользователи договорились, что плюс и плюсовые провода имеют красный цвет, а минусовые – чёрный. Вот так появился вечный вопрос – красный, чёрный, плюс, минус – а как определить полярность у неизвестного немаркированного источника?
Фото: Kdpconsulting.ruKdpconsulting.ru
Содержание статьи 1 Технические характеристики проводов и кабелей
Видео дня
2 Цветовая маркировка согласно действующим нормативам 2.
1 Цветовые обозначения оболочек в сетях переменного тока
2.2 Цветовые значения в сетях постоянного тока
2.3 Цвета изоляции электропроводки 3 Как запомнить соответствия: красный – плюс, чёрный – минус
4 Как проверить правильность маркировки и определить плюс и минус мультиметром
5 Как определить полярность в электротехнике другими методами 5.1 Определение с помощью воды
5.2 Применение сырого картофеля
5.3 Использование компьютерного вентилятора
5.4 Применение светодиода
5.5 Прочие альтернативные способы 6 Как определить у проводов заземление, ноль и фазу, если нет маркировки 6.1 Индикаторная отвёртка
6.2 Контрольная лампа
6.3 Измерительный прибор 7 Меры безопасности
8 Заключение Технические характеристики проводов и кабелей
Электрические цепи создаются на основе проводов и кабелей. Первые используются в создании приборов и устройств, вторые применяются для передачи электроэнергии на большие расстояния. В обоих случаях важнейшей характеристикой является проводимость кабеля.
Это свойство, определяющее соотношение переданной полезной энергии и безвозвратных потерь в процессе передачи. Физическая характеристика материала проводов – это удельное электрическое сопротивление. По этому параметру обычно выбираются медные или алюминиевые провода. Причём медь используется при коротких связях в приборах и электромашинах, а алюминий – при создании магистральных линий электропередачи.
Кроме того, кабели и провода классифицируются по количеству жил, их сечению, материалу и способу электроизоляции. ФОТО: YouTube.comК вопросу о полярности электрического тока – источник с маркированными электродами
Цветовая маркировка согласно действующим нормативам
Поскольку кабели в целом и составляющие их жилы предназначены для самых различных целей, на их изоляцию наносят маркировки и придают им разное цветовое оформление. Для специалиста цветовая картина монтажа даёт большой объём информации. Цветовая маркировка выполняется в соответствии с пунктом 1.1.30 ПУЭ, по которому все электроустановки должны иметь буквенно-цифровое и цветовое обозначение.
Нулевой проводник должен иметь голубой цвет, защитный проводник имеет жёлто-зелёную окраску. В случае объединения нулевого и защитного проводников в одном проводе, он должен иметь голубой цвет с жёлто-зелёными полосками на конце.
Цветовые обозначения оболочек в сетях переменного тока
Фазные проводники имеют окрас, как на рисунке ниже. ФОТО: elektrik-a.suЦветовая маркировка фазных проводов
Цветовые значения в сетях постоянного тока
В цепях постоянного тока маркировка выполняется значками «+» и «–» или цветом, как на рисунке ниже. Отрицательный провод может быть чёрного цвета.
ФОТО: elektrik-a.suЦветовая маркировка проводов сети постоянного тока
Цвета изоляции электропроводки
Разные цвета изоляции проводов нужны для того, чтобы по всей длине монтажа можно было безошибочно определять конкретный провод. Существуют правила привязки цвета к исполняемой функции. Но любые правила могут быть нарушены. И только одно правило нарушать нельзя – прежде чем начать работать с любым проводом, надо убедиться, что на нём нет напряжения.
Как запомнить соответствия: красный – плюс, чёрный – минус
Из всех способов запоминания этого правила самый надёжный – это мнемонический. Всем известна международная организация под названием «Красный крест». А «крест» – это и есть «плюс». Значит, плюс всегда красный.
Как проверить правильность маркировки и определить плюс и минус мультиметром
Конечно, академически правильный способ проверки полярности любого источника – сделать это сертифицированным измерительным прибором, например мультиметром. Если контактные щупы от прибора, который включён в режим измерения напряжения, случайным образом прислонить к клеммам источника, и на шкале перед цифрами величины напряжения появится «–», это будет означать, что плюсовой щуп мультиметра прислонён к минусовому контакту источника. Если на шкале контрольного прибора минус не появится, значит, контакты источника определены верно.
ФОТО: Леонид ШальманПолярность определена неверно
ФОТО: Леонид ШальманПолярность определена верно
Как определить полярность в электротехнике другими методами
Не всегда под рукой в нужный момент есть контрольный прибор, а полярность источника необходимо определить точно и безопасным методом.
Умельцы на это способны.
Определение с помощью воды
Самый простой и быстрый вариант – это использовать в качестве индикатора полярности банку (неметаллическую) с водой. Если в банку опустить два оголённых конца проводов, подключенных к проверяемому источнику, то на минусовом конце появятся пузырьки водорода. Газ выделяется в результате электролиза воды.
Применение сырого картофеля
Второй способ заключается в том, что проверочным прибором служит половинка сырой картофелины. В неё нужно воткнуть два зачищенных конца проводов от источника. Через 10-15 минут вокруг плюсового конца появится светло-зелёное пятно.
ФОТО: ruselectronic-com.turbopages.orgПроверка полярности с помощью сырой картофелины
Использование компьютерного вентилятора
Компьютерный вентилятор начнёт вращаться только в том случае, если к его красному проводу подключить «+» от источника. В противном случае ротор не тронется с места.
ФОТО: ruselectronic-com.turbopages.orgИспользование компьютерного вентилятора в качестве индикатора полярности
Применение светодиода
Светодиод начнёт светиться только при подаче на его плюсовой вход плюсового сигнала от источника.
Прочие альтернативные способы
Несколько экзотический способ определения полярности источника требует наличия горящей свечи. Если в пламя ввести два оголённых проводника, то оно изменит свою форму, станет ниже и шире, а минусовой провод покроется сажей.
Как определить у проводов заземление, ноль и фазу, если нет маркировки
В практике работы электриков часто возникает необходимость определения среди пучка проводов именно тех, на которых присутствует фаза. Следует разобраться, какой из них является нулевым, а какой подключён к заземлению.
Индикаторная отвёртка
Наиболее простой электротехнический контрольный прибор, состоящий из отвёртки с прозрачной ручкой и встроенной в неё неоновой лампочкой. Когда жало отвёртки прикасается к электрическому проводу, а палец человека к контакту в торце отвёртки, лампочка загорится, если по проводу течёт ток. Но его напряжение должно быть не менее 60 В. Если при проверке проводов включённой сети индикатор не загорелся, значит, под проверку попал нулевой или заземляющий провод.
ФОТО: avatars.mds.yandex.netИндикаторная отвёртка
Контрольная лампа
Контрольной лампой можно проверить наличие напряжения в разных точках цепи. Сама лампа должна быть рассчитанной на то напряжение, наличие которого проверяется. Сначала надо в цепи найти пару точек, в которых точно присутствует напряжение, лампа будет гореть. Затем один провод от лампы можно закрепить в первой контрольной точке, а второй конец последовательно провести по всем контактам цепи. Как только при очередном проверяемом контакте лампа не загорится, так в этом месте надо начинать искать причину неисправности.
Измерительный прибор
Наличие измерительного прибора позволяет быстрее находить причину неработоспособности электроцепей. С его помощью в режиме проверки сопротивления можно обнаружить короткое замыкание на участке цепи. Нулевое сопротивление между проверяемым проводом и заведомо заземлённой точкой указывает на то, что этот провод заземлён. Несоответствие измеренного напряжения расчётному указывает на недостаточную мощность источника или на перегрузку потребителей.
Меры безопасности
Работа с электрическим оборудованием требует безусловного знания и исполнения правил технической безопасности. «Правила устройства электроустановок» являются обязательным к исполнению документом. Без сдачи экзамена на их знание никто не будет допущен к работе с электричеством. Даже в домашних условиях, работая с электроприборами или ремонтируя электропроводку, необходимо руководствоваться их основными положениями. Нарушение Правил чревато ожогами и другими серьёзными неприятностями для человеческого организма.
Для человека безопасны значения, не превышающие величины 50 мкА для переменного и 100 мкА для постоянного тока. Подвергаться воздействию токов больших величин не рекомендуется, это опасно.
Заключение
Работая с электрикой, обязательно надо знать и понимать основы физики и электротехники. Эти знания помогут более осознано выполнять необходимые работы и избежать опасных ситуаций. Обсудить0 Предыдущая ИнженерияРейтинг российских напольных газовых котлов: Топ-10 лучших моделейСледующая ИнженерияПриродное электричество, доступное каждому — ветрогенератор своими руками
Другое,Физика,Международный комитет Красного Креста,
Как найти фазный и нулевой провод? Несколько способов определить фазный и нулевой провод
Отвертка для определения фазы – это простой метод, который может быть использован даже начинающими пользователями.
Индикаторная отвертка похожа на обычную отвертку. Отличие заключается в наличии внутреннего устройства в индикаторной отвертке. Рукоятка отвертки изготовлена из специального прозрачного пластика. Внутри находится диод. Верхняя часть изготовлена из металла.
Содержание
Как найти фазу и нейтральную точку?
После установки щупов установите переключатель на мультиметре в соответствующий диапазон. Если вы измеряете напряжение сети, выберите пороговое значение 750 ACV, если, например, автомобильный аккумулятор, выберите 20 или 200 DCV.
Всегда устанавливайте порог измерения выше, чем ожидаемое напряжение на источнике питания. В противном случае существует риск сжечь устройство.
Существует эмпирическое правило: напряжение измеряется путем параллельного подключения мультиметра (в то время как сила тока измеряется последовательно с нагрузкой). На практике это означает, что для измерения напряжения в розетке достаточно вставить оба контакта мультиметра, каждый в свою розетку.
Не имеет значения, где нейтраль, а где фаза.
Измерительный прибор показывает напряжение в пределах, на которые он настроен. Таким образом, если вы установите верхний порог на 750 вольт, на экране вы увидите значение между 210 и 230 вольтами. Или меньше, или больше, если всплеск напряжения очень большой, но он не может быть больше 750 В. Но если вы установите порог в 200 В, фактическое напряжение выше этого предела покажет на экране 1.
Обратите внимание, что не всегда можно получить именно 220 В в бытовой розетке. Допустимы отклонения плюс-минус 10-15 В.
Трехфазная линия проверяется путем приведения двух контактов мультиметра в контакт с двумя шинами. Между ними должно быть 380 В, между одной шиной и землей будет 220 В (плюс минус 15 В).
Для измерения напряжения поместите красный щуп на положительную клемму, а черный щуп – на отрицательную, на экране будет показано напряжение в банке. Если красный щуп помещен на отрицательную клемму, на дисплее появится “-“. (минус) перед значением напряжения.
В цепях постоянного тока плюс обозначается красным цветом, а минус – черным. Иногда минус обозначается синим цветом, но в биполярных системах (плюс, минус, ноль) нейтральный провод всегда должен быть синим.
Четырехпроводная розетка имеет пару для абонентской линии: зеленый провод (прямой, плюс) и красный провод (обратный, минус). Еще два провода, черный и желтый, предназначены либо для питания какого-либо оборудования: черный – плюс, желтый – минус; либо для подключения второй абонентской линии, местной или офисной.
Вопрос: Можно ли точно определить плюс и минус визуально?
Как определить полярность с помощью мультиметра
Чтобы узнать, какая полярность – плюс или минус, лучше всего использовать цифровой мультиметр, на дисплее которого отображается не только числовой результат измерения, но и его знак.
Таким образом, можно сразу увидеть, правильно ли подключен щуп тестера к проводам электроприбора.
Мультиметр оснащен переключателем для выбора режима измерения. Для определения полярности он переключается в режим измерения постоянного напряжения.
Чтобы определить полярность следующим образом:
- Вставьте разъемы измерительных щупов мультиметра в гнезда на корпусе мультиметра. Используйте гнездо COM для черного зонда (это соответствует отрицательному полюсу) и гнездо VΩmA для красного (положительный полюс).
- Диапазон измерения составляет до 20 В.
- Щупы тестера подключаются к клеммам или проводам устройства, полярность которых должна быть определена. Само устройство включено.
- Значение измеряемой характеристики отображается на дисплее. В данном случае важно даже не само числовое значение, а знак, который стоит перед ним.
Каким может быть результат Если знака нет, это означает, что щупы подключены правильно – красный “плюс” и черный “минус”:
- если знака нет – щупы подключены правильно – красный к “плюсу”, черный к “минусу”;
- Если есть знак (-), это означает, что щупы мультиметра неправильно подключены к контактам и в данный момент контакт, к которому подключен черный щуп, соответствует плюсу.
В случае аналогового мультиметра (т.е. со стрелкой), если поменять полюса местами, стрелка отклонится в противоположную сторону от нуля – т.е. будет зафиксировано отрицательное значение напряжения.
Поскольку в нашем мире потребителей и производителей существует очень много мультиметров, способных удовлетворить запросы всех, даже самых искушенных или искушенных неудачным опытом, бессмысленно описывать их типы и виды.
Измерение напряжения
3 Высокое напряжение опасно для жизни, хотя ток более опасен, но они не одно без другого. В общем, перед измерением напряжения мультиметром важно понять, с каким типом U мы имеем дело и каков порядок величины напряжения. Большинство мультиметров могут измерять как постоянное, так и переменное напряжение до 1000 В. На моем приборе можно измерить до 1000 В постоянного тока и до 700 В переменного. Чтобы произвести измерение, подключите клеммы к клеммам “общий” и “вольт”. Затем установите тип и величину напряжения на циферблате.
Например, чтобы измерить напряжение в розетке, установите переменное напряжение на 700 В. Для батарей достаточно 20 В постоянного тока для кроны или 2 В постоянного тока для штыря. Поскольку мы измеряем напряжение параллельно цепи, после установки значения на измерителе прикоснитесь щупом к клеммам батарейки или вставьте батарейку в отверстия гнезда. На дисплее появится значение напряжения в вольтах. Если он значительно ниже установленного предела, вы можете уменьшить его для более точного измерения. При измерении держитесь за изолированные части тестовых проводов и убедитесь в отсутствии перегибов или разрывов.
Для проведения теста необходимо взять картофель и разделить его на две части. Очищать овощ от кожуры не обязательно. Отсоедините 2 провода от неизвестного источника питания и окуните их металлические концы в мякоть клубня. Оставьте конструкцию на 5-10 минут. Вблизи фазы имеются зеленовато-голубые пятна. Возле нейтральной клеммы образуется пена.
Народные методы определения полярности кабелей
Вы можете использовать воду или картофель, чтобы просто проверить заряд в проводниках.
Если вы беспокоитесь о своей безопасности, купите старый компьютерный вентилятор. Большинство моделей стоят недорого, поэтому даже если вы допустите ошибку, вы почти ничего не потеряете.
Стакан воды
Выполните следующие действия, чтобы определить полярность:
- Возьмите небольшой неметаллический контейнер. Подойдет широкая стеклянная колба, фарфоровая или пластиковая чашка.
- Наполните емкость теплой водой. Она должна быть приятной температуры для ваших пальцев. Холодная жидкость не даст правильного ответа.
- Отсоедините 2 провода от источника питания. Опустите их в воду голыми концами и наблюдайте за реакцией.
Вблизи нейтрального проводника начнется электролиз воды с образованием водорода. Визуально вы увидите пузырьки. Вблизи фазы не произойдет ничего необычного.
Картофель
Чтобы проверить это, возьмите картофель и разрежьте его на две части. Очищать овощ от кожуры не обязательно. Отсоедините 2 провода от неизвестного источника питания и окуните металлические концы в мякоть клубня.
Оставьте конструкцию на 5-10 минут. Вблизи фазы имеются зеленовато-голубые пятна. Возле нулевой клеммы образуется немного пены.
Компьютерный вентилятор
Метод с использованием вентилятора используется, когда напряжение не превышает 20 В. Высокие значения могут привести к повреждению устройства. Если напряжение меньше 3 В, результата может не быть. Если значения выходят за эти пределы, воспользуйтесь мультиметром.
При необходимости отсоедините вентилятор от компьютера и очистите его. Устройство может иметь 2 или 3 выхода. Вентиляторы с датчиком скорости имеют третий провод. Его выходной сигнал – желтый. Если он есть, не обращайте на него внимания. В большинстве случаев фаза на вентиляторах имеет красный цвет, а ноль – черный. Подсоедините провода, подключив устройство к источнику питания. Если вы все сделали правильно, лопасти начнут вращаться. Если нет, поменяйте местами кабели.
Внимание! Если на дисплее отображается значение мультиметра без дополнительных сигналов, то полюса определены правильно.
Контакт, к которому подключен красный электрод, является плюсовым сигналом. Черный контакт будет иметь отрицательный заряд.
Как проверить полярность с помощью мультиметра
Иногда случается, что на новом электроприборе нет маркировки полярности, или вам приходится заново подключать неисправный прибор, а все провода одинакового цвета. В этой ситуации необходимо правильно определить полярность контактов.
Чтобы определить полярность, подключите к устройству мультиметр для измерения постоянного напряжения до 20 Вт. Подключите черный провод к гнезду с маркировкой COM (минус), а красный провод – к гнезду с маркировкой VmA (отсюда знак “плюс”). Затем щупы подключаются к проводам или штырям и запускается устройство, полярность которого необходимо проверить.
Внимание! Если на дисплее отображается значение мультиметра без дополнительных сигналов, то полюса определены правильно. Контакт, к которому подключен красный электрод, является плюсовым сигналом. Черный контакт будет иметь отрицательный заряд.
Если мультиметр показывает отрицательное значение напряжения, это означает, что щупы неправильно подключены к устройству, при этом красный контакт будет отрицательным, а черный – со знаком плюс.
Если измерительный прибор является аналоговым, стрелка будет показывать фактическое значение напряжения, при правильном соединении полюсов и переключении полюсов стрелка начнет отклоняться от нуля, т.е. показывать отрицательное напряжение.
Поэтому существует несколько способов определения плюса и минуса проводов – на глаз и с помощью специализированного оборудования. Все они имеют свои плюсы, минусы и нюансы, которых следует придерживаться при тестировании.
Читайте далее:
- Типы винтов и пазов, их названия и применение.
- Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент?.
- Измерение тока и напряжения. Вольтметр и амперметр.
- Как измерить электрическое сопротивление цепи с помощью мультиметра.
- Как определить фазу и нейтраль: инструкции по определению.
- Как найти начало и конец обмотки электродвигателя – ООО “СЗЭМО Электродвигатель”.
- Как проверить напряжение в сети мультиметром и измерить ток в сети тестером: в каком случае появится 220В, принципы тестирования.
Фаза и полярность: причины и следствия, различия, последствия
Полярность и фаза — эти термины часто используются так, как будто они означают одно и то же. Они не.
ПОЛЯРНОСТЬ: В электричестве это простое изменение положительного и отрицательного напряжения. Неважно, постоянное это напряжение или переменное. Для постоянного тока переверните батарею в фонарике, и вы инвертируете или, чаще говоря, инвертируете полярность напряжения, подаваемого на лампочку. Для переменного тока поменяйте местами два провода на входных клеммах громкоговорителя, и вы поменяете полярность сигнала, поступающего от этого громкоговорителя.
ФАЗА: В электричестве это относится только к сигналам переменного тока, и ДОЛЖНЫ быть два сигнала.
Сигналы ДОЛЖНЫ иметь одинаковую частоту, а фаза относится к их соотношению во времени. Если оба сигнала достигают одной и той же точки в одно и то же время, они находятся в фазе. Если они приходят в разное время, они не совпадают по фазе. Вопрос только в том, насколько они сдвинуты по фазе, или, говоря иначе, каков фазовый сдвиг между ними?
Важно отметить в этих определениях, что вы можете изменить полярность одного сигнала и измерить это изменение. Вам нужны два сигнала для измерения фазового сдвига.
Для удобства слово «динамик» будет использоваться вместо более правильного термина «громкоговоритель» в остальной части этой статьи.
Картинка стоит 1000 слов… но несколько пояснений могут помочь.
На следующих рисунках показаны различия и некоторые последствия полярности и фазы. На рисунках с 1 по 12 показаны графики синусоидальных сигналов. На самом деле это синусоида от одного источника сигнала, разделенная на две части. За исключением рисунка 1, одно из расщеплений «обрабатывается» изменением его полярности и/или его задержкой (фазовым сдвигом), как описано.
Чтобы представить это в реальном мире, представьте себе две акустические системы, расположенные бок о бок, каждая из которых воспроизводит одно из разделений сигнала. (Точнее, графики показывают то, что вы бы увидели на осциллографе, глядя на выход микшерного пульта, где каждый разветвитель поступает на отдельный вход после того, как один из разветвлений был «обработан».)
Вертикальный масштаб на графиках указан в произвольных единицах от -2 до +2 с линиями через каждые 0,5 интервала. Если хотите, считайте это от -2 до +2 вольт. Поскольку фазовые сдвиги измеряются в градусах, горизонтальная шкала на графиках обозначена в градусах вертикальной линией в каждой точке, составляющей 90 градусов. Один полный цикл или период синусоиды составляет 360 градусов.
Предположим, что показанные сигналы представляют собой синусоидальные волны с частотой 1 кГц, и в этом случае каждая вертикальная линия представляет собой 1/4 миллисекунды времени. Звук распространяется по воздуху примерно на 3,4 дюйма (85 мм) за 1/4 миллисекунды, поэтому каждая вертикальная линия также представляет это расстояние.
Обратите внимание, что на графиках все сигналы начинаются на 1/4 миллисекунды или больше слева, поэтому вы можете четко видеть, когда начинается каждый сигнал. (Важность этого будет видна на рисунке 9.) Нет сигнала по ровной линии от -90 до 0 градусов.
Сигналы в полярности, в фазе
Рис. 1. Здесь показаны три периода (или три цикла) двух простых синусоидальных волн. Оба имеют +/- 1 вольт на своих пиках = всего 2 вольта. Один показан синим цветом, другой красным.
Рисунок 2: Вот что происходит, когда они объединяются (= суммируются). Это именно то, что произошло бы на линии точно между двумя соседними динамиками. Два сигнала, находящиеся в фазе и полярности, складываются, поэтому пики теперь находятся на линиях +/- 2 вольта = 4 вольта или вдвое больше исходных сигналов. Акустически это увеличение на 6 дБ = 20 x log(1+1).
Сигналы вне полярности
Рис. 3: Это похоже на Рис. 1, но вторая синусоида, показанная красным, имеет обратную полярность.
Как видите, точки + и – напряжения прямо противоположны первой синусоиде, показанной синим цветом. Этого можно добиться, поменяв местами входное соединение +/- на динамике, воспроизводящем красную синусоидальную волну.
Рисунок 4: Вот что происходит, когда они объединены. Каждая точка двух сигналов, находящихся в фазе, но противоположной полярности, в сумме дает ноль. Акустически это бесконечное уменьшение мощности. Поскольку вы не можете взять логарифм 0, предположим, что разница на самом деле составляет 0,0,01 вольта (точки = еще 58 нулей). 20 x log этого числа составляет -1200 дБ. Это должно быть довольно тихо. Вы не можете легко услышать это с двумя динамиками из-за двух ушей. Но используя очень тщательно расположенный микрофон для измерения этого в месте без звуковых отражений, вы почти не обнаружите сигнала.
Сигналы не в фазе
Рисунок 5: Вторая синусоида, показанная красным цветом, начинается на 1/4 миллисекунды позже (на 90 градусов позже), чем первая, показанная синим цветом.
Иными словами, второй сигнал был задержан на 1/4 миллисекунды.
Рисунок 6: Вот что происходит, когда они объединяются, и это довольно интересно. Во-первых, обратите внимание, что пики находятся почти на линиях +/-1,5 вольт. На самом деле значение составляет +/- 1,414 вольта. Это увеличение на 3 дБ. Это похоже на прослушивание двух динамиков, но один из них, воспроизводящий красную синусоидальную волну, находится на 3,4 дюйма (85 мм) дальше от вас, чем другой. Первое, что вы слышите, это только из динамика, воспроизводящего синусоиду синего цвета. Черная линия начинается, когда слышен звук из второго динамика, и эта линия представляет собой объединенный сигнал обоих динамиков.
Предположим, что динамик, воспроизводящий красный сигнал, находится всего на 2,25 дюйма (57 мм) дальше. Сигналы будут сдвинуты всего на 60 градусов. Увеличение для комбинированного сигнала будет около 4,5 дБ. Таким образом, величина фазового сдвига важна.
Второе, на что следует обратить внимание, это то, что происходит через 1/4 миллисекунды или 90 градусов после начала синего сигнала, когда второй сигнал «врезается» в изображение, представленное черной линией.
Характерно изменение формы волны.
Третье, на что следует обратить внимание, это то, что вся форма сигнала после «глюка» сдвинута во времени по сравнению с цифрой 7 примерно на 45 градусов = в среднем от 0 до 90 градусов.
Сигналы не в фазе и полярности
Рис. 7: Вторая синусоида, показанная красным, представляет собой комбинацию синусоиды на рисунках 3 и 5. Сигнал не только имеет обратную полярность, но и сдвинут в фазу на 90 градусов по сравнению с первым сигналом, показанным синим цветом. В этом случае динамик, воспроизводящий красную синусоиду, имеет входное соединение +/- с обратной полярностью и находится на 3,4 дюйма (85 мм) дальше от вас, чем динамик, воспроизводящий синюю синусоиду.
Рис. 8. Вот что происходит при объединении двух сигналов. Рисунок похож на рисунок 6 с двумя важными отличиями. Во-первых, «глюк» в точке, где начинается второй сигнал, отличается. Это точка, где линия становится черной. Во-вторых, вся форма волны снова смещена на 45 градусов, но на этот раз влево от исходного сигнала.
Страницы: стр. 1, стр. 2, стр. 3
Zero-Phase Zero Padding | Спектральная обработка аудиосигнала
Zero-Phase Zero Padding
В предыдущем примере с заполнением нулями использовалась причинная Хэмминга. окно, а добавленные нули все пошли к справа от окно во входном буфере БПФ (см. рис.2.4а). Когда используешь нулевая фаза окна БПФ (обычно лучший выбор), заполнение нулями идет в середине буфера БПФ, как мы сейчас проиллюстрируем.
Мы смотрим на заполнение нулями нулевой фазы, используя Окно Блэкмана (§3.3.1), что хорошо, хотя неоптимальные, характеристики для аудио работы. 3.11
На рис. 2.6а показан оконный сегмент некоторых синусоидальных данных.
с окном, также показанным как конверт. На рис. 2.6b показано
те же данные загружаются во входной буфер БПФ с коэффициентом 2
заполнение нулями нулевой фазы. Обратите внимание, что все время указано по модулю
” для
длина
БПФ.
На рис. 2.7а показан результат выполнения БПФ для данных. рис.2.6б. Так как индексы частоты также по модулю , бины с отрицательной частотой появляются в правой половине буфер. На рис. 2.6b показаны те же данные, “повернутые” так, что номер бина в порядке физической частоты от к . Если – номер ячейки, тогда частота в Гц определяется выражением , где обозначает частоту дискретизации и размер БПФ.
Сценарий Matlab для создания рисунков 2.
6 и 2.7:
перечислены в §F.1.1.
Утилита Matlab/Octave fftshift
В Matlab и Octave есть простая утилита fftshift, которая выполняет это вращение бункера. Рассмотрим следующий пример:
октава:4> ffshift([1 2 3 4]) ответ = 3 4 1 2 октава: 5>
Если вектор
[1 2 3 4] является результатом БПФ длины 4, то первый элемент (1) является постоянным членом, а третий элемент (3) является точка на половине частоты дискретизации ( ), который можно принять за либо плюс либо минус поскольку они являются одной и той же точкой на единичный круг в самолет. Элементы 2 и 4 плюс и минус , соответственно. После
fftshift , элемент (3) первый,
что указывает на то, что и Matlab, и Octave рассматривают спектральный образец
на половине частоты дискретизации как отрицательная частота. Следующий элемент
равно 4, что соответствует частоте
, затем dc и
.
Другим разумным результатом может быть fftshift([1 2 3 4]) == [4 1 2 3], что определяет половину частоты дискретизации как положительную частоту. Тем не менее, давая к балансам отрицательных частот, дающим постоянный ток к положительным частотам, а количество отсчетов с обеих сторон тогда то же самое. Для ДПФ нечетной длины нет смысла в , поэтому результат
октава:4> ffshift([1 2 3]) ответ = 3 1 2 октава: 5>
единственный разумный ответ, соответствующий частотам
, соответственно.
Диапазоны индексов для заполнения нулями нулевой фазы
Посмотрев на нуль-фазовое заполнение нулями “наглядно” в Matlab
буферы, давайте теперь математически укажем диапазоны индексов. Обозначать
длина окна на
(нечетное целое число) и длину БПФ на (степень числа 2). Тогда оконные данные будут занимать индексы 0
к (сегмент положительного времени) и
к (отрезок отрицательного времени).
Краткое содержание
Подводя итог, заполнение нулями используется для
- дополняет до следующей большей степени 2, чтобы можно было выполнить БПФ Кули-Тьюки. используется с любой длиной окна,
- улучшение качества спектральных дисплеев, и 90 155 передискретизации спектральных пиков, так что некоторая простая окончательная интерполяция будет точным.
Кроме того, в главе 8 мы узнаем, что
заполнение нулями также необходимо для размещения спектрального
модификации в кратковременном преобразовании Фурье (STFT). Это
потому что спектральные модификации заставляют сигнал во временной области удлинить во времени , и без достаточного заполнения нулями для
разместить его, будет псевдоним времени в
восстановление сигнала из модифицированных БПФ.