Зануление: Зануление и заземление | ПУЭ 7 | Библиотека

Содержание

Зануление и заземление | ПУЭ 7 | Библиотека

  • 13 декабря 2006 г. в 18:44
  • 2748476
  • Поделиться

  • Пожаловаться

Раздел 7. Электрооборудование специальных установок

Глава 7.3. Электроустановки во взрывоопасных зонах

Зануление и заземление

7.3.132. На взрывоопасные зоны любого класса в помещениях и на наружные взрывоопасные установки распространяются приведенные в 1.7.38 требования о допустимости применения в электроустановках до 1 кВ глухозаземленной или изолированной нейтрали. При изолированной нейтрали должен быть обеспечен автоматический контроль изоляции сети с действием на сигнал и контроль исправности пробивного предохранителя.

7.3.133. Во взрывоопасных зонах классов B-I, B-Iа и B-II рекомендуется применять защитное отключение (см. гл. 1.7). Во взрывоопасных зонах любого класса должно быть выполнено уравнивание потенциалов согласно 1.7.47.

7.3.134. Во взрывоопасных зонах любого класса подлежат занулению (заземлению) также:

а) во изменение 1.7.33 — электроустановки при всех напряжениях переменного и постоянного тока;

б) электрооборудование, установленное на зануленных (заземленных) металлических конструкциях, которые в соответствии с 1.7.48, п. 1 в невзрывоопасных зонах разрешается не занулять (не заземлять). Это требование не относится к электрооборудованию, установленному внутри зануленных (заземленных) корпусов шкафов и пультов.

В качестве нулевых защитных (заземляющих) проводников должны быть использованы проводники, специально предназначенные для этой цели.

7.3.135. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью зануление электрооборудования должно осуществляться:

а) в силовых сетях во взрывоопасных зонах любого класса отдельной жилой кабеля или провода;

б) в осветительных сетях во взрывоопасных зонах любого класса, кроме класса B-I, — на участке от светильника до ближайшей ответвительной коробки — отдельным проводником, присоединенным к нулевому рабочему проводнику в ответвительной коробке;

в) в осветительных сетях во взрывоопасной зоне класса B-I — отдельным проводником, проложенным от светильника до ближайшего группового щитка;

г) на участке сети от РУ и ТП, находящихся вне взрывоопасной зоны, до щита, сборки, распределительного пункта и т. п., также находящихся вне взрывоопасной зоны, от которых осуществляется питание электроприемников, расположенных во взрывоопасных зонах любого класса, допускается в качестве нулевого защитного проводника использовать алюминиевую оболочку питающих кабелей.

7.3.136. Нулевые защитные проводники во всех звеньях сети должны быть проложены в общих оболочках, трубах, коробах, пучках с фазными проводниками.

7.3.137. В электроустановках до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью заземляющие проводники допускается прокладывать как в общей оболочке с фазными, так и отдельно от них.

Магистрали заземления должны быть присоединены к заземлителям в двух или более разных местах и по возможности с противоположных концов помещения.

7.3.138. Использование металлических конструкций зданий, конструкций производственного назначения, стальных труб электропроводки, металлических оболочек кабелей и т. п. в качестве нулевых защитных (заземляющих) проводников допускается только как дополнительное мероприятие.

7.3.139. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью в целях обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (без выдержки времени), следует руководствоваться требованиями, касающимися кратности тока КЗ и приведенными в 1.7.79.

7.3.140. Расчетная проверка полного сопротивления петли фаза-нуль в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью должна предусматриваться для всех электроприемников, расположенных во взрывоопасных зонах классов B-I и B-II, и выборочно (но не менее 10% общего количества) для электроприемников, расположенных во взрывоопасных зонах классов B-Iа, B-Iб, B-Iг и ВIIа и имеющих наибольшее сопротивление петли фаза-нуль.

7.3.141. Проходы специально проложенных нулевых защитных (заземляющих) проводников через стены помещений со взрывоопасными зонами должны производиться в отрезках труб или в проемах. Отверстия труб и проемов должны быть уплотнены несгораемыми материалами. Соединение нулевых защитных (заземляющих) проводников в местах проходов не допускается.

×
  • ВКонтакте
  • Однокласники
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • Pinterest

Чем отличается зануление от защитного заземления

Что такое заземление

Заземление – способ защиты пользователя от удара током при подаче напряжения на корпус прибора в результате аварии. Суть заземления заключается в соединении корпуса электроустановки или прибора с землей.

Заземление выполняется с помощью заземляющего устройства. Оно состоит из заземлителя и заземляющего электрода. Заземлитель находится непосредственно в земле. Заземляющий электрод соединяет его с любой точкой электроустановки или сети.

Схема заземления

На иллюстрации заземляющий проводник (PE) соединен с землей и рабочим нулем (N).

Есть несколько систем заземления:

  • Система TN с описанными выше схемами TN-C, TN-S и TN-CS. В этих системах нейтральный проводник глухо заземлен.
  • Система TT. Токопроводящие части электроустановок и нейтральный проводник заземляются независимо друг от друга.
  • Система IT. Токопроводящие части электроустановок заземлены, нейтральный проводник не заземлен.

При аварии и подаче электричества на корпус благодаря заземлению срабатывают автоматы-предохранители. Если предохранители не срабатывают, большая часть электричества уходит в землю. Это защищает человека от опасного для жизни и здоровья удара током.

Заземление применяется в промышленности и в быту.

Главное отличие

Самое главное, что нужно запомнить: схемы зануления и заземления имеют различное защитное действие. Ноль гарантирует быструю реакцию на изменение потенциалов или утечку тока для обеспечивающих защиту установок. Соответственно, при высоком напряжении обеспечивается отключение всех потребителей энергии: осветительных приборов, компьютера и других машин (в том числе, станков, трансформаторов).

Фото — отличие зануления и заземления

Заземлением же обеспечивается выравнивание потенциалов и защита от поражения током. Земля чаще применяется в домашних условиях, её монтаж можно легко сделать своими руками. Но здесь нет гарантии, что предохранители быстро отреагируют на утечку. Оптимальным вариантом для повышения гарантии безопасности является совместное применение зануления и заземления сетей и открытых частей машин.

Перед установкой любого из этих вариантов защиты, нужно обязательно получить разрешение на проведение работ. Также дополнительно проводится расчет защитного проводника, подведение к каждому потребителю в жилище земли и установка защитного оборудования.

{SOURCE}

Для чего необходимо заземление

Заземление

Из нормативной документации ГОСТа № 12.01.009-76 следует, что защитное заземление – это создание единого контура с землей и металлическими токоведущими частями, которые в процессе эксплуатации электротехнических приборов могут оказаться под напряжением, например, корпус микроволновой печи или стиральной машины.

Заземление требуется, чтобы при образовании напряжения в тех местах, где его быть не должно, электричество уходило в землю. Это позволяет предотвратить поражение током жителей квартиры или дома. Как правило, подобные явления наблюдаются при нарушении целостности изоляционного слоя и касания токоведущей жилы корпуса.

Типы заземления в бытовых условиях

В бытовых условиях правильно реализованная система заземления гарантирует бесперебойную работу всех электрических приборов. Во времена существования Советского Союза в домах не было большого скопления электроустановок, следовательно, такая мера безопасности практически не использовалась.

В то время широкое распространение получила эксплуатация системы TN-C, в которой заземляющий провод РЕ коммутировался с рабочим нулем в единую токопроводящую жилу РЕN, а к квартире подключался двухжильный провод. Эта система устарела, на замену пришла новая – TN-C-S. Ее особенность заключается в разъединении в распределительном щитке провода PEN на РЕ и N.

Все современные здания или строения, подлежащие модернизации, обслуживаются по трех- или пятипроводной схеме. В помещение подается три линии:

  • земля;
  • рабочий ноль;
  • фаза.

Если здание устаревшее и не оснащено системой заземления, а проводка двухпроводная, все современные трехпроводные электротехнические приборы утрачивают свои качества. Например, сетевой фильтр становится обычной переноской. В этом случае установка зануления в квартире согласно нормативному документу ПУЭ 1.7.132 запрещена.

Это интересно: Тахометр: что это такое и как работает

Требования к защитному заземлению

Защитное заземление – это наиболее жесткое устройство, чем зануление цепи. Здесь предусмотрена прокладка отдельной шины, довольно небольшого уровня сопротивления, которая идет к системе заземлителей, забитых в землю в виде треугольника.

Расчет защитного заземления, требует знания множества формул и наличия множества исходных данных. Поэтому принято для жилого фонда применять типовые проекты контура заземления для каждого региона.

Установка зануления предусматривает прокладку шины нейтрали или любого другого способа отвода тока в однофазной цепи. При этом, значения сопротивлений каждого проводника зануления до подстанции или питающего трансформатора, складываясь, образуют значение сопротивления защитного устройства.

Эта величина может изменяться, но требования к защитному заземлению и занулению, предусматриваю общее значение максимально возможного уровня сопротивления цепи.

Бытовое заземление

Как правило, системы электроснабжения, должны иметь сопротивление защитного заземления, должно быть от 4 Ом, до 30 Ом. Для обустройства, как правило, применяют стальные уголки и полоса шириной 40 мм. Предусматривают использование медной шины, достаточного сечения, согласно ГОСТу. Это обязательное требование.

При использовании защитного проводника с медным проводом 0,5 мм2 нам не хватит и 100 метров провода для достижения критического значения. Наиболее строгие требования предъявляются при обслуживании участков:

  1. Установки, с напряжением цепи до 1000. В, оснащаются устройством, сопротивление которого, не должно превышать 0,5 Ома. Значение заземленного контура измеряют при помощи специального измерительного прибора – измерителем сопротивления. Это измерение проводится двумя дополнительными заземлителями. Разведя их на определенное расстояние, выполняем замер, затем сдвигая электрод, проводим несколько замеров. Самый худший результат принимается за номинальное значение.
  2. Для обслуживания цепи трансформатора, других источников питания, при величинах напряжения от 220 В до 660 В – величина сопротивления заземления должна быть от 2 Ом до 8 Ом.

Производственное защитное заземление

Использование дополнительных мер для выравнивания величин потенциала – это основная «обязанность» применения защитного обустройства производственных мощностей. Для достижения надежной защиты, все металлические детали конструкций и устройств, а коммуникационные трубопроводы подсоединяются на заземляющий проводник.

В жилых помещениях, так следует оборудовать ванные комнаты и стальной водопровод, канализацию, и трубы отопления. В наше время пускай и редко, но они встречаются. На промышленных объектах заземляют:

  • приводы электрических машин;
  • корпуса каждой электроустановки, находящейся в помещении;
  • коммуникации металлических труб, металлоконструкции;
  • защитные оплетки электрокабелей , с напряжением постоянного тока до 120 В;
  • электрощитовые, различные корпуса системы электропроводки.

Детали, не требующие защиты:

  • металлические корпуса приборов и оборудования, установленных на стальной платформе, главное – обеспечение надежного контакта между ними;
  • разнообразные участки с металлической арматурой, установленная на деревянных конструкциях, исключение составляют объекты, где защита распространяется и на эти объекты;
  • корпуса электрооборудования, имеющие 2, 3 классы безопасности;
  • при вводе в здание электропроводки, с напряжением не выше 25 В, и прохода их сквозь стену из диэлектриков.

В заключение необходимо отметить.

После монтажа каждого из видов защиты, необходимо выполнить проверку величины сопротивления защиты. После этого составляется акт проверки. Замеры, проводят летом и зимой, в это время грунт имеет наибольшее сопротивление.

Проверку жилого фонда рекомендуется проводить раз в год. Помните о необходимости оснащения щитовой автоматами размыкателями цепи и защитным устройством от утечек тока.

Заземление и зануление в цепях переменного тока

По сути, ноль – провод синего цвета, промаркированный N. Зануление – это преднамеренное соединение либо средней точки в обмотке 3-х фазного генератора, либо соединение в нагрузке к рабочему нолю. Основных функций у зануления две: 1 – рабочая функция и 2 — защитная функция. Рабочая функция ярче всего проявляется в схеме распределения электроэнергии в многоквартирном доме. Изначально ввод электричества выполняется только с помощью трехфазного тока, который равномерно распределяется по квартире. В качестве примера допустим, что в одном конкретном подъезде имеется 36 квартир. Следовательно, распределение нагрузки должно быть произведено максимально сбалансированно и равномерно: на фазу A подключаем 12 квартир, на фазу В 12 квартир, а на фазу С, естественно, оставшиеся 12 квартир. Как бы не старались проектировщики сбалансировать схему потребления, практика однозначно говорит о том, что достичь баланса и равномерность нагрузки никогда на 100% не удается – кто-то тратит электричества больше, а кто-то меньше. Поэтому и была придумана линия N – рабочий ноль. Основная цель рабочего ноля – восстановить баланс напряжений по фазам, то есть не дать возникнуть перекосу напряжений. К слову, именно внезапное отключение нулевого проводника может привести к тому, что в некоторых квартирах возникнет молниеносный всплеск рабочего напряжения до отметки 380 В. На жаргоне электриков данное явление называют отгоранием или отвалом ноля.

Трехфазная система требует наличие заземления и зануления средней точки рабочих обмоток, соединенных по схеме звезда. Чтобы четко понимать разницу между занулением и заземлением, давайте обратимся к стандартной схеме включения нагрузки к трехфазному источнику питания по схеме Y (звезда). Если мы рассматриваем в качестве нагрузки трехфазный трансформатор, трехфазный асинхронный электродвигатель, трехфазную печь, то система будет функционировать, будучи подключенной с помощью трех проводов с фазами A, B, С и нулевого провода N. По сути, если мы рассматриваем электроустановки на производстве, то наличие четвертого проводника выполняет чисто защитные функции. При пробое изоляции обмоток трехфазного электродвигателя высокий потенциал устремляется на корпус устройства, который находится в прямой гальванической связи с проводом N, то есть рабочим нолем. Следовательно, при таком подключении произойдет короткое замыкание, что вызовет отключение трехфазного автомата защиты.

Какая система надежнее?

Для сравнения можно ознакомиться с несколькими пунктами:

Как показывает практика, нередки случаи обрыва или отгорания нулевого провода в электрощите, что делает зануляющую систему защиты не действующей. В этом случае появляется реальная угроза поражения человека электрическим током. Во избежание подобной проблемы, места коммутации нужно периодически осматривать, что создает определенные неудобства.


Подгоревший нулевой провод в распределительном щитке близок к полному обрыву

  • Заземляющая система избавлена от указанных недостатков, так как РЕ-проводник не участвует в общей работе электропроводки и задействуется только при возникновении утечки, чтобы отвести ток на землю.
  • Устройство зануления требует определенных знаний и навыков работы с электрическими цепями, что в случае их отсутствия также причиняет некоторые неудобства, связанные с необходимостью вызова электрика.

Принимая во внимание изложенное, можно сделать вывод, что система заземления более надежна и безопасна, поэтому лучше использовать ее. Однако в случае отсутствия такой возможности, можно прибегнуть к альтернативному варианту. Запрещается производить зануление непосредственно в розетке путем установки перемычки между нулевым разъемом и заземляющей скобой

Это создает угрозу для человека (поражение электротоком) и для бытовой техники. 

Назначение заземления

Покупая любое электрооборудование, будь то стиральная машина или холодильник он не рассчитан на пожизненный срок службы и в процессе работы как любое другое оборудование может сломаться. Чтобы защитить электрооборудование от ненормальных режимах работы (перегрузка или короткое замыкание) применяются различные защитные аппараты (автоматы, пробки и т.д.)

Но бывают ситуации, когда защитные устройства не реагируют на возникшие повреждения. Одним из таких случаев является повреждение внутренней изоляции и возникновении на металлическом корпусе оборудования высокого напряжения.

В этом случае защита необходима самому человеку, который попадет под напряжение прикоснувшись к поврежденному оборудованию. Для защиты от таких повреждений и было придумано заземление, основное назначение которого — снизить величину этого напряжения.

То есть, основное назначение заземления — снизить напряжение прикосновения до безопасной величины.

Предположим, что у вас дома имеется потолочный светильник, корпус которого не подключен к заземлению. В следствии повреждения изоляции металлическая часть светильника оказалась под напряжением. В тот момент когда вы попытаетесь поменять лампочку вас ударит током, так как прикоснувшись к корпусу вы становитесь проводником и электрический ток будет протекать через ваше тело в землю.

Если же светильник будет заземлен, большая часть тока будет стекать в землю по заземляющему проводу и в момент касания, напряжение на корпусе, будет намного меньше, а соответственно и величина тока проходящий через вас будет также меньше.

Заземлением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей (контуром заземления) которые в нормально состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции.

Также, заземление необходимо для функциональности таких аппаратов как УЗО. Если корпуса электроустановок не будут соединены с землей, то ток утечки протекать не будет, а значит УЗО, не среагирует на неисправность.

Понятие заземления

Прежде чем дать ответ на вопрос, чем отличается заземление от зануления, рассмотрим каждое понятие отдельно. Заземление – это специальное соединение электроустановок с землей. Цель этого соединения является снижение резкого скачка напряжения в электрической сети. Оно используется в той цепи, где нейтраль будет изолирована. Когда будет установлено подходящее заземляющее оборудование, то избыточный ток, который поступает в сеть, будет уходить в землю по отводящим контактам. Сопротивление этой части должно быть относительно низким, чтобы ток был поглощен без остатка.

Также функция защитного заземления электроустановок позволяет увеличить объем аварийного тока замыкания, несмотря на то, что это противоречит его назначению. Заземлитель с большим сопротивлением слабый ток замыкания может не воспринять, только со специальными защитными приборами. В таком случае, когда будет аварийная ситуация, установка будет под напряжением, что может представлять большую опасность для здоровья человека в этом помещении. Назначение защитных электроустановок также рассчитано на отведение блуждающего тока в электрической сети.

Заземлитель является особым проводником, который может состоять из одного или нескольких элементов. Обычно они соединены между собой электропроводящим материалом и заключены в землю, которая поглощает проходящий заряд. В качестве заземляющих проводников может использоваться сталь и медь. По нормам ПУЭ данная мера защиты в обязательном порядке должна делаться в современных жилых домах, а также рабочих помещениях, заводах, в общественных заведениях и других зданиях различного назначения.

В большинстве домов современного образца установлены схемы заземления. Однако их может не быть в старых зданиях. В такой ситуации специалисты рекомендуют заменить проводку трехжильным кабелем с заземляющим проводом, подключив защитную электроустановку. Бывают ситуации, когда нет возможности сделать монтаж полноценного заземляющего контура. В современной электротехнике может использоваться специальное портативное оборудование – переносной заземляющий штырь (шина). Их действие соответствует стандартному заземляющему устройству жилых домов или отводов. Такое устройство имеет хорошее практическое значение, легко подвергается монтажу и переноске, починке, а также имеет широкий функционал.

Функцию заземления могут выполнять несколько самостоятельных групп защитного оборудования. Грозозащитные. Они служат для того, чтобы быстро отводить импульсный высокий заряд от молнии. Зачастую их применение необходимо в разрядниках и современных молниеотводах. Рабочие. Такая группа позволяет поддерживать в нужном режиме работу всех электроустановок при разных условиях (нормальные и аварийные).

Защитные. Данная группа оборудования нужна для предотвращения прямого контакта людей и животных с электрическим зарядом, который возникает в результате механического повреждения фазы в проводе. Они позволяют предотвратить множество несчастных случаев, которые могли бы быть, если проблемы с силовой линией не были замечены своевременно.

Заземлители условно разделены на искусственные и естественные. Искусственные электроустановки представляют собой специальные конструкции, которые делаю специально для того, чтобы увести избыточный ток сети в землю, обеспечив защиту своему дому. Их могут производить на заводе или делаться самостоятельно, используя стальные элементы. Естественными заземлителями является грунт, фундамент под зданием или же дерево возле дома.

Заземление и Зануление: в чем разница?

Как «заземление», так и «зануление» – это термины, используемые при описании электрических установок. Стоит отметить, что зануление уже устарело. Это связано с модернизацией электросетей, что, в свою очередь, влияет на то, что процесс Зануления больше не используется.

О чем это?

Зануление и заземление – это методы защиты от поражения электрическим током в электроустановках. Зануление состоит в соединении электропроводящих частей, таких как металлический корпус, с защитным проводником или защитным нейтральным проводником.

Когда система выходит из строя, она автоматически отключает питание. Зануление можно использовать в установках с максимальным напряжением 500 В в электросети. В такой системе нейтральная точка устройства питания заземлена и защищенные проводящие элементы соединены с нейтральной точкой.

Схема зануления

Заземление, с другой стороны, представляет собой проводник, выполненный из электрического проводника, и соединяет тело, электрифицированное с землей, для его нейтрализации

Заземление выполняется для обеспечения правильной, а также, что очень важно, безопасной работы всех электропроводящих устройств

Схема заземления

Заземление состоит из защитных проводников и защитно-нейтральных проводников. Существует четыре типа заземления. Это: защитное, функциональное, молниевое и вспомогательное заземление. Примером заземления является громоотвод или характерный штифт в вилке бытовых приборов.

В заключение …

  • Зануление соединяет электропроводящие части с защитным проводником
  • Заземление – это провод, соединяющий электрифицированный корпус с землей с целью его безразличия
  • Зануление – это метод, который выходит из употребления, он просто заменяет заземление

zen.yandex.ru/media/yaznal/

Вопросы, возникающие при оформлении систем защиты

Вопрос №1. Можно ли сделать контур заземления под окнами многоэтажного дома и проложить провод в квартиру?

Теоретически это возможно, но при условии, что для этого есть разрешение управляющей компании, сопротивление заземления не превышает 4 Ом, о чем свидетельствует справка из отдела стандартизации, а также подтверждение из управления метеорологии, что устройство не нарушает молниезащиту здания.

Заземлить квартиру в многоэтажке можно, но это сложно оформить документально

Вопрос №2. Можно ли использовать водяной трубопровод для временного заземления, пока не устроено основное?

Однозначно на этот вопрос не возьмется ответить никто. Лучше какое-то время не подключать прибор вовсе, пока не сделается заземление или зануление, но в качестве временной меры подвергать опасности себя и соседей не стоит.

Вопрос №3. Разрешается ли металлическую полосу заземления зарывать плинтусом или укладывать в кабель-каналы?

Можно. Это позволит скрыть неприглядный вид и задекорировать интерьер помещения.

Вопрос №4. Обязан ли электрик из обслуживающей организации по требованию жильцов производить зануление в квартирах старых домостроений, где отсутствует заземление?

Это не является его прямыми обязанностями, но если к вопросу подойти продуктивно и попробовать нанять его, как специалиста, то вряд ли кто-то откажется от дополнительного заработка.

Вопрос №5. В подъездном щитке рабочий ноль выведен из клеммника, соединенного с общим нулем, исходящим из общедомового распределительного щита. Можно ли от свободной клеммы вывести зануляющий провод?

Конечно можно. Это будет то самое расщепление, о котором говорилось в статье. Причем в данном случае оно будет сделано абсолютно верно. Нужно только сделать хороший контакт и проложить провод предельно аккуратно.

В заключение можно сделать вывод: Создать защитную систему можно в любом случае, при любых обстоятельствах. Главное, чтобы она была грамотно и надежно устроена и возложенные на нее функции эффективно выполнялись в полном объеме.

Оцените качество статьи

Нам важно ваше мнение:

Заземление и зануление: отличие друг от друга

Рис 1

Заземление и зануление нужны для отвода напряжения, только происходит это различными способами (Рис 1). В конце статьи приведены схемы подключения TN — C, TN — S, TN — C — S.

Отличие первое – способ утилизации тока

Разница состоит в том, что зануление способствует мгновенному отключению электричества при касании человеком электро шнура или прибора, отводя ток однофазного короткого замыкания на вводной щит, а заземление мгновенно отводит опасное напряжение в почву.

Отличие второе – особенности монтажа

Монтаж заземления и зануления имеет разные степени сложности.

Устройство заземления в частном строении влечет за собой определенные монтажные работы, занимающие в среднем до одного рабочего дня. Приобрести готовые комплекты модульно-штыревого (глубинного) заземления либо выполнить их самостоятельно из допустимых материалов, четко следуя указаниям производителя либо требованиям к заземлению – довольно несложно. Непосредственно заглубление заземлителя можно доверить сервисным службам, имеющим специальное оборудование либо обойтись своими силами, обладая достаточным опытом и физической силой.

Относительно зануления, то сам по себе монтаж контура зануления выглядит нетрудоемким, но не стоит обманываться: при отсутствии должной квалификации электромонтера минимальный промах и незнание могут обернуться бедой.

Отличие третье – защита человека

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), зануление может быть применено только для промышленных установок и не является в полной мере гарантией безопасности. При попадании фазы на открытую часть электроприбора или оборудования, ток никуда не девается. Происходит контакт двух фаз и короткое замыкание. Нейтраль нужна для скорого срабатывания защитного автомата при замыкании, но не для защиты человека от электроудара. Поэтому зануление рекомендуется к использованию на производстве, где при аварии требуется незамедлительное отключение питания.

Отличие четвертое – требования к профессионализму наладчика

Когда организуется зануление, то для того, чтобы верно распознать нулевые точки и подобрать способ защиты, крайне необходимо участие профессионального электрика. А вот грамотно собрать контур заземления и погрузить его в грунт по силам большинству домашних умельцев.

К сожалению, на практике довольно часто можно столкнуться с результатами вопиющей некомпетентности в вопросах зануления и электробезопасности в целом, беря во внимание, как частных наладчиков, так и электриков сервисных служб. А вот типичные и очень опасные ошибки кустарного зануления:

А вот типичные и очень опасные ошибки кустарного зануления:

  • подключение электроприбора с занулением к незануленному щиту;
  • подсоединение заземляющего контакта розетки к «нулевому» автомату;
  • установка в розетке перемычки, соединяющей нулевой и защитный контакты;
  • выполнение зануления в двухпроводной системе и др.

Типы систем заземления

Вы замечали, что нулевой провод в трёхфазном кабеле имеет меньшее сечение, чем остальные? Это вполне объяснимо, ведь на него ложится не вся нагрузка, а только разница токов между фазами. Хотя бы один контур заземления в сети должен быть, и обычно он находится рядом с источником тока: трансформатор на подстанции. Здесь система требует обязательного зануления, но при этом нулевой проводник перестаёт быть защитным: что бывает, если в ТП «отгорел ноль», знакомо многим. По этой причине заземляющих контуров по всей протяжённости ЛЭП может быть несколько, и обычно так оно и есть.

Конечно, повторное зануление, в отличие от заземления, вовсе не обязательно, но зачастую крайне полезно. По тому, в каком месте выполняется общее и повторные зануления трехфазной сети, различают несколько типов систем.

Разница между заземлением и занулением

В системах под названием I-T или T-T защитный проводник всегда берётся независимо от источника. Для этого у потребителя устраивается собственный контур. Даже если источник имеет свою точку заземления, к которой подключен нулевой проводник, защитной функции последний не имеет. Он с защитным контуром потребителя никак не контактирует.

Системы без заземления на стороне потребителя более распространены. В них защитный проводник передаётся от источника потребителю, в том числе и посредством нулевого провода. Обозначаются такие схемы приставкой TN и одним из трёх постфиксов:

  1. TN-C: защитный и нулевой проводник совмещены, все заземляющие контакты на розетках подключаются к нулевому проводу.
  2. TN-S: защитный и нулевой проводник нигде не контактируют, но могут подключаться к одному и тому же контуру.
  3. TN-C-S: защитный проводник следует от самого источника тока, но там всё равно соединяется с нулевым проводом.

Ключевые моменты электромонтажа

Итак, чем вся эта информация может быть полезна на практике? Схемы с собственным заземлением потребителя, естественно, предпочтительны, но иногда их технически невозможно реализовать. Например, в квартирах высоток или на скальном грунте. Вы должны знать, что при совмещении нулевого и защитного проводника в одном проводе (называемом PEN) безопасность людей не ставится в приоритет. А потому оборудование, с которым контактируют люди, должно иметь дифференциальную защиту.

И здесь начинающие монтажники допускают целый ворох ошибок. Неправильно определяя тип системы заземления/зануления и, соответственно, неверно подключают УЗО. В системах с совмещённым проводником УЗО может устанавливаться в любой точке, но обязательно после места совмещения. Эта ошибка часто возникает в работе с системами TN-C и TN-C-S. А особенно часто, если в таких системах нулевой и защитный проводники не имеют соответствующей маркировки.

Разница между заземлением и занулением

Поэтому никогда не используйте жёлто-зелёные провода там, где в этом нет необходимости. Всегда заземляйте металлические шкафы и корпуса оборудования, но только не совмещённым PEN-проводником. На нём при обрыве нуля возникает опасный потенциал. Это необходимо делать защитным проводом PE, который подключается к собственному контуру.

Кстати, при наличии собственного контура на него выполнять незащищённое зануление очень и очень не рекомендуется. Если только это не контур вашей собственной подстанции или генератора. Дело в том, что при обрыве нуля вся разница асинхронной нагрузки в общегородской сети проследует в землю через ваш контур, раскаляя соединяющий провод.

   Защитное заземление. Чем опасно самостоятельное выполнение заземления?

   Принцип работы заземления для зданий по системе ТN-C, TN-S и TN-C-S.

   Заземление дома. Монтаж контура заземления!

   Контур заземления. Заземление и зануление на объектах.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

Заземление и зануление их принципиальное отличие и что лучше использовать в доме

Наверняка большинство из вас слышало про такое понятие как зануление и тем более про защитное заземление. А вы знаете, чем они отличаются и что лучше использовать в доме? Если нет, то в этой статье я вам объясню принципиальное отличие этих двух систем и поведаю что желательно использовать в вашем доме.

В чем же различие

Защитное заземление предназначено для предотвращения попадания человека под опасные значения тока при возникновении утечки. Проще говоря, если на корпусе электрического прибора появится ток, то он будет сразу уходить на землю и человек, прикоснувшийся к такому прибору, не будет поражен током.

Причем реализовать заземление можно собственноручно и без серьезных финансовых затрат. Ведь достаточно взять сварочный аппарат, лопату, несколько арматур, полосу металла и медный провод. И ваш контур будет готов. После этого соединяем его с трех проводной сетью вашего дома и все, защита обеспечена.

А зануление представляет собой соединение земли с рабочим нулем. В случае такого же пробоя изоляции вызывает короткое замыкание и вследствие этого отключение защитных автоматов.

А выполнить зануление в доме без вызова специалиста, оный просчитает и выберет специальную точку, просто невозможно.

Для наглядности внимательно рассмотрите схему, на оной показано отличие зануления и заземления в простой форме.

Что выбрать для дома

Здесь я скажу и обозначу свою позицию: я категорически против использования зануления, так как этот метод – это потенциально отложенная опасность. Ведь если вы даже будете очень тщательно и регулярно проверять целостность нуля, все равно есть вероятность, что в результате непредвиденных обстоятельств будет поменяна фазировка и ноль окажется фазой. В таком случае абсолютно все электроприборы, воткнутые в сеть, окажутся под напряжением, а это может привезти к очень плачевным последствиям.

Так же может произойти обрыв нуля, и в этом случае система окажется недееспособна, вновь вы будете под угрозой поражения электрическим током.

Защитное заземление в этом плане на несколько порядков надежнее и будет достаточно проводить ревизию болтового соединения не чаще одного раза в год. И на долгие годы вы будете обеспечены надежной защитой.

zen.yandex.ru/media/energofiksik/

Заземление и зануление, в чем разница?

Заземление. Контур монтируется отдельно, вне зависимости от способа подключения рабочего энергоснабжения. На противоположном конце (от электроустановки) подключается заземляющее устройство. От него должен быть проложен проводник с надежным контактом. Этот проводник соединяется с корпусом электроустановки.

Как правило, в домашних условиях отдельного контакта на корпусе электроустановки не предусмотрено. Сетевой кабель имеет три жилы: фаза, ноль и «земля». Рабочее заземление подключено к соответствующей контактной группе в электрической розетке. При подключении электроприбора, происходит одновременное соединение с питающими контактами и «землей».

Важно! Такой способ подключения является единственно возможным с точки зрения безопасности. Зануление

Система электропитания имеет фазные и нулевые проводники. В случае однофазного питания (традиционные 220 вольт в нашей розетке), это нулевой провод от ближайшей трансформаторной подстанции. Он имеет непосредственный контакт с реальной «землей», в непосредственной близости от трансформатора. Такой вывод называется глухозаземленным

Зануление. Система электропитания имеет фазные и нулевые проводники. В случае однофазного питания (традиционные 220 вольт в нашей розетке), это нулевой провод от ближайшей трансформаторной подстанции. Он имеет непосредственный контакт с реальной «землей», в непосредственной близости от трансформатора. Такой вывод называется глухозаземленным.

При организации трехфазного питания – нулем будет являться нейтральный вывод трансформатора. Принцип подключения такой же. Нейтраль имеет непосредственный контакт с «землей» в пределах трансформаторной подстанции.

Заключение по теме

Подводя итог всему вышесказанному, можно отметить, что заземление и зануление отличаются друг от друга принципом работы и применяемыми дополнительными защитными устройствами, которые приходится настраивать под определенные условия эксплуатации. То есть, в чем их разница, стало понятным. Как показывает практика, заземление в чистом виде – идеальный вариант в современных условиях. Конечно, приходится дополнительно выделять деньги на приобретение УЗО или дифференциальных автоматов, но это стоит того. Безопасность еще никто не отменял, тем более гарантированную безопасность.

Чем отличается заземление от зануления простыми словами

При монтаже электросетей в помещениях разного назначения обязательно должна быть предусмотрена защита, предотвращающая возможное поражение человека током. И для этого используется заземление и зануление. Причем далеко не все знают, в чем их разница. Ведь обе они обеспечивают безопасность использования электрических приборов.

По сути, эти два понятия во многом схожи, из-за чего их часто путают, но выполняют они свои функции по-разному. Поэтому постараемся разобраться, что в них общего и чем отличаются.

Заземление

Начнем с разбора каждой системы по отдельности.

Так, заземление – это преднамеренное соединение электрической сети, прибора или оборудования со специальной конструкцией, закопанной в землю посредством нулевого проводника.

По сути, это единая система, соединяющая между собой токопроводящие элементы приборов и оборудования (к примеру, их корпусы), подсоединенные к ним провода, и штыри, закопанные в землю (контур).

Благодаря высокому сопротивлению контура при касании фазного провода на корпус в случае пробоя, большая часть напряжения уходит в землю, и хоть потенциал все же будет оставаться на корпусе, но его значение будет значительно сниженным и неопасным для человека.

Международный стандарт, разработанный МЭК, включает в себя несколько систем заземления, различия между которыми сводится к разным видам заземления источника питания (генератора или трансформаторной подстанции), и заземления открытых участков сети, приборов.

В стандарт входит три системы – TN, TT и IT.

Первая буква индекса указывает на тип заземления источника (T – «земля), получается, что в первых двух системах трансформаторная подстанция подключается к заземляющему контуру.

Что касается третьей (IT), то у нее источник питания заизолирован, либо же подключен к прибору, обеспечивающему высокое сопротивление (I – изоляция).

Вторая буква индекса указывает на тип заземления открытых участков сети. В системе TN (N — нейтраль) эти участки соединены с нейтральным проводником источника, подключенного к заземляющему контуру (глухое заземление нейтрали).

Для соединения оборудования и приборов используются рабочий (N) и защитный (PE) нулевые проводники.

Что касается двух других систем – TT и IT, то второй буквенный индекс указывает на то, что открытые участки сети, оборудование и приборы заземляются своим отдельным контуром.

Читайте также:

В свою очередь система TN делится на подсистемы, их три – TN-C, TN-S, TN-C-S.

Различия между ними сводятся к использованию разных защитных проводников, которыми потребители соединяются с нейтралью источника.

В подсистеме TN-C используется объединенный проводник (PEN), совмещающий в себе и рабочий, и защитный «нуль». Эта подсистема является уже устаревшей, поэтому при укладке новых электросетей она не используется.

Подсистема TN-S отличается тем, что у нее рабочий и защитный «нули» — это разные проводники. То есть, к нейтрали подключается N-проводник, а к заземляющему контуру – PE-проводник, хоть они совмещены на источнике питания.

Третья подсистема – TN-C-S является промежуточным звеном между первыми двумя подсистемами. У нее от нейтрали отходит PEN-проводник, то есть нулевые проводники объединены, но на определенном участке сети они разделяются и к потребителям подходит отдельно рабочий и защитный «нули». После разделения защитный «нуль» дополнительно заземляется.

Более подробно о системах заземления, их достоинствах и недостатках можно почитать здесь https://elektrikexpert.ru/sistemy-zazemlenij.html.

Требования, выдвигаемые заземлению достаточно серьезные. Ведь оно должно обеспечить отвод опасного напряжения с прибора или оборудования в случае пробоя.

Заземление в обязательном порядке делается для сетей, в которых напряжение выше 42 В переменного тока или 110 В – постоянного тока.

Поэтому при проектировании должны правильно подбираться части сети и оборудования, которые подлежат обязательному заземлению, осуществляться контроль за тем, чтобы заземляющая цепь нигде не прерывалась.

Серьезно подходят и к выбору проводников, их сечение должно обеспечивать соответствующую пропускную способность.

Все требования, которые выдвигаются системам заземления прописаны в ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Здесь можно подробнее узнать, как сделать заземление в частном доме.

Зануление

А теперь по занулению. В определении этого термина указывается, что зануление – преднамеренное соединение токопроводящих, но не находящихся под напряжением, элементов приборов и оборудования с глухозаземленной нейтралью (трехфазные трансформаторы), выводом источника тока (однофазный трансформатор), средней точкой источника, подающего постоянный ток.

То есть, корпус любого прибора, подключенного к сети, должен быть дополнительно соединен с нейтралью источника питания.

Для систем TT и IT зануление не применяется, поскольку для заземления потребителей используется отдельный контур.

Читайте также:

Для создания зануления используется нулевой защитный проводник (PE), который соединяется с нейтралью источника.

Но в ПУЭ сразу же дается пояснение, что в качестве защитного проводника может использоваться и рабочий (N), что подразумевает, что для создания зануления может использоваться и PEN-проводник.

В чем их отличие?

Получается, что зануление, по сути, это то же заземление, сделанное по системе ТN, но если рассматривать более подробно, то разница между ними есть.

Первое, это то, что при заземлении совмещенный нулевой PEN-проводник (системы TN-C и TN-C-S) и PE-проводник (система TN-S) выступают в качестве посредника между приборами и заземляющим контуром трансформатора.

То есть, имеется источник питания, возле которого закопан контур и вместе они соединены.

Проводка от источника идет на потребитель (помещение), где она разветвляется, чтобы обеспечить запитку всех электроприборов и оборудования.

Чтобы заземлить эти приборы (обеспечить защиту), используется та же проводка, а именно нулевые проводники, и контур трансформатора.

Читайте также:

А вот при занулении выполняется соединение не с контуром, а непосредственно с нейтральным проводником трансформатора.

А поскольку в обоих случаях используется один проводник — нулевой (в совмещенном – PEN-проводник, в разделенном – РЕ-проводник), то в конструктивном плане заземление и зануление – одно и то же.

Второе, каждый из них работает по-разному, хоть и конструкция – одинакова.

В случае с заземлением, при появлении опасного потенциала на незакрытых участках сети, он будет отводиться в землю посредством заземляющего контура, обладающего высоким сопротивлением.

Зануление же работает с точностью до наоборот. При соприкосновении фазы с корпусом, подключенным к нулевому проводнику, происходит резкое возрастание силы тока в следствие малого сопротивления, то есть происходит короткое замыкание, в результате которого срабатывают автоматические выключатели, устройства защитного отключения, либо же плавятся предохранители.

Вот и получается, что заземление и зануление в техническом плане – одно и то же, но обеспечивают они защиту по-разному.

В целом же, обе они направлены на обеспечение максимальной защиты человека от возможного поражения электрическим током при пробое фазы на нуль, и дополняют друг друга.

Особенности создания заземления и зануления

Теперь о том, как все выглядит на деле. При создании подсистемы TN-C-S совмещенный нулевой проводник (PEN) тянется от трансформатора к помещению.

В вводном распределительном устройстве (ВРУ) происходит разделение его на N и PE-проводники. На конечный потребитель при этом доходит три провода – фаза, рабочий и защитный нули.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Как заземлить стиральную машину.

При подключении прибора получается, что посредством PE-проводника он соединяется с PEN-проводником, который является и соединителем с заземляющим контуром, и глухозаземленной нейтралью.

Примерно то же происходит и в подсистеме TN-S с той лишь разницей, что заземление и зануление осуществляется разделенными нулевыми проводниками.

То есть в этих двух подсистемах создавая заземление, автоматически выполняется и зануление.

А вот в системе TN-C этого не происходит. Дело в том, что в ней используется PEN-проводник, который не расщепляется на вводе.

Получается, что к конечному потребителю доходит только два провода – фаза и рабочий ноль, а защитного РЕ-проводника – нет, по сути, конечный потребитель не заземлен.

Поэтому и создается зануление – соединение корпусов потребителей с нулевым рабочим проводником.

Если в вышеуказанных подсистемах создавая заземление сразу же появляется и зануление, то в этой его приходится создавать отдельно.

В данном случае зануление является альтернативой заземлению, чтобы обеспечить хоть какую-то защиту.

Поэтому TN-C считается устаревшей, поскольку она не обеспечивает должную безопасность.

Часто возникает вопрос – зачем вообще нужно зануление, ведь заземления считается более безопасной системой.

Моделируем ситуацию: произошел пробой фазы на корпус. Заземление обеспечило отвод большей части напряжения в землю, но часть его все же осталась на корпусе, при этом произойдет повышение значения тока, хоть и незначительно.

Это не опасно для человека, но может привести к неприятным последствиям. Поскольку из-за отсутствия зануления не произойдет сильного скачка тока, то защитные средства просто не сработают, и поврежденный участок не отключиться.

Читайте также:

В результате возможно повреждение оборудования или участка электросети, возникновение пожара.

Получается, что зануление и заземление дополняют друг друга, первый делает отключение поврежденного участка цепи, а второй нейтрализует негативные последствия возникшего КЗ в сети, обеспечивая максимально возможную защиту от поражения электрически током.

Часто указывается, что в системах TN-S и TN-C-S зануление не делается. И это так, но только частично. Ведь согласно изложенному, создавая заземление, делаем сразу и зануление. И только у TN-C зануление – отдельный вид работ.

Отсюда можно сразу и судить, где используется зануление, а где нет. Присутствует оно везде, где используется система TN. Но если в старых постройках его приходилось создавать отдельно, то в новых зданиях оно делается в процессе монтажа заземления.

Читайте по теме — способы защиты электроприборов от поломки.

Зануление: особенности, системы, рекомендации

Зануление – это мера предотвращения поражения человека электрическим током, заключающаяся в объединении проводников установки, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с нейтралью.

Основные термины и определения

Зануление принято называть защитным, чтобы однозначно отличить среди иных проводников. В электротехнике трёхфазных цепей принято нейтралью называть участок цепи, действующие напряжения на котором относительно внешних обмоток равны. При уравнивании потенциала с землёй ток здесь в нормальном режиме не течёт. Это касается питающей стороны источника (трансформатор подстанции), потребителей (двигатели). Заземлённая нейтраль носит название нулевой точки. Отсюда происходит термин, рассматриваемый топиком.

Способы зануления сильно зависят от обустройства сети. Однофазная или трёхфазная, как проведено заземление. Согласно последнему фактору принято выделять три вида систем. Согласно традиции международным комитетом МЭК они помечаются латинскими буквами:

  1. TN;
  2. TT;
  3. IT.

Система зануления

Интерес представляет вторая буква:

  • N подразумевает, что проводящие части установки, не находящиеся в нормальном режиме под током, занулены через защитный (выделенное заземление) или рабочий проводник. В первом случае отрезок провода направленно используется для целей безопасности, во втором – служит для замыкания цепи на грунт (в районе трансформатора), как, допустим, в сети TN-C.
  • T – показывает наличие заземления частей установки, в нормальном режиме под током не находящихся, но возможных источников опасности в случае аварии. Отличие от зануления, помеченного литерой N: N считается нейтралью, пропускающую крайне малый ток на землю. Если корпус трёхфазной установки непосредственно завести на контур, скажем, громоотвода, при выносе потенциала ток (и опасность) сильно возрастают.

Для однофазных цепей разность между занулением и заземлением нивелируется в силу очевидных причин. Но! В масштабе жилого дома сохраняется. Многоэтажку рассматривают как трёхфазную электрическую установку. Следовательно, требуется продолжать рассмотрение ситуации, ведь возникает ряд способов организации заземления и зануления. Это видно на практике, когда авторы топиков пытаются объяснить, что такое TN-C, TN-S, TN-C-S.

Что такое TN-C, TN-S и TN-C-S

Буква C означает, что защитный и рабочий проводник объединены. Подобная система хороша для трёхфазного оборудования, а зануление возможно всегда, уберегая от неприятностей. В интернете пишут, мол, отсталая и плохая система, что в корне неправильно. Для трёхфазного оборудования это хорошая и правильная система, зануляя корпус и прочие проводники, мастер заранее разгружает цепи заземления, одной из которых нечаянно способен стать человек. Что снижает закономерно риск несчастных случаев.

Плохи системы TN-C исключительно для импортной техники, по тривиальной причине: входные фильтры бытовой аппаратуры предназначены для работы с отдельными защитными проводниками. Полагается так для защиты сети от помех. Зануление по системе TN-C или TN-C-S решает часть сложностей, но нарушает симметрию фильтров, что негативно сказывается на качестве работы. Импортная аппаратура (львиная доля) рассчитана на работу в TN-S. Главное отличие подхода:

  1. Предполагается, что в местной сети нет трёхфазных потребителей. Следовательно, зануление корпуса не несёт особого физического смысла. Оно эквивалентно заземлению.
  2. Защитные (дифференциальные) автоматы построены так, что улавливают разницу между токами фазного и нулевого проводника. Следовательно, любая утечка на землю локализуется, питание отключается.

Для адаптации описанной системы на уровне советских TN-C решили доработать старое под TN-C-S. Теперь любая утечка идёт на нейтраль посредством контура громоотвода, но автомат дифференциальной защиты ставится в цепи рабочего нулевого проводника. Авария неизменно замечается. Дополнительным плюсом использования системы TN-C-S становится возможность включения в цепь трёхфазных потребителей (двигатели лифтов, например) по старой испытанной схеме. Главный минус уже назван: нарушение правильного режима работы входных фильтров импортной аппаратуры.

Единственное различие TN-S и TN-C-S: в районе громоотвода защитный нулевой провод (заземление) объединён с рабочим (приходящим от подстанции). Если хочется перейти полностью на европейский стандарт, требуется просто исправить указанный момент. Провод от подстанции к местному контуру заземления, закопанному в районе подвала, не подключать. Способна нарушиться работа трёхфазного оборудования, в том плане, что становится потенциально реализуемой опасная для человека ситуация выхода напряжения на корпус. Работа электроустановки при этом (с высокой вероятностью) не нарушается. Следовательно, авария останется незамеченной, пока установки не коснется человек с вытекающими отсюда последствиями.

Системы заземления и зануление

Буква T, стоящая на первом месте, означает, что рабочий проводник заземлён, I – что изолирован от грунта. Последнее часто применяется, к примеру, в системах сверхнизкого безопасного напряжения. Такие используются (по ГОСТ Р 50571.11) в ванных комнатах и прочих сходных по назначению помещениях. Речь идёт сейчас о разделительном трансформаторе, ни одна точка вторичной обмотки прибора не заземляется (в противном случае теряется смысл использования указанной меры защиты).

Несложно понять, что для решения практических задач требуется изучить теорию. Это видно на приведённом примере с ванной комнатой. У электриков имеются типичные ошибки, но в контексте обзора рассматриваются системы заземления, тесно связанные с занулением. Системы с изолированной нейтралью IT некогда считались доминирующими в Европе. Зануление в этом случае не применяется. Либо на стороне источника, не имея отношения к потребителю.

Потребность в заземлении возникла в десятилетия, когда активно развивались радиовещание и телевидение. Оказалось, что без соединения экрана с грунтом часть волн проходит сквозь щит. А это помехи и большие потери энергии. Следовательно, приборы на стороне потребителя стали нуждаться в заземлении (и занулении). Помимо прочего, когда радиоволна (включая частоты сети 50 Гц) выходит в эфир, человек, подвергшийся её влиянию, получает урон здоровью.

Различие между системами

Местное заземление (глухозаземленная нейтраль) возможно лишь, когда нагрузка по фазам симметрична. Тогда на грунт идёт лишь малый ток. В случае многоэтажек о симметрии нет речи, соседи не станут договариваться о совместном включении первых приборов и выключении вторых. Слишком дорого замыкать контур питающего трансформатора через почву. Это привело бы к потенциально опасным ситуациям (см. шаговое напряжение), увеличив потери на порядки. В результате возникает необходимость в нейтрали: типичный случай, когда по столбу идут 4 провода, лишь три – фазные.

Особое внимание обращается на зануление микроволновых печей. Для осуществления этой меры в домах с системами TN-C (подавляющее число домов, построенных в СССР) следует на боковой лепесток розетки выводить нейтраль. Чтобы правильно выполнить операции, рекомендуется использовать индикаторные отвёртки. Дома, отстроенные в предыдущую эпоху, дооборудуются ветками заземления. И система превращается в TN-C-S. Нередко люди не понимают смысла этой меры и оттого встречаются неправильные трактовки. Вкратце: нейтраль трёхфазной сети на входе в здание объединяется электрически с закопанным в грунт контуром громоотвода. Отсюда и начинается местная ветка заземления, разведённая по квартирам.

В топике про защитное заземление обсуждалось, чем от упомянутой меры отличается зануление (необходимое постоянно). Нейтраль электрически объединена со всеми фазами, здесь циркулируют токи возврата. На грунт уходит лишь часть, причём при дисбалансе. Заземление без зануления опасно. Этим объясняется наличие системы TN-C-S в противовес TN-S. В последней защитный и рабочий нулевые проводники разделены по всей длине. Если не предполагается использовать трёхфазные установки, хорошо, в противном случае случится уже рассказанное (см. защитное заземление).

Во избежание присутствия опасного потенциала на корпусе оборудования в районе громоотвода требуется объединение с нейтралью. Металлические части, за которые гипотетически может взяться человек, заземлены накоротко: преимущественно трубы. Наличие защитного проводника, объединённого с нейтралью в районе громоотвода или местного отдельного контура, вкопанного в землю (вместо прямого заземления) уменьшает ток в указанной ветке и дополнительно предохраняет человека, если по неизвестной причине не сработают автоматы защиты.

Что требуется занулять, и что занулять нельзя

В бытовых целях не рекомендуется занулять все, что раньше заземлялось через трубы: чугунные ванны, металлические раковины, смесители. Известна история Задорнова, как душ бился током при включённом телевизоре. Некий умник решил при выполненном занулении корпуса ещё и заземлить. Допустим, трубы заведены на нейтраль. При включении прибора ток поделится между рабочим нулевым проводником и заземлёнными трубами. Часть тока прошла через Задорнова, подведённая струёй воды.

Одновременное зануление и заземление эффективно исключительно для трёхфазных цепей. Причём при симметричной нагрузке по каждому плечу. Что касается уравнивания потенциалов всех металлических предметов на кухне, в ванной, уборной, лучше для этих целей применять заземление. В случае металлических труб достаточно указанные предметы соединить медным проводом. Нейтраль сюда заводить не нужно в связи с описанными особенностями работы однофазной цепи.

Упомянем о случае зануления корпуса микроволновой печи. Большого потенциала в рабочем режиме здесь не предвидится, как в случае со стиральной машиной. По ГОСТ Р 50571.11 одной из мер защиты выбирается дифференциальный автомат. При ударе током оборудование окажется выключенным. Параметры дифференциального автомата защиты заранее рассчитаны так, чтобы не случилось вреда. ГОСТ оговаривает минимальный ток срабатывания и прочие физические величины.

Нелишне напомнить, что через трубы и прочие коммуникации ничего занулять или заземлять нельзя. Но указанные конструкции допустимо защищать. На производстве это требование обязательное, для предотвращения описанных выше случаев ставят автоматы, отключающие сеть в случае неисправности.

в чем разница, технические требования

Без электричества быт современного человека значительно усложняется. При этом кроме удобства следует особое внимание уделять безопасности использования бытовой техники. Для этого предусматривается защита от случайного поражения электрическим током: зануление и заземление. В чем разница между данными способами защиты предлагаем разобрать вместе.

Заземление и зануление бытовой техники выполняется в процессе установки

Читайте в статье

Введение — основные требования к электробезопасности

Чтобы в процессе эксплуатации бытовой техники не возникало трудностей, следует придерживаться определенных правил:

  1. Не вытягивать вилку из розетки за шнур. Ее вынимают, крепко удерживая пальцами, чтобы исключить поражение электрическим током.
  2. Не дотрагиваться до выключателей электроприборов влажными руками.
  3. Стоит отказаться от преднамеренного использования ламп большей мощности, чем это заявлено производителем.
  4. При появлении признаков короткого замыкания (искр или характерного треска) приступать к ремонтным работам можно только после отключения электроприбора от розетки.
  5. Знать месторасположение автомата, с помощью которого можно обесточить квартиру или дом.
  6. Четко придерживаться рекомендаций производителя по эксплуатации и обслуживанию бытовой техники. Если указано, что прибор нельзя оставлять без присмотра, после включения его в розетку, кто-то должен постоянно находиться около него.
Эксплуатация бытовой техники должна быть безопасной

Что такое заземление: принцип работы и устройства

Если говорить о том, что такое заземление, то это специальная металлическая конструкция, с помощью которой электроприборы соединяются с землей. Благодаря его наличию удается свести к минимуму заряд, который может получить человек при случайном прикосновении к оборудованию, находящемуся под напряжением. При случайном повреждении изоляции ток из-за меньшего сопротивления заземляющей части «уходит» в землю.

Заземление обязательно для частного дома

Внимание! Актуально для приборов с изолированной нейтралью.

При наличии заземления искусственно повышается величина аварийного тока замыкания. Благодаря этому срабатывание защитного устройства происходит в тот момент, когда под напряжение попадает нетоковедущие части.

Заземление в частном доме

После того, как разобрались с тем, что такое защитное заземление, предлагаем познакомиться с занулением.

Что такое зануление: принцип работы и устройства

Данный тип защиты актуален для квартир, в которых не предусмотрено традиционное заземление, либо его характеристики не отвечают современным требованиям. Что такое зануление? Это система, элементы которой подсоединены к металлическому корпусу либо деталям, не проводящим ток при нормальном режиме работы.

Зануление подключают к нейтрали. Такое исполнение позволяет гарантировать, что при повреждении изоляции и выходе тока на корпус прибора произойдет короткое замыкание, из-за которого сработают УЗО и автоматические выключатели.

Внимание! Используя защитное зануление, следует обязательно монтировать автоматы и УЗО.

В процессе эксплуатации проверка положения провода нейтрали является обязательным условием. При большом значении силы тока под напряжением окажется вся бытовая техника.

Зануление используется в квартирах

Зануление и заземление: в чем разница между этими способами защиты

Из определения заземления и зануления понятно, чтобы обе системы предназначены для защиты от поражения электрическим током. Однако для обеспечения достаточно уровня безопасности следует более детально разобраться с тем, чем отличается заземление от зануления. Это позволит определиться с возможной областью использования каждой системы и ее особенностями.

Безопасное подключение предполагает надежную защиту

Чем отличается заземление от зануления?

Сразу стоит отметить, что обе системы призваны обеспечить безопасность эксплуатации электроустановок. Принципиальное отличие заключается в принципе работы и установке. При появлении напряжения на рабочей поверхности заземление быстро уводит электрический ток в землю, тем самым защищая человека.

Зануление напряжение не снижает. Оно разрывает участок цепи. Способ защиты выбирается в зависимости от вида подключаемого электрооборудования, а также его месторасположения.

При внештатной ситуации сработает автомат

Когда применяется заземление?

Область применения данного способа защиты тесно связано с тем, для чего нужно заземление. Его используют для предотвращения поражения электротоком. Заземлителями могут быть естественные конструкции или специальный заземляющий контур. Последний вариант предпочтительней.

В частных домах заземляющие системы объединяют с молниезащитой. Однако специалисты рекомендуют монтировать системы отдельно, так как при попадании молнии проводка может стать источником опасности, вызвав выход электроприборов из строя.

Заземления способно защитить бытовую технику от выхода из строя

Когда применяется зануление?

Где используется защитное зануление? Это подходящий вариант для жилого сектора. В промышленном комплексе такой вариант защиты используется только совместно с заземлением. Превышение напряжения выше допустимого опасно для человека и способно вызвать отключение оборудование. Защитная автоматика в этом случае сможет мгновенно обесточить участок цепи. Если планируется использовать оборудование, работающее от сети 380 В, использование зануления является обязательным.

Система своевременно обесточит систему электроснабжения

Основные технические требования к занулению и заземлению

Месторасположения защитных устройств определяют на этапе монтажа электропроводки. При этом обязательно учитываются требования к заземлению и к занулению:

  • Если мощность установки не превышает 1000 Вт, и она имеет глухозаземленный нулевый проводник, зануление предусматривается обязательно;
  • При использовании трансформатора с напряжением 380 В, к системе подключается только один потребитель энергии;
  • В установках мощностью более 1000 Вт производится заземление нулевого провода, чтобы обеспечить эффективную защиту в случае пробоя тока.

Внимание! Если используется техника с напряжением более 1300 В, заземление и зануление выполняется в обязательном порядке.

О безопасности следует позаботиться заранее

Заземляющее устройство – что это: будет интересно каждому

Заземляющее устройство – это система, включающая непосредственно заземлитель и заземляющие проводники, которые используются для соединения бытовой техники с заземлителем. Заземляющие устройства принято разделять на следующие типы:

  1. Рабочий, позволяющие обеспечить бесперебойную работу оборудования;
  2. Защитный. Обеспечивает безопасную работу приборов;
  3. Грозозащитный, позволяющий отвести разряд молнии в молниеотвод или разрядник.

Также заземление принято делить на:

  • Искусственное, изготавливаемое специально для защиты от напряжения. Состоит из металлических стержней и провода, труб некондиционного типа, стальных уголков. Специалисты рекомендуют выбирать стальные полосы или уголки толщиной минимум 4 мм, пруты диаметром от 10 мм и длиной более 10 м;
  • Естественное. Такие металлические конструкции изначально изготавливались для других целей, но могут использоваться для защиты от напряжения. Тем, кто впервые столкнулся с понятием естественный заземлитель, что является определением данного термина – будет интересно. Сюда относятся изделия из железобетона, трубопроводы, осадные трубы. Исключение составляют системы, предназначенные для транспортировки газа и горючей жидкости.
Заземляющее устройство может быть в виде полосы

В условном обозначении к заземляющему устройству можно определить его тип. Первая буква показывает:

  • Т – источник питания соединяется с землей напрямую;
  • I – токоведущие элементы изолируются от земли.

Второй символ в условном обозначении показывает:

  • Т – открытые детали, находящиеся под напряжением, должны быть заземлены, независимо от их связи с грунтом;
  • N – открытые части, находящиеся под напряжением, защищаются от источника питания через глухозаземленную нейтраль.

Буквы, следующие в условном обозначении через тире после N, отражают характер связи и метод обустройства проводников:

  • S – защиту РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполняют раздельными проводами;
  • С – защита выполнена одним проводом.

Основные способы устройства заземления

Конструктивное исполнение устройств может существенно отличаться. При выборе подходящего варианта следует обязательно учитывать, как работает заземление. Система не должна бояться негативного воздействия внешней среды. Выбор может быть сделан в пользу одной из следующих конструкций:

  • Кольцевой, когда элементы системы располагаются вокруг дома, образуя своеобразное кольцо;
  • Фундаментальной. Такой тип может быть выбран на начальном этапе строительства, поэтому его планировка прорабатывается наиболее тщательно с учетом всех нюансов. Элементы, к которым будут крепиться токоотводящие металлические проводники должны выступать за контуры возводимого строения;
  • Глубинной. Метод, не предъявляющий особых требований. Однако при его устройстве следует обязательно учитывать особенности почвы на участке, чтобы определиться с оптимальной глубиной залегания электропровода. При выполнении работ своими силами такой тип наиболее предпочтителен, так как отличается доступностью и простотой монтажа.
Глубинный тип самый простой и доступный

Статья по теме:

В этом материале пойдет речь о том, как сделать заземление в частном доме своими руками. 220В – стандартное напряжение в сети, и мы подробно обсудим, как сделать так, чтобы оно не причинило вреда ни людям, ни бытовой технике.

Преимущества и недостатки зануления в квартире

Такого защитного устройства бывает недостаточно, чтобы защитить человека от поражения электрическим током. Оно не так эффективно, как заземления, однако, несмотря на это зануление в квартирах используется повсеместно. Его монтаж позволяет позаботиться о своевременном отключении конкретного участка цепи, на котором произошло короткое замыкание. Для правильной установки защиты следует обладать определенными знаниями. Этот стоит учитывать при самостоятельном выполнении работ.

К недостаткам зануления следует отнести:

  • низкий уровень безопасности при прямом соприкосновении к токоведущим частям;
  • возможность ошибки при подключении электрооборудования, которая приведет к тому, что корпус бытовых приборов окажется подключенным к фазе;
  • в случае перегорания одного предохранителя при коротком замыкании не произойдет полного отключения сети;
  • велик риск возгорания из-за токов короткого замыкания, токов утечки или искр, образующихся при замыкании на корпус.

Разобравшись с тем, что такое заземление и зануление, будет проще защитить себя и свою семью от случайного поражения электрическим током. Делитесь в комментариях, какой способ защиты используется в вашем доме и почему.

В каких случаях используется «зануление», а в каких «заземление»?

Заземление и зануление – обеспечения безопасности людей, работающих с электроустановками и сетями, пользующихся бытовыми или промышленными приборами, работающими от электричества. Любая авария таких устройств, связанная с нарушением изоляции, грозит попаданием опасного напряжения на оголенные токопроводящие части корпуса.
Эффективная защита возможна при четком понимании физического смысла и сути «земли» и «ноля», правильном использовании их на практике.

Термины, определения


Чтобы исключить разную трактовку понятий «ноль» и «земля», нужно обратиться к установленным нормам и принятым стандартам. Проектирование, монтаж и эксплуатация отражены в основном руководящем документе энергетика – Правилах Устройства Электроустановок (ПУЭ). Глава 1.7 первого раздела содержит полные сведения о заземлителях, заземляющих защитных проводниках, системах и схемах. Раздел 3 описывает схемы защиты и автоматики. Седьмой раздел указывает как оборудуются сети, в том числе в общественных и жилых помещениях.

Заземлитель – искусственно сделанный из проводящих элементов контур, находящийся в непосредственном контакте с землей.

Нейтраль – точка соединения вместе одного из концов всех фазных обмоток источника напряжения переменного тока (трехфазного генератора или понижающего трансформатора подстанции). В идеальных условиях сбалансированной нагрузки, токи каждой фазы равны, взаимно компенсируют сами себя. Поэтому такая точка не имеет потенциала и называется нулем.


Защита заключается в создании физического соединения токопроводящих частей корпуса оборудования, которые при повреждении изоляции могут оказаться под опасным напряжением, с различными точками сети:
  • Зануление – соединение провода с нейтралью. При аварии фаза замыкается на ноль, вызывая срабатывание защитного автомата или предохранителя. В нулевом проводнике под нагрузкой протекает ток, равный фазному. Изоляция такого провода синяя.
  • Защитное заземление – подключение на контур заземлителя, уводящее опасное напряжение с корпуса на землю. В заземляющем проводе ток протекает только при аварии. Он окрашен в желто-зеленую полоску.


Оба подключения обеспечивают защиту. Но реализуют ее разными способами, в зависимости от места подключения.

Способы подачи электроэнергии


Электроустановки до 1000 вольт разделены на системы, в которых нейтраль источника энергии бывает:
  • глухозаземленная, когда нулевой провод сознательно подсоединен к заземлителю;
  • изолированная от земли.

Непромышленный потребитель обычно запитан по двухпроводной схеме используя два проводника – фазный и нулевой. По такой схеме питались все потребители электроэнергии раньше, а сейчас она допустима только для новых строений, которым электричество подается по воздушной линии.
Современные требования ПУЭ диктуют условия подачи электричества, используя:
  • 3 провода – фаза (L), ноль (N), защитный (PE) от заземлителя для однофазной сети;
  • 5 проводов – три фазы (L1-L3), N, PE для трехфазного питания.

Примером может послужить подключение жилого многоквартирного дома к трансформаторной подстанции. Оно выполнено кабелем с пятью жилами. Внутри здания три фазы через групповые распределительные устройства раздаются тремя проводами однофазным потребителям, равномерно распределяя нагрузку. Это легко выполнить на новом строительстве, но в существующих домах проводка уже есть. Всю ее переделать немедленно под новые требования, с постройкой заземлителей, невозможно.

Используемые способы организации защиты


Продается и эксплуатируется много бытовых приборов с трехпроводными шнурами и розетками, заземление корпусов которых обязательно. Особенности построения используемых стандартных систем питания помогут решить эту проблему, если невозможно построить отдельный контур заземления у потребителя.
В многоэтажные здания старой постройки электроэнергия подается по схеме TN-C-S, когда на трансформаторе нейтраль глухо заземлена, двумя проводами. Подается на щиток или шкаф проводником PEN, распределяясь дальше по группам и потребителям вместе с фазой L.
Если нужно включить, например, водяной электрический бойлер, нужно обязательно обеспечить защиту. При пробое изоляции нагревателя возникнет утечка на корпус, внутри которого вода. Водопроводная сеть окажется под напряжением. Чтобы предотвратить это, требуется заменить розетку на трехконтактную, соответствующую вилке. От нее вывести в подъезд дома на распределительный щиток дополнительный защитный провод желто-зеленой раскраски. Он под болт соединяется с корпусом щитка, а в квартире подключается на земляной контакт розетки.
Категорически запрещается объединять нулевой и корпусной контакты непосредственно в розетке.

Смотрите видео


Заземление и зануление, в чем разница?

Понятия заземление и зануление наверняка многим знакомы. Однако не все четко понимают, что и как работает. Некоторые считают, что заземление и зануление — это одно и тоже. Другие делают акцент, что зануление — это только перемычка между PE и N в старом жилом фонде с системой TN-C. Второе утверждение уже имеет долю правды, а ошибка лишь в приравнивании «двухпроводки» к системе TN-C. Поэтому постараемся наглядно и понятно разобраться с заземлением и занулением.

Распределительный трансформатор — фаза, ноль (нейтраль)

Для начала стоит кратко ознакомиться с путем и способами подачи напряжения в розетки вашего дома. Последнее промежуточное звено, от которого к вам в дом поступает электроэнергия — это распределительный трансформатор.

Получив три фазы от генераторов на электростанции, трансформатор понижает напряжения и со вторичной обмотки отдает мощность потребителю через фазный и совмещенный рабочий и защитный нулевой (PEN) проводник.

Ноль выполняет роль нейтрали, начала и служит исходной точкой для измерения характеристик напряжения. В ней соединяются фазные обмотки при схеме подключения «звезда». Потенциал в этой точке равен нулю. А разность потенциалов между фазой и нейтралью соответствует фазному напряжению 230 Вольт.

Что такое зануление

Теперь можно перейти непосредственно к понятию зануления. Для начала ознакомимся с определением из ПУЭ. Пункт 1.7.31. Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ — это преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

То есть простыми словами зануление электроустановки (для примера стиральной машины) — это соединение ее корпуса (проводящей части) с нейтралью (нулевой точкой) трансформатора для того, чтобы в случае контакта при повреждении фазы с корпусом в цепи образовался ток короткого замыкания или дифференциальный ток для защитного автоматического отключения поврежденного участка (стиральной машины).

Автоматическое отключение питания производится с использованием автоматических выключателей, УЗО или дифференциальных автоматов.

Что такое заземление

Теперь перейдем к заземлению и рассмотрим пункт 1.7.78. При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ все открытые проводящие части должны быть присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или TT.

То есть, когда речь идет о системах TN-C, TN-S, TN-C-S, то для электробезопасности здесь в основном применяется зануление. А вот когда у вас система TT, то здесь зануления нет и для электробезопасности используется защитное заземление.

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство — это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

В данном случае присутствует понятие земля:

  • Пункт ПУЭ 1.7.20. Зона нулевого потенциала (относительная земля) — часть земли, находящаяся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю.
  • Пункт ПУЭ 1.7.21. Зона растекания (локальная земля) — зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала. Термин земля, используемый в главе ПУЭ, следует понимать как земля в зоне растекания.

Может показаться, что определения земли противоречивые. Особенно если ознакомиться с еще одним определением из ПУЭ, таким как напряжение на заземляющем устройстве. Это напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала. И здесь встает логический вопрос — зона нулевого потенциала независима от какого заземлителя? Ведь, если не соединить ноль трансформатора с землей через заземлитель, никакого напряжения на любом другом заземлителе при замыкании на землю не будет. Единственное логическое объяснение — глухозаземленная нейтраль трансформатора это неотъемлемая часть системы, а заземлители необходимо рассматривать не относящиеся непосредственно к нейтрали.

С землей определились. Перейдем непосредственно к заземлению и разберемся, как оно работает при появлении фазы (выносе потенциала) на корпусе заземленной электроустановки. Здесь уже связь с нейтралью осуществляется через ваше заземление TT, землю (как проводник) и заземление нейтрали трансформатора. В данном случае, в отличие от зануления в системе TN, за счет появления в цепи значительного сопротивления токи короткого замыкания могут быть недостаточными для отработки автоматических выключателей. Поэтому в системе TT для защиты при косвенном прикосновении должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО.

Чем отличается заземление от зануления?

Рассмотрев процессы заземления и зануления, можно отметить, что они имеют общие защитные функции, но организованы по-разному.

И заземление и зануление организуют связь с нулевой точкой трансформатора:

  • В первом случае эта связь происходит через проводимость земли с большим сопротивлением.
  • Во втором случае — через PEN проводник со значительно меньшим сопротивлением.

Видео по теме заземления и зануления

Подводя итог, можно отметить, что более надежный способ для обеспечения электробезопасности — зануление. Это обусловлено низким сопротивлением связи PE с нейтралью трансформатора. Если же условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены, то используется заземление при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали.

обнуление — определение и значение

  • Используя метод под названием , обнуляющий интерферометрию , они надеются найти первую планету, похожую на Землю, вращающуюся вокруг звезды.

    Научная фантастика в новостях

  • Используя метод под названием , обнуляющий интерферометрию , они надеются найти первую планету, похожую на Землю, вращающуюся вокруг звезды.

    Научная фантастика в новостях

  • и забрать его Ослепительный звездный свет, собранный отдельными телескопами, можно заставить нейтрализовать себя с помощью процесса, называемого « обнуление », который показывает гораздо более тусклые планеты.

    Там, где мы принадлежим

  • Рэгланд и его сотрудники продолжают собирать данные о молодых звездах и объединят свои наблюдения в инфракрасном диапазоне с новыми данными интерферометра Кека в режиме « nulling », метод, который блокирует свет от центральной звезды в молодой планетной системе. .

    PhysOrg.com — последние новости науки и техники

  • Большинство моих близких друзей/родственников аннулируют свой голос или воздерживаются.

    Global Voices по-русски » Мексика: в день выборов ожидаются нулевые бюллетени и низкая явка

  • И, конечно же, FF прожевал снежные шпильки и эссе, как какой-нибудь шестизначный Subaru, с компьютерами, яростно заикающимися тормозами, векторами крутящего момента, обнуляющими вращения.

    Самый крутой Ferrari — езди осторожно

  • Полноприводная система имеет задний дифференциал с вектором крутящего момента, новая опция этого года, которая на самом деле перекручивает внешнее заднее колесо в поворотах, помогая поворачивать автомобиль, а обнуляет недостаточную поворачиваемость .

    Audi A8L: Ревущий рот

  • Четверг говорит, что одежда складывается в аккуратные прямоугольники, мгновенно сводя на нет полезность его дизайна.

    Сумка на колесиках (OBAG) от Rooz Mousavi » Yanko Design

  • Программа управления вектором крутящего момента будет тормозить внутренним задним тормозом и автоматически нажимать на электронный дроссель, помогая поворачивать автомобиль, а обнуляет недостаточную поворачиваемость, присущую полному приводу, и если вы действительно выжимаете из него газ на проселочных дорогах, эта штука скользит как настоящий спортивный седан, за исключением того, что он управляется с барного стула.

    Внедорожник Rote От BMW

  • Это также не полноприводная система с задним дифференциалом, изменяющим вектор крутящего момента (новая опция в этом году), который на самом деле перекручивает внешнее заднее колесо в поворотах, помогая поворачивать автомобиль, и обнуляет недостаточную поворачиваемость ( см. Ferrari E-Diff).

    The Better to Eat You With, роскошные соперники

  • слов, составленных с обнулением, слова с обнулением, анаграмма обнуления

    Этот веб-сайт требует JavaScript для корректной работы.
    Пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере.

    ОБНУЛЕНИЕ — играбельное слово

    `

    глагол

    обнуление, обнуление, обнуление

    свести на нет

    28 игровых слов можно составить из «ОБНУЛЕНИЯ»

    .

    2-буквенные слова (5 найдено)

    Слова из 3 букв (13 найдено)

    Слова из 4 букв (8 найдено)

    Слова из 5 букв (1 найдено)

    Слова из 7 букв (1 найдено)

    Комментарии

    Что заставило вас искать обнуление? Включите любые комментарии и вопросы, которые у вас есть об этом слове.

    Официальная Пещера Куд Вики

    Эта информация достоверна на момент исправления 2.0.200.81 . Если это уже не текущий патч, вы можете помочь, обновив его.
    Эта информация достоверна на момент исправления 2.0.200.81 . Если это уже не текущий патч, вы можете помочь, обновив его.
    Эта информация достоверна на момент исправления 2.0.200.81 .

    обнуление

    Категория

    Оружие ближнего боя, Метательное оружие, Метательное оружие, Щит, Тело, Плащ, Головной убор, Очки, Перчатка, Перчатка, Сапог, Протектор, Экзоскелет

    Родной уровень Менее вероятно появление на элементах
    более низкого уровня, чем этот.

    5

    Редкость

    Редкий

    Тинкер

    да

    Навык Тинкера

    Тинкер II

    Требуется бит

    <6>

    AutotinkerableМожет появляться спонтанно на предмете
    , который вы создаете с помощью мастеринга.

    нет

    Множитель стоимости

    1.3

    +2

    +2

    переменная

    нет

    OverloadableЯвляется ли этот мод чувствительным к нагрузке, и может ли
    быть дополнительно улучшен с помощью перегруженного мода?

    да

    нет

    ID

    Мод Нормализация

    Обнуление: При включении этот предмет астрально обременяет своего владельца/цель.Вычислительная мощность на локальной решетке увеличивает эффективность этого эффекта.

    обнуление — это мод, который можно применить ко всему оружию и наиболее изношенным предметам, чтобы придать ему нормальность. Цель этого эффекта, а также используемый заряд зависят от того, находится ли он на броне или на оружии. Для работы требуется энергетическая ячейка. Оба типа действуют с одинаковой силой.

    Для простоты чтения термин «броня» в этой статье используется для обозначения всех надетых предметов, а также щитов.

    Сила обнуления

    Сила обнуления рассчитывается по следующей формуле:

    (random(1-100) + ItemTier + ComputePower — Glimmer) * %HP цели

    На броне

    Когда броня с этой модификацией надевается и питается от достаточного количества энергии, она создает нормальность для своего владельца. Требуется 750 зарядов каждый ход до полной загрузки и 3 заряда за ход после этого. Время загрузки зависит от уровня предмета: Уровень + 2 хода, если уровень меньше 5, но равен 10 — Уровень, если уровень больше или равен 5. [1]

    Уровень Время загрузки
    0 2
    1 3
    2 4
    3 5
    4 6
    5 5
    6 4
    7 3
    8 2

    Он также добавляет к элементу выключатель питания, который можно включать и выключать, даже если предмет не полностью понят.Это используется для переключения эффекта обнуления. Переключение этого переключателя имеет стоимость действия 100, что составляет 1/10 от обычного поворота при 100 быстроте.

    Об оружии

    Если обнуляющий объект является оружием, то при попадании он моментально восстанавливает нормальность. Для этого не нужно проникать. Это относится к оружию ближнего боя, метательному и метательному оружию. Обнуляющему оружию для работы требуется всего 150 зарядов за атаку. Его не нужно загружать как броню. [2]

    Обнуляющее оружие может дестабилизировать силовых поля .На их эффективность не влияет Мерцание владельца.

    1. XRL.World.Parts.ModNormalizing
    2. XRL.World.Parts.ModNormalizing

    Обнуляющая интерферометрия Брейсвелла позволяет астрономам увидеть свечение инопланетной звездной пыли

    ПРОЕКТ

    Большой бинокулярный телескоп-интерферометр (LBTI)

    СНИМОК

    Поиск и описание внесолнечных планет («экзопланет»), на которых может быть жизнь, является одной из самых высоких целей НАСА.Но наблюдать за экзопланетами и отличать их от рассеянного света, исходящего от звезд, вокруг которых они вращаются, — сложная задача. Обнуляющая интерферометрия — это метод, с помощью которого можно в высокой степени подавить звездный свет, что позволяет напрямую наблюдать за планетарными системами. Этот метод уже использовался для поиска пыли (обломков комет и астероидов), которая могла бы затенить свет, отраженный от скалистых планет, и может предоставить путь для будущих изображений земноподобных планет.

    LBTI, установленный на Большом бинокулярном телескопе, с PI Phil Hinz Project LBTI (фото предоставлено Филом Хинцем)

    Интерферометрия использует преимущество волнообразной природы света, комбинируя свет от разных лучей таким образом, что «гребни» волн в одном луче перекрываются с «впадинами» в другом, компенсируя друг друга. Обнуляющая интерферометрия Брейсвелла, предложенная Р. Н. Брейсвеллом в 1978 году, объединяет световые лучи от двух отдельных телескопов, направленных на одну и ту же звезду.Если длины светового пути от звезды через два телескопа до детектора не совпадают на одну половину длины волны, то изображения звезды в двух лучах взаимно компенсируют друг друга. Свет от объектов рядом с этой звездой обычно проходит через два телескопа, которые не соответствуют этому условию, и, таким образом, изображения этих объектов не исчезают. Как будто небо наблюдают через маску, пропускание которой изменяется синусоидально вдоль оси, разделяющей два телескопа.Таким образом, обнуляющая интерферометрия Брейсвелла позволяет наблюдать за слабыми планетными системами, свободными от яркого света их родительских звезд. Для наблюдения за обитаемой зоной звезды — областью, окружающей звезду, где температура позволяет существовать жидкой воде — эти обнуляющие наблюдения лучше всего проводить при длинах волн света около десяти микрометров, поскольку тепловое излучение объекта при температуре жидкой воды наиболее сильно при этих длинах волн. длины волн.

    Как обнуляющая интерферометрия Брейсвелла позволяет исследовать экзопланеты.Звезда с окружающим ее пылевым облаком (представлено в крайнем левом углу) наблюдается через синусоидальную диаграмму пропускания (в центре слева), которая имеет нулевое пропускание в месте расположения звезды. На полученной картине интенсивности света (в центре справа) большая часть звездного света отсутствует, но большая часть пыли видна. Пространственное разрешение телескопа размывает изображение интенсивности, но все же дает меру яркости пылевого облака (крайний справа). (Изображение предоставлено Грантом Кеннеди)

    Лаборатория реактивного движения НАСА и ее партнеры за последние два десятилетия выполнили серию проектов, чтобы продемонстрировать и усовершенствовать возможности наземной интерферометрии обнуления для экзопланетных исследований.Первые демонстрации были проведены Филом Хинцем из Аризонского университета на Многозеркальном телескопе (ММТ) на горе Хопкинс в Аризоне. Изображения звезд R Леониса и альфа Ориона были обнулены с помощью света, комбинированного между двумя из шести сегментов главного зеркала ММТ. Обнуленные изображения показали пыль, окружающую звезды, которая ранее не была видна. Эти наблюдения с обнулением не исправили изменения оптической длины пути из-за атмосферных колебаний и собрали нулевые изображения, быстро собрав множество кадров и выбрав те, которые лучше всего гасят звездный свет.Этот подход был усовершенствован в криостате Bracewell Infrared Nulling Cryostat, или BLINC, который также был установлен на MMT. BLINC активно контролировал длину оптического пути для двух световых лучей, чтобы поддерживать нулевую интерференцию. BLINC также использовал рассеивающий элемент на одном из путей луча. Это сделало центральную полосу звезды нулевой для гораздо более широкого диапазона длин волн, чем это было возможно в противном случае, и позволило BLINC активно контролировать длину оптического пути, используя свет с длиной волны 2,2 микрона, используя более быстрые и менее шумные детекторы, одновременно выполняя научные наблюдения с использованием света. на 11 мкм.BLINC также использовал адаптивную оптику на MMT, которая корректирует атмосферную турбулентность, обеспечивая плоские волновые фронты в двух лучах, чтобы они более полно интерферировали друг с другом.

    Интерферометр Кека Nuller, или KIN, в обсерватории Кека на Мауна-Кеа на Гавайях значительно повысил чувствительность метода за счет объединения света от двух 10-метровых телескопов, находящихся на расстоянии 85 метров друг от друга. Поскольку расстояние между полосами тем меньше, чем дальше друг от друга находятся два телескопа, эта широкая базовая линия позволила KIN наблюдать слабые объекты намного ближе к звезде, чем мог бы BLINC, чьи зеркальные субапертуры находились на расстоянии всего нескольких метров друг от друга.KIN дополнительно разделил свет от левой и правой половин главного зеркала каждого телескопа. Объединив две левые стороны вместе и две правые стороны вместе, они создали два разных изображения одной и той же области неба с обнуленной центральной звездой. Затем эти левое и правое нулевые изображения были интерферометрически объединены с преднамеренно модулированной разницей длины пути между ними, которая эффективно включала и выключала яркие полосы, помогая отличить их от сильного теплового фона на детекторе.KIN использовал эти методы для исследования уровня пыли вокруг ближайших звезд с беспрецедентной точностью.

    В то время как установка KIN обеспечивала повышенную чувствительность к близко расположенным объектам, широко разнесенные телескопы Кека с их индивидуальными креплениями требовали, чтобы нуллер использовал оптические линии задержки длиной в десятки метров, чтобы уравнять длины пути звездного света от двух телескопов. Длину линий задержки необходимо было варьировать, поскольку телескопы рассматривали цели в разных областях неба.Это внесло дополнительный фоновый шум в эти наблюдения.

    Как и KIN, интерферометр большого бинокулярного телескопа (LBTI) в Маунт-Грэм, штат Аризона, использует два больших главных зеркала (8 метров, почти такая же ширина, как 10 метров Кека), но зеркала установлены на общем креплении, аналогичном две субапертуры BLINC. Таким образом, как и BLINC, LBTI не нуждается в линиях задержки. Расстояние между зеркалами составляет 14,4 метра, что позволяет LBTI наблюдать за обитаемыми зонами относительно близких звезд.Как и KIN, и BLINC, Большой бинокулярный телескоп использует адаптивную оптику, в данном случае адаптивные вторичные зеркала.

    Испытательная установка LBTI для испытаний на интерференцию в Аризонском университете. Имитатор телескопа виден под конструкцией LBTI. (фото предоставлено Филом Хинцем)

    Одна общая проблема, общая для LBTI, KIN и BLINC, заключается в обеспечении того, чтобы контроль длины пути на 2,2 микрона поддерживал точный нуль на 10 микронах. Поскольку количество водяного пара в атмосфере меняется, степень рассеивания света, вызванного атмосферой, изменяется, в результате чего фазовое соотношение между двумя наблюдаемыми длинами волн дрейфует при длительном времени экспозиции.Для учета этого эффекта в LBTI используется дополнительный метод, называемый «нулевой самокалибровкой» (NSC). NSC был разработан в рамках другого проекта интерферометра, финансируемого НАСА, под названием Palomar Fiber Nuller на горе Паломар в Калифорнии.

    Сочетание всех этих методов завершилось исследованием LBTI под названием «Охота за наблюдаемыми сигнатурами наземных систем» (HOSTS). Наше собственное Солнце окружено пылью комет и астероидов, которая видна в ночном небе как зодиакальный свет.HOSTS измерил уровень пыли около 38 звезд в окрестностях Солнца и показал, что вероятный средний уровень пыли примерно в три раза превышает уровень пыли в нашей Солнечной системе. Этот результат показывает, что этот экзозодиакальный свет не помешает предлагаемым в настоящее время крупным космическим телескопам напрямую отображать планеты, похожие на Землю, вокруг других звезд. В будущем возможны еще более чувствительные обзоры за счет использования дальнейших достижений в технологии адаптивной оптики, позволяющей глубоко обнулять еще более тусклые звезды, и за счет использования усовершенствованных детекторов среднего инфракрасного диапазона с меньшим уровнем шума.(Дополнительную информацию см. в списке публикаций LBTI HOSTS на этой веб-странице Программы исследования экзопланет.)

    Это исследование было проведено Лабораторией реактивного движения Калифорнийского технологического института и ее партнерами по контракту с Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (80NM0018D0004).

    РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА

    Проф. Фил Хинц, Аризонский университет (сейчас в Калифорнийском университете в Санта-Круз)

    СПОНСОРСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

    Отдел астрофизики НАСА

    Подробнее Технологические особенности

    Обнуление ядра для надежного прямого интерферометрического обнаружения внесолнечных планет

    A&A 619, A87 (2018)

    Обнуление ядра для надежного прямого интерферометрического обнаружения внесолнечных планет

    Франц Мартинаш 1 и Майкл Дж.Ирландия 2

    1 Лаборатория Лагранжа, Университет Лазурного берега, Обсерватория Лазурного берега, CNRS, Парк Вальроз, Бат. H. FIZEAU, 06108 Ницца, Франция
    электронная почта: [email protected]
    2 Исследовательская школа астрономии и астрофизики, Австралийский национальный университет, Канберра, ACT, 2611, Австралия

    Получено: 17 февраль 2018
    Принято: 21 Август 2018

    Аннотация

    Контекст. Сочетание разрешающей способности интерферометрии с длинной базой и возможности обнуления в широком динамическом диапазоне по-прежнему остается единственным методом, который может напрямую обнаруживать присутствие структур в самых внутренних областях внесолнечных планетарных систем.

    Цели. В конечном счете, производительность любой архитектуры нуллера ограничена частичным разрешением звезды на оси, чей свет она пытается нейтрализовать. Однако с земли на эффективность обнуления влияют остаточные изменяющиеся во времени инструментальные фазовые и фоновые ошибки, которые удерживают инструмент от нуля.Наша работа исследует устойчивость к инструментальной фазе.

    Методы. Мы представляем модифицированную архитектуру обнулителя, которая позволяет извлекать информацию, устойчивую к отклонениям поршня. Наш метод обобщает концепцию ядра, которая теперь применяется к выходным данным модифицированного обнулятора, чтобы сделать их устойчивыми к ошибке фазы зрачка второго порядка. Мы представляем общий метод определения этих выходных данных ядра и подчеркиваем преимущества этого нового подхода.

    Результаты. Мы представляем свойства VIKiNG: VLTI Infrared Kernel NullingG, инструментальную концепцию в рамках Hi-5 для инфраструктуры 4-UT VLTI, которая использует преимущества предлагаемой архитектуры для получения трех самокалибрующихся обнуленных выходных сигналов.

    Выводы. Стабилизированный бахромой-трекером, который снизит ход поршня до 50 морских миль, этот инструмент сможет напрямую обнаруживать более дюжины внесолнечных планет, обнаруженных до сих пор только по радиальной скорости, а также множество горячих транзитных планет и значительное количество очень молодых экзопланет.

    Ключевые слова: приборостроение: интерферометры / методы: высокое угловое разрешение / методы: интерферометрические / планеты и спутники: обнаружение

    © ЕСО 2018

    1. Введение

    Прямая визуализация внесолнечных планет с земли остается невероятно сложной задачей, требующей одновременного сочетания высокой угловой разрешающей способности, необходимой для наблюдения объектов, разделенных несколькими астрономическими единицами и расположенных на расстоянии десятков парсеков, с возможностью высокодинамической визуализации для преодолеть большой контраст между слабой планетой и ее яркой звездой-хозяином.Эта цель вдвойне ограничена явлением дифракции, которое ограничивает разрешающую способность телескопа или интерферометра и создает дифракционные особенности, такие как кольца, всплески, полосы и спеклы, чей вклад в данные преобладает над вкладом слабых структур. попытки обнаружения на несколько порядков.

    Высококонтрастное устройство формирования изображения, будь то коронограф (Лио, 1932) при наблюдении с помощью одного телескопа или нуллер (Брейсвелл, 1978) при использовании интерферометра, представляет собой хитроумное устройство, разработанное для ослабления статической дифракционной сигнатуры одного яркого объекта. в поле, при этом передавая остальную часть поля.Были разработаны очень элегантные и эффективные решения (Гайон, 2003; Суммер, 2005; Мавет и др., 2010), которые теоретически могут предоставить данные, в которых вклад яркой звезды ослаблен до десяти порядков (Траугер и Трауб, 2007) и несколько таких коронографов в настоящее время работают на наземных объектах наблюдения. Однако на их способность создавать высококонтрастные изображения сильно влияют далекие от идеальных условия, в которых они находятся при наблюдении через атмосферу, даже (Aime & Soummer 2004) с коррекцией, обеспечиваемой самыми современными системами экстремальной адаптивной оптики (XAO), такими как VLT/SPHERE (Beuzit et al.2006), Gemini Planet Imager (Macintosh и др., 2014) или Subaru Telescope SCExAO (Йованович и др., 2015).

    Положение аберрационного спекла в поле связано с синусоидальной модуляцией волнового фронта на апертуре прибора, а контраст c этого спекла на длине волны λ напрямую связан с амплитудой a модуляцию, используя следующее простое соотношение:

    (1)

    , который можно использовать для оценки того, как преобразовать объективную контрастность в требования к стабильности волнового фронта.Таким образом, независимо от архитектуры высококонтрастного устройства, необработанная контрастность c  = 10 −6 для прибора, наблюдающего в диапазоне H ( λ  = 1,6  µ м), преобразуется в требование к качеству волнового фронта лучше 0,25 нм, что более чем на два порядка превышает возможности современных систем XAO (Sauvage et al. 2016).

    Сообщается о недавних обнаружениях внесолнечных планет-компаньонов (Macintosh et al.2015 г.; Шовен и др. 2017), во многом обязаны методам постобработки, таким как угловая дифференциальная визуализация (Marois et al. 2006), которые позволяют отделить подлинные структуры, присутствующие на изображении, от остаточных дифракционных особенностей (Marois et al. 2008), которые в противном случае доминируют на нем. Чтобы увеличить влияние высококонтрастного устройства на этапе предварительной обработки, одним из подходов может быть поиск решений, которые не обязательно обеспечивают максимальную производительность при работе в идеальных, но редко возникающих условиях наблюдения, но вместо этого интегрируют некоторую форму надежности. против малых возмущений.Работа, описанная в данной статье, является шагом в этом направлении.

    Метод наблюдений, альтернативный коронографии с питанием XAO для высококонтрастного обнаружения внесолнечных планет, заключается в использовании нулевой интерферометрии с длинной базой. Благодаря более высокому угловому разрешению обнуляющие интерферометры с длинной базой позволяют наблюдать планеты гораздо ближе к звезде, чем коронографы, или использовать более длинную длину волны в среднем инфракрасном диапазоне, где ожидаемый контраст между звездой и планетой должен быть более благоприятным (Charbonneau et al. др.2005). Очень похоже на наземную коронографию, эффективный фактический высококонтрастный потенциал обнаружения обнуления ограничен переменными условиями наблюдения, которые приводят к флуктуациям теплового фона, а также к небольшим отклонениям поршня, сведенным к минимуму за счет отслеживания интерференционных полос, которые сохраняют наблюдение. от нуля (Серабин и др., 2012). Например, инструменты для обнуления диапазона N , такие как интерферометрический нуллер Кека (KIN) и интерферометр большого бинокулярного телескопа (LBTI), ограничены контрастностью от нескольких 10 −4 до нескольких 10 −3 по остаточной величине. фоновые ошибки (т.г., Колавита и др. 2009 г.; Дефре и др. 2016), в то время как на более коротких длинах волн контрастность Palomar Fiber Nuller (PFN) была ограничена несколькими 10 −4 из-за высокочастотных остаточных фазовых ошибок (Mennesson et al. 2011). Здесь также анализ распределения измеренного нулевого значения после сбора данных (Hanot et al. 2011; Mennesson et al. 2011) позволяет дополнительно охарактеризовать истинную глубину нулевого значения и улучшить пределы обнаружения контраста, подход, называемый Null Самокалибровка (НСК).Этот подход требует, чтобы обнулитель обнаруживал ненулевой свет с высоким отношением сигнал-шум в течение инструментального времени когерентности, поэтому он неприменим к наблюдениям где-либо вблизи предела дробового шума обнуляющего прибора. В настоящее время он также не применим к конфигурациям массивов с более чем двумя телескопами.

    Вместо этого, как и в случае высококонтрастных изображений, можно использовать методы предварительной обработки для улучшения нулевой глубины и ее устойчивости к возмущениям. За прошедшие годы первоначальная идея Брейсвелла (1978) была усовершенствована, чтобы улучшить отклонение нуллера, обычно путем одновременного объединения более двух апертур (Angel & Woolf 1997) и оптимизации внутренней структуры нуллера (Guyon et al.2013). Однако основным ограничивающим фактором в изучении этих конструкций с несколькими апертурами была сложность создания оптических устройств достаточной точности и сложности. Одним из способов, который недавно показал быстрый процесс, является комбинация фотонных лучей среднего инфракрасного диапазона, как в сверхбыстрой лазерной литографии надписи на халькогенидных (Tepper et al. 2017) и фторидных (Gross et al. 2015) подложках, так и в планарных устройствах на основе фотолитографии с использованием халькогенидов. стекло (Kenchington Goldsmith et al. 2017) и ниобат лития (Hsiao et al.2009 г.; Мартин и др. 2014). Эти новые технологические платформы нуждаются в четких требуемых показателях производительности и базовых архитектурах, чтобы определить успешное технологическое развитие для астрофизики.

    В этой статье мы представляем настоящую технику самокалибровки, более похожую на свойства наблюдаемых величин, таких как фаза закрытия (Дженнисон, 1958), которая использует связь между атмосферными погрешностями поршня вдоль базовых линий, образующих треугольник, для получения из конечного набора измерений загрязненной необработанной фазы, подмножества чистых наблюдаемых величин, устойчивых к остаточным ошибкам поршня.Показано, что его можно использовать в оптическом режиме (Балдуин и др., 1986), он широко используется во время интерферометрических наблюдений с неизбыточной апертурой, маскирующей (Тутхилл и др., 2000), а также использует коррекцию, обеспечиваемую АО (Татхилл и др. 2006), так как это позволяет проводить наблюдения с большой выдержкой с повышенной чувствительностью. Используя заключительную фазу, наблюдения VLTI/PIONIER достигают предела обнаружения контраста в несколько 10 −3 (Absil et al. 2011) в одиночку, без нуллера. Позже было показано, что понятие фазы закрытия является частным случаем фазы ядра (Martinache 2010): вместо того, чтобы искать замыкающие треугольники в апертуре, свойства интерферометра рассматриваются глобально, с использованием одного линейного оператора A для описания того, как инструментальная фаза распространяется в соответствующем пространстве наблюдаемых параметров (фаза Фурье в случае ядерной фазы), и ищет линейные комбинации загрязненных данных, которые находятся в пространстве, ортогональном источнику возмущения, описываемом как пространство строк A .

    В этой статье описывается, как можно изменить конструкцию обнулятора, чтобы учесть возможность самокалибровки, чтобы получить наблюдаемые величины, устойчивые к фазовым отклонениям второго порядка, вызванным атмосферным поршнем. В документе используется общий рецепт, который применяется к четырехлучевому обнуляющему объединителю, что является наиболее подходящим случаем для использования возможностей существующего очень большого телескопа-интерферометра (VLTI) в рамках, недавно предоставленных проектом Hi-5 ( Дефре и др.2018а).

    2. Включение самокалибровки для нуллера

    2.1. Нуллер дизайн и параметризация

    Нуллер, который мы рассматриваем, представляет собой сумматор, принимающий четыре входа с одинаковой собирающей способностью и предназначенный для получения одного яркого выхода и трех темных. Этот дизайн игнорирует истинное расположение субапертур, составляющих интерферометрический массив, и то, как они могут повлиять на порядок нуля (Guyon et al. 2013).

    Такой нуллер с четырьмя лучами может быть представлен матрицей 4 × 4 N , воздействующей на четыре входных комплексных амплитуды, собранных четырьмя апертурами, и производящей ожидаемые выходные данные.Для нуллера считаем здесь:

    (2)

    За исключением первой строки этой матрицы, для которой входные комплексные амплитуды конструктивно объединены, каждая строка объединяет разности комплексных амплитуд, которые при одиночном неразрешенном источнике на оси и при отсутствии атмосферного поршня приводят к темному выходу . Глобальный (=0,5) коэффициент превращает N в комплексную унитарную матрицу, учитывающую тот факт, что процесс интерферометрической рекомбинации сохраняет полный поток: || N  ⋅  x || 2  = || х || 2 .Мы также рассмотрели матрицу 4×4, состоящую из двух нуллеров 2 × 2, где яркие выходы иерархически объединены во втором нуллере 2 × 2. Результат этой архитектуры менее симметричен, но качественно не отличается от результатов, представленных здесь.

    В то время как необработанная интерферометрическая фаза на базовую линию линейно связана с инструментальной фазой, что делает определение фазы закрытия и ядра достаточно прямым, выход нуллера представляет собой квадратичную функцию отклонений поршня (Serabyn et al.2012). Из четырех субапертур одна, обозначенная T 0 , выбрана в качестве эталона фазы, так что значения фазы или поршня указываются относительно этой субапертуры. Остальные степени свободы образуют трехпараметрический (коррелированный) поршневой вектор p , который переводится в хроматическую фазу φ  = 2 π p / 8 λ . Предполагая, что источник не разрешен интерферометром, разложение Тейлора первого порядка поршневой зависимости входного электрического поля просто записывается как:

    (3)

    Подключив эти электрические поля в качестве входных данных к матрице обнуления N , можно написать уравнения для трех обнуленных интенсивностей, действительных до второго порядка во входной фазе:

    (4)

    Дальнейшее расширение показывает, что вызванная поршнем утечка нуллера является функцией шести параметров: трех членов второго порядка ( φ k ) 2 и трех скрещенных членов φ k  × 

    8 л .Только с тремя отношениями, суммированными уравнением. (4) задача является недостаточно ограниченной и не позволяет построить набор ядер. Чтобы построить ядра из выходных данных объединителя, необходимо дополнительно разбить каждый выходной сигнал нуль-модуля на два несимметричных выходных сигнала, которые помогут различать различия в двух частях комплексной видимости при правильном смешивании. Эта операция разделения и смешивания может быть представлена ​​следующим сложным линейным оператором S , который обеспечивает правильное определение выходных данных обнулителя:

    (5)

    , где θ — предварительно определенное смещение фазы и (= 0.5) коэффициент, учитывающий сохранение общего потока при разделении каждого обнуленного выхода на четыре. Детектор, расположенный ниже по потоку от этой последней функции, записывает шестикомпонентный вектор интенсивности x , записывая квадратный модуль, связанный с каждым выходом.

    Практическая реализация обнулятора должна иметь дело не только с остаточным звездным светом и фазовым шумом, но также с флуктуирующим фоном и шумом детектора. Это означает, что в дополнение к функции обнуления требуется функция временной модуляции.На рис. 1 схематически представлен возможный интерфейс между двумя функциями. Модулируя фазовращатели, можно быстро переставить 6 обнуленных выходов, что позволяет получить окончательный сигнал из синхронно демодулированных выходов. Кроме того, для слабых целей свет звезд может быть нечетко обнаружен на фоне переменного теплового фона, а это означает, что может потребоваться модуляция даже канала звездного света, чтобы применить правильную нормализацию к выходам света планеты.В любом случае для поддержания долговременного баланса амплитуд между входами требуется либо модуляция, либо независимые фотометрические каналы.

    Рисунок 1.

    Схематическое изображение предлагаемой двухэтапной архитектуры обнуления. Первая ступень ответвителя 4 × 4 реализует функцию обнуления, описанную матрицей N , представленной в разд. 2.1. Второй ответвитель 3 × 6 реализует функцию обнаружения, описанную матрицей S . Между двумя каскадами вставлены модулированные фазовращатели, чтобы исключить фоновые флуктуации.

    Концепция, описанная в оставшейся части документа, игнорирует эти фоновые колебания и модуляцию, которая в противном случае потребовалась бы для их учета: поэтому функции обнуления и измерения могут быть объединены в один оператор шесть на четыре M который принимает четыре входных комплексных амплитуды, поступающих от четырех телескопов, и создает шесть обнуленных выходных комплексных амплитуд:

    (6)

    Детектор, расположенный за объединителем, теперь записывает шестикомпонентный вектор интенсивности x  = || M  ⋅  E || 2 .Чтобы сравнить свойства этой модифицированной конструкции нуллера со свойствами классической конструкции, на рис. 2 представлена ​​серия кривых пропускания двух нуллеров для линейного неизбыточного массива координат, перечисленных в таблице 1, и наблюдаемых в L -диапазон ( λ  = 3,6  µ м), как функция смещения положения источника относительно нуля. Параметр фазового сдвига функции микширования теперь будет установлен на θ  =  π /2, так как это конкретное значение позволяет явно записывать все матрицы.

    Рис. 2.

    Сравнение выходных данных двух архитектур нульлера в зависимости от смещения прямого восхождения (RA) в миллисекундах дуги (мсд) для линейной неизбыточной решетки (координаты апертуры указаны в таблице 1): классическая конструкция, соответствующая к трем обнуленным выходам матрицы N находится в верхней части , а модифицированная конструкция, включающая функцию микширования, описанную в основном тексте статьи, находится в нижней части .В обоих случаях выходной блок кратен пропусканию одного телескопа.

    На оси предлагаемая архитектура по-прежнему ведет себя как обнулитель с нулевой передачей при работе в идеальных условиях. Помимо ожидаемого умножения выходных сигналов при переходе от классического к модифицированному дизайну нульлера, основное различие заключается в свойствах симметрии выходных данных: в то время как классический нульлер имеет кривые отклика, которые симметричны относительно эталона на оси, модифицированные выходы нульлера являются антисимметричными и, следовательно, позволяют отличить положительное положение от отрицательного смещения и дают более сильное ограничение на положение компаньона вокруг яркой звезды из одного наблюдения.

    Таблица 1.

    Координаты востока и севера (в метрах) для фиктивной неизбыточной линейной решетки, используемые в разд. 2.1 и 2.2, чтобы проиллюстрировать некоторые свойства предлагаемой архитектуры обнуления.

    2.2. Обнуление ядра

    Мотивом предлагаемой архитектуры является возможность построить из шести выходных данных, объединенных для каждого сбора данных, подмножество наблюдаемых величин, которые демонстрируют некоторую дополнительную устойчивость к остаточным ошибкам поршня. В классическом (т.не обнуляющий) комбайнер, интерферометр с четырьмя входными лучами дает доступ к шести различным базовым линиям, которые могут производить до трех фаз замыкания (Monnier et al. 2000), поэтому можно ожидать, что удовлетворительная архитектура обнуления должна давать три ядра на ненулевой основе. — избыточный массив.

    При выборе одной из четырех субапертур в качестве нулевой точки отсчета фазы фаза апертуры когерентного точечного источника сводится к трехкомпонентному вектору φ . Когда все находится в фазе ( φ  = 0), система находится в нуле, где производные первого порядка как для фазы, так и для амплитуды равны нулю (см.2). Таким образом, индуцированная поршнем интенсивность утечки Δ x с помощью нуллера будет определяться членами второго порядка, влияние которых можно оценить путем измерения локальной кривизны. При трех степенях свободы необходимо учитывать шесть членов второго порядка: три частные производные второго порядка и три смешанные производные второго порядка.

    Отклик шести выходных сигналов интенсивности на эти шесть возмущений второго порядка записывается в матрице 6 × 6 A , аналогичной матрице переноса фазы, введенной Мартинашем (2010) для нахождения ядра информации, содержащейся в Фурье-матрице. -фаза, но обобщенная для кодирования влияния разностей второго порядка в фазовом векторе плоскости зрачка на вывод обнулятора:

    (7)

    Как и в случае с фазой ядра, в зависимости от свойств A может оказаться возможным идентифицировать подмножество линейных комбинаций строк A , которые объединены в новый оператор ядра K , проверит:

    (8)

    Когда тот же оператор ядра применяется к необработанному выходному вектору x обнулятора, это приводит к меньшему набору наблюдаемых величин: K  ⋅  x , которые не зависят от разности фаз второго порядка в плоскости зрачка .

    Один из наиболее надежных способов получения оператора ядра — это вычисление разложения по сингулярным числам (SVD) A  =  U Σ V T (нажмите 20 и др.). Ядра можно найти в столбцах U , которые соответствуют нулевым сингулярным числам на диагонали Σ . Для архитектуры нуллера, описанной выше, ранг матрицы A равен трем, что означает, что из шести выходов можно собрать три ядра, число, совпадающее с количеством независимых фаз замыкания, которое предполагается построить с четырехапертурный интерферометр.

    Для особого случая, когда параметр фазового сдвига ступени смешивания θ  =  π /2, эта матрица отклика может быть вычислена вручную путем подстановки первого порядка приближения электрического поля, описанного в уравнении. (3) в правую часть M и возьмем квадратный модуль:

    (9)

    Отсюда легко предложить один возможный оператор ядра K , содержащий три линейные комбинации, которые стирают все вторые инструментальные фазовые ошибки, выполняя попарные комбинации строк A :

    (10)

    Выходные данные ядра, которые являются первичными наблюдаемыми, тогда:

    (11)

    Завершая описание линейного интерферометра, представленного ранее, рис.3 показано, как три ядра и изменяются в зависимости от положения цели, когда она перемещается в диапазоне смещения ±15 мсд относительно нуля. Ядра, состоящие из линейных комбинаций антисимметричных кривых отклика, также антисимметричны, как и фазы закрытия и ядра.

    Рис. 3.

    Эволюция 3 ядер, содержащихся в уравнении. (10) как функция смещения RA относительно опорного нуля (в миллисекундах дуги).Вертикальная единица графика кратна пропусканию одного телескопа.

    Наконец, мы отмечаем, что, поскольку наши ядра построены как линейная комбинация выходных интенсивностей, они обладают одинаковыми свойствами независимо от того, возникает ли фазовый шум во время интегрирования или между временами интегрирования, которые позже добавляются при постобработке. Это отличается от нелинейных методов, таких как обнуление самокалибровки или фаза закрытия.

    3. Свойства ядра-нуллера для VLTI

    Высококонтрастные свойства изображения обнуляющего прибора, особенно общая форма карты передачи на небе, будут зависеть от точного местоположения и размера субапертур интерферометра, подающего свет на рекомбинатор.В то время как описанный выше метод не зависит от инфраструктуры, с этого момента мы рассмотрим частный случай VLTI и опишем свойства концепции инструмента, называемой VIKiNG, аббревиатуры, обозначающей инструмент VLTI Infrared Kernel NullinG.

    3.1. Практическая реализация

    Прямое обнаружение внесолнечных планет с помощью интерферометрии с длинной базой указывает на использование полосы L (3,4–4,1 μ м), где, согласно моделям формирования планет, наиболее вероятно пик спектра черного тела формирующихся планет, и то же самое для зрелых планет, согреваемых близостью их родительской звезды, остается благоприятным.Жизнеспособная практическая реализация функций обнуления и измерения, как показано на рис. 1, может основываться на многомодовых интерференционных (MMI) соединителях, изготовленных из халькогенидного стекла (ChG; Ma et al. 2013), которые обеспечивают хорошую полосу пропускания, очень близкую к 50/. 50 соединений и реалистичные допуски на изготовление (Kenchington Goldsmith et al. 2017). Обе функции могут быть интегрированы в один фотонный чип, однако колебания атмосферного теплового фона потребуют некоторой формы модуляции. Реализация объемной оптики, например, вдохновленная рис.2 Гайона и др. (2013) также возможно.

    Одной из технологических трудностей при разработке космических интерферометров обнуления была возможность создавать ахроматические фазовые сдвиги и ответвители 50/50 в широкой полосе пропускания. Эти проблемы не исчезают в предложенном здесь подходе с нулевым ядром, но мы отмечаем, что требования гораздо более достижимы для наземных комбайнеров, нацеленных на обнаружение теплых экзопланет. Например, фазовые сдвиги должны быть значительно лучше, чем среднеквадратичное значение отслеживания интерференционных полос, которое составляет порядка 100 нм для лучших современных трекеров интерференционных полос.Для симметричного физического устройства обнуления, такого как представленное нашей матрицей обнуления N , необходимы входные геометрические фазовые сдвиги между входами π . Вакуумная задержка 1,9 90 497 мк 90 498 м обеспечивает фазовый сдвиг 90 497 π 90 498 в пределах 100 нм для полосы пропускания 10 % в астрономической полосе 90 497 L 90 498 ′ на ~3,8 90 497 мк 90 498 м и простой ахроматизм первого порядка с воздушным комбинация стекла легко улучшает это в 10 раз. Сочетание общей длины волновода и диаметра сердцевины может создать аналогичную ахроматичность на чипе.

    3.2. Nuller-выход отображается на небе

    Наш исследовательский пример будет сосредоточен на одновременном использовании четырех 8-метровых единичных телескопов (UT) VLTI, направленных и совмещенных по фазе, чтобы наблюдать за полем зрения, удобно расположенным точно в зените. Координаты этих станций, выраженные в системе отсчета, используемой для описания наблюдательных пунктов ESO на Паранале, представлены в Таблице 2. Мы начнем с обнуления, введенного в разд. 2.1 и описывается унитарной матрицей N .Используется в диапазоне L на длине волны λ  = 3,6  µ м. Для моментального наблюдения поле зрения, обеспечиваемое интерерометром, определяется самым коротким (46,6 м) размером базовой линии группы, что соответствует диаметру ~15 мсек. дуги.

    В дополнение к общей геометрии массива порядок, в котором четыре входных луча рекомбинируются в нуллер, будет влиять на свойства изображения системы. Мы не будем пытаться оптимизировать работу обнулятора, изменяя порядок входных лучей, а просто подключим их в порядке, указанном в таблице 2.На рис. 4 показаны результирующие 2D-карты передачи для каждого из трех выходов обнулителя в поле зрения ±15 мсек. дуги как по прямому восхождению, так и по склонению. Пропускание выражается в единицах потока, собираемого одной апертурой: F T . Как и следовало ожидать из анализа линейного массива, три карты симметричны относительно начала координат: передача равна нулю на оси, где должна была бы располагаться звезда-хозяин. Геометрическое расположение четырех апертур делает наблюдения нуллера, как и любые другие интерферометрические наблюдения, неравномерно чувствительными по полю.Каждый выход имеет свой профиль передачи, пик которого может достигать почти 4 F T (что соответствует 100% передаче), что более чувствительно к наличию структуры для разных частей поля.

    Рис. 4.

    Карта передачи для трех обнуленных выходных сигналов для геометрии апертуры VLTI 4-UT в поле зрения ±15 мсек. дуги. Пятиконечная звезда отмечает расположение центра поля, где отбраковка нуллера оптимальна.Три карты имеют одну и ту же цветовую полосу с передачей, которая колеблется от нуля на нуле до почти 100% (4 F T ) для нескольких мест в поле, положение которых определяется геометрией интерферометрического массива. .

    На рис. 5 показано, как шесть карт передачи модифицированного обнулителя изменяются в одном и том же поле зрения. При удвоении числа выходов ожидается, что поток на выходе уменьшится в два раза: следовательно, цветовая шкала рисунка была скорректирована.Все шесть новых карт имеют значительную антисимметричную составляющую относительно центра поля, а это означает, что при отсутствии возмущения эти шесть наблюдаемых могут лучше ограничивать положение потенциального спутника наблюдаемой цели.

    Рис. 5.

    Карта передачи для шести выходов модифицированной конструкции нуллера для геометрии апертуры VLTI 4-UT в поле зрения ±15 мсек. дуги. Пятиконечная звезда отмечает расположение центра поля, где отбраковка нуллера оптимальна.Все карты имеют одну и ту же цветовую полосу с пропусканием, которое варьируется от нуля на нуле до 50% от общего потока, собранного четырьмя апертурами (2 F T ). По сравнению с картами, представленными на рис. 4, амплитуда цветовой шкалы была уменьшена в 2 раза.

    Обратите внимание, что сумма этих шести новых карт передачи для модифицированного обнулителя идентична сумме трех карт передачи оригинальной конструкции: при отсутствии потерь связи между стадиями обнуления и смешивания поток просто перераспределяется. между различными каналами с помощью объединителя 3 × 6, обозначенного S на рис.1. Эта глобальная карта передачи показана на рис. 6: можно убедиться, что она является дополнением к осевой картине интерференционных полос, создаваемой массивом VLTI 4-UT, отклоненной к яркому выходному сигналу нуллера, как показано на рис. 1.

    Рис. 6.

    Карта глобальной пропускной способности нуллера, соответствующая сумме трех карт, представленных на рис. 4, или шести карт, представленных на рис. 5.

    Таблица 2.

    VLTI Unit Telescope Восточные и северные координаты (в метрах).

    3.3. Устойчивость к фазовой ошибке

    Мы используем результат серии смоделированных наблюдений обнуления, которые демонстрируют интерес к модифицированной архитектуре и ее ядру. Как напоминают различные карты передачи, использованные в предыдущем разделе, возможность обнаружения внеосевой структуры обнулителем неравномерна по полю зрения. Чтобы облегчить наше описание, мы произвольно размещаем компаньона с контрастом c  = 10 −2 в координатах (+1.8, +4.8) мс в используемой до сих пор системе, где чувствительность нуллера N близка к оптимальной для конфигурации VLTI 4-UT (в зените), как можно догадаться, взглянув на глобальную карту пропускной способности, показанную на Рис. 6.

    На рис. 8 представлены результаты этих симуляций (всего 10 4 измерений на симуляцию) при наличии остаточных перемещений поршня на 50 нм. На каждом подрисунке представлены гистограммы результатов на разных этапах концепции. Значения бинов нулевой глубины, указанные на этих рисунках, даны в единицах, соответствующих картам передачи, показанным на рис.4 и 5: бин нулевой глубины для заданного вывода пропорционален контрасту компаньона и умножен на передачу обнулителя для этих координат.

    Рис. 7.

    Эволюция трех выходов ядра модифицированной архитектуры нульлера в зависимости от положения в поле зрения ±15 мсек. дуги. Заметим, что все три отображения антисимметричны. Знак выходов может сказать, с какой стороны поля зрения находится собеседник.

    Инжир.8.

    Распределение выходных сигналов нуллера при наблюдении двойного объекта (компаньон контраста c  = 10 −2 при (+4,8, +1,8) мсд) при наличии среднеквадратичных отклонений поршня 50 нм, взятых из нормальное распределение. От слева до справа : только нульлер, нуллер+датчик и ядра. Пунктирные линии отмечают ожидаемое расположение различных нулей (и их ядер) при отсутствии перемещения поршня.

    Ожидаемая передача трех темных выходов после обнуляющего ответвителя 4 × 4 составляет t  = (1.22, 0,19, 2,47). Для контраста c  = 10 −2 при отсутствии остаточных поршневых ошибок можно ожидать выходных значений 0,0122, 0,0019 и 0,0247, отмеченных на левой панели рис. 8 тремя вертикальными пунктирными линиями. При наличии остаточной поршневой ошибки распределение наблюдаемой нулевой глубины отклоняется от того, что должно быть распределением Дирака, и эволюционирует в три кривых распределения (формальную модель этого распределения см. в Hanot et al. 2011). Сценарий реального мира с фоновым и остаточным дробовым шумом цели свернет это распределение с гауссовым, что усложнит его интерпретацию.Шесть выходных данных модифицированной конструкции нульлера, включая стадию смешивания, предусмотренную S , распределены аналогичным образом, и на них в равной степени влияют остаточные ошибки поршня.

    Необработанные выходные данные обнуления тратят очень мало времени на нулевое значение, и определение истинного значения нулевого значения требует тщательного моделирования этого распределения. Для сравнения, выходные данные ядра, видимые на правой панели рис. 8, хорошо распределены, а статистика относительно проста. В соответствии с общими результатами, полученными в Ирландии (2013 г.), неопределенность выходных данных ядра пропорциональна кубу фазовых ошибок.

    3.4. Чувствительность

    Для компаньона с известным относительным положением ( α ,  δ ) контраст c является решением:

    (12)

    , где k — вектор, содержащий измеренные три выхода ядра ( y ), нормализованные на общий поток (т. 7) для координат ( α ,  δ ).При наличии неопределенностей наилучшей оценкой для c является решение методом наименьших квадратов:

    (13)

    с соответствующей неопределенностью:

    (14)

    , где σ y — дисперсия оценки выходных данных ядра. 1/| м | Параметр масштабирования двух неопределенностей зависит от положения спутника в поле зрения, как показано на рис. 9, и изменяется от σ c  = 0.5 × Σ Σ K в самых благоприятных конфигурации до Σ C C = 10 3 × Σ K вблизи NULL, с средним соотношением Σ C = 0,8 ×  σ k .

    Рис. 9.

    Карта соотношения между неопределенностью контраста и неопределенностью выхода ядра в зависимости от RA и Dec для конфигурации VLTI-4UT. На карте используется логарифмическое растяжение в диапазоне от –0.3 ( Σ C C C = 0,5 × Σ k ) в самых благоприятных конфигурациях до ~3 ( Σ C = 10 3 × Σ K ) возле нуля. Среднее соотношение равно σ c  = 0,8 ×  σ k .

    Существует четыре основных основных источника неопределенности, которые добавляются в квадратуре при формировании неопределенности ядра σ k : фазовые ошибки отслеживания интерференционных полос ( σ k,  φ ), перекрестный член между фазовые ошибки отслеживания интерференционных полос и флуктуации интенсивности на других телескопах ( σ k, I φ ), тепловой фон ( σ k, B ) и остаточный фотонный шум мишени ( σ 98 к, Т ).Для неопределенности, полученной на этапе отслеживания интерференционных полос, мы можем аппроксимировать влияние многих независимых реализаций волнового фронта, моделируя спектр мощности неопределенности трекера интерференционных полос как белый вплоть до частоты среза Δ ν FT . Это означает, что существует ν FT  × Δ T реализаций ошибок отслеживания интерференционных полос, что приводит к вкладу в интегральную неопределенность выходных данных ядра σ k из:

    (15)

    Это уравнение становится точным на уровне ∼10% для σ φ  <  0.3, что мы проверили с помощью моделирования. Обратите внимание, что если средство отслеживания интерференции не усредняет нулевой фазовый сдвиг, то эта выходная неопределенность ядра третьего порядка не будет усредняться до нуля. На практике любое систематическое смещение в нулевой точке трекера интерференционных полос должно быть примерно в 10 раз меньше, чем σ φ , чтобы быть незначительным для типичных времен экспозиции и ширины полосы трекера интерференций. При наличии осаждаемого водяного пара это строгое требование может быть выполнено различными способами, такими как выполнение как обнуления, так и отслеживания интерференционных полос на одной длине волны, быстрая повторная калибровка уставок обнуления (быстрее, чем наблюдение за водяным паром) или с помощью специального петли управления, такие как продемонстрированные с помощью KIN (Koresko et al.2006) и LBTI (Defrère et al. 2016).

    Перекрестный член между флуктуациями интенсивности и ошибками отслеживания поршня является членом второго порядка с вкладом в неопределенность выходных данных ядра:

    (16)

    , где σ I — флуктуация интенсивности на каждом телескопе, а Δ ν max — максимальная полоса пропускания адаптивной оптики (для ввода волокна) и ширина полосы поршня. Из Йованович и др. (2017), практические изменения эффективности связи RMS с чрезвычайно адаптивной оптической системой могут составлять порядка 10% при 1.55 μ м, что соответствовало бы ∼2% в полосе L ′. Флуктуации связи часто намного хуже, чем это для существующих интерферометров с адаптивной оптикой, с одной проблемой, заключающейся в неадекватном управлении модами низкого порядка.

    Вклад остаточного фотонного шума мишени составляет:

    (17)

    , где F T — целевой поток в фотонах/с/телескоп, а остальные символы прежние. Степень –1/2 представляет собой комбинацию двух условий: увеличения шума и масштабирования на 1/ F T при получении нормализованных выходных данных ядра k из необработанных выходных данных y .Вклад теплового фона имеет аналогичную функциональную форму по той же причине:

    (18)

    Для наблюдений в фильтре L ′ (3,4–4,1 μ м) мы можем записать (Токунага и Вакка, 2005) целевой и фоновый поток для теплой оптической температуры 290 К как:

    (19)

    (20)

    Постоянная фонового потока из-за теплой оптики телескопа и интерферометра A ( T w ) на телескоп просто определяется распределением Бозе-Эйнштейна, применимым к фотонам, применяемым к двум поляризациям и одной пространственной моде.Обратите внимание, что это то же самое, что функция Планка в единицах фотонов на единицу частоты, примененная к étendue λ 2 . Это 5,4   ×   10 7 фотонов с −1 для 290 К и обычно определяется как:

    (21)

    для центральной частоты фильтра ν и ширины полосы Δ ν . При допущении эффективности теплой оптики η w  = 0,25 и эффективности холодной оптики η  = 0.4, достижимый контраст для 8-метровых телескопов показан на рис. 10. Эти значения чувствительности находятся в пределах диапазона, необходимого для обнаружения ряда транзитных экзопланет, экзопланет, обнаруженных по лучевой скорости, и молодых, самосветящихся экзопланет.

    Рис. 10.

    Контрастная неопределенность (медиана по положению на небе) как функция фазовой ошибки устройства отслеживания интерференционных полос для различных значений звездной величины цели. Пунктирная линия соответствует отсутствию флуктуаций интенсивности, сплошная линия соответствует (реалистичным) 2%-ным среднеквадратичным флуктуациям интенсивности, а пунктирная линия соответствует незначительным 10%-м флуктуациям интенсивности.Для высоких потоков цели преобладает фазовая ошибка интерференционного трекера, а для низких потоков цели преобладает тепловой фон. Остаточный шум мишени никогда не доминирует при температуре оптики 290 К.

    3.5. Обзор ВИКиНГ

    Достижимые кривые контрастности, показанные на рис. 10, показывают, что даже при консервативных характеристиках отслеживания интерференционных полос со среднеквадратичным значением 150 нм контраст лучше, чем c  = 10 −5 , при реалистичных условиях фотометрической стабильности для целей ярче M L  = 6.Таким образом, кампания по обнулению ядра с использованием четырех UT VLTI представляет собой реальный потенциал для прямого обнаружения близлежащих экзопланет, обнаруженных по лучевой скорости. Чтобы подтвердить это утверждение, мы использовали информацию, собранную в базе данных энциклопедии внесолнечных планет 1 , чтобы выбрать образец близлежащих известных хостов внесолнечных планет, которые могли бы стать ценными целями для нашей концепции инструмента VIKiNG, наблюдающего из VLTI на Паранале.

    Критерии выбора включают прогнозируемую границу контраста при c  = 10 −5 , так что максимальное общее время наблюдения в два часа на цель позволяет достичь SNR = 5, а также угловое расстояние от 5 до 15 мсек. дуги. .Эти консервативные внутренние и внешние рабочие углы соответственно соответствуют разрешению самой длинной и самой короткой базовой линии для предполагаемой конфигурации VLTI. Внешний рабочий угол можно увеличить, принимая во внимание эволюцию покрытия ( u ,   v ) в течение времени наблюдения, необходимого для достижения требуемого SNR.

    Предполагая, что эти объекты находятся в тепловом равновесии со своей родительской звездой, можно ограничить температуру (при условии, что альбедо близко к нулю, что применимо к горячим юпитерам).Мы также предполагаем промежуточную, подобную Нептуну, плотность (1,64 г · см −3 ) для всех планет и используем M sin i , чтобы наложить меньшее ограничение на радиус планеты. С оценками температуры и радиуса как звезды, так и планеты мы можем предсказать контраст, в то время как оценка углового разделения просто дается соотношением между большой полуосью и расстоянием до системы. Четырнадцать мишеней соответствуют всем требованиям. Они перечислены вместе с их предсказанными наблюдательными свойствами в Таблице 3.

    Размер этой выборки удваивается (Defrère et al. 2018b), если предположить более узкий внутренний рабочий угол в 1 мсек. дуги (0,25 ×  λ / B ), что приводит к потенциально более теплым планетам с более благоприятными контрастами. Более подробная характеристика истинного потенциала открытия и характеристики VIKiNG выходит за рамки этой статьи, которая направлена ​​только на введение новой концепции инструмента. Скорее всего, это будет предметом будущей работы в рамках инициативы Hi-5 (Defrère et al.2018а).

    4. Обсуждение

    Лакур и др. (2014) предложили другую концепцию архитектуры для интерферометрического обнулителя, способного производить измерения обнуленных выходных данных на фазе закрытия. В рамках этой статьи мнимые компоненты всех трех видимостей от этих объединителей ABCD являются выходными данными ядра, а мнимая компонента тройного произведения, смоделированного в этой статье, является лишь одной из трех устойчивых наблюдаемых. Однако в критическом режиме с ограниченным фоном, используя все три выхода ядра в объединителе Lacour et al.(2014) потребовалось бы время экспозиции в 6 раз больше, чем для представленной здесь архитектуры (рис. 1). Мы также утверждали здесь, что линейная комбинация выходных данных достаточна для высококонтрастного изображения без необходимости нелинейных операций создания тройных продуктов или вычисления фазы закрытия.

    Следует также отметить, что методология, изложенная ранее, также может быть применена для демонстрации того, что наблюдения обнуления становятся устойчивыми к межлучевым флуктуациям интенсивности, вызванным либо высотной атмосферной турбулентностью (мерцанием), либо внутрилучевыми высокочастотными колебаниями. аберрации волнового фронта порядка, которые приводят к потерям связи.Нуль также является квадратичной функцией этих колебаний интенсивности (Серабин и др., 2012). Несмотря на чувствительность к фотометрическому дисбалансу, поведение обнулятора остается нечувствительным к глобальным колебаниям яркости источника. Как и в случае с поршнем, если взять за основу поток одной субапертуры, существует только шесть членов относительных возмущений второго порядка, которые будут влиять на выходные данные обнулятора. Воздействие этих колебаний можно смоделировать, используя структуру, изложенную для фазы, заменив в уравнении.(3), действительный фазовый член φ k для мнимого члена, который приводит к электрическому полю с модулем, который отклоняется от единицы. Структура результирующей матрицы отклика A идентична структуре для фазы: та же самая матрица ядра K , таким образом, одновременно сделает наблюдаемые величины устойчивыми к отклонениям поршня и фотометрическим флуктуациям малой амплитуды: неопределенность выходных сигналов ядра также пропорциональна кубу флуктуаций входной комплексной амплитуды, так что даже 10% флуктуаций интенсивности на входах будут переводиться в ошибки, меньшие, чем 10 -3 на выходах ядра.

    Однако мы сообщали, что связь между ошибками слежения за интерференционными полосами и флуктуациями интенсивности действительно вносит вклад в бюджет ошибок, как это было подчеркнуто Lay (2004). Наше моделирование показывает, что при реалистичных (2%) колебаниях интенсивности эти перекрестные условия не ухудшают значительно нашу прогнозируемую производительность.

    5. Заключение

    Решения для высококонтрастной визуализации, реализованные до настоящего времени либо в контексте однотелескопической коронографии, либо в многоапертурной интерферометрии, были задуманы на основе оптического вычитания статической дифракционной картины, создаваемой стабильным осевым источником.Эффективный высококонтрастный потенциал обнаружения таких статических решений на практике сильно ограничен наименьшим количеством возмущений волнового фронта, которые быстро уводят почти идеальные решения от их высококонтрастной контрольной точки.

    Основываясь на идее ядра, примененной здесь к выходным сигналам интерферометрического обнулятора, мы описали, как можно изменить конструкцию обычного четырехлучевого интерферометрического обнулятора с учетом возможности самокалибровки.Результатом является концепция, которая, предполагая хорошие, но уже не идеальные условия наблюдения, становится устойчивой к остаточным аберрациям волнового фронта (а также к фотометрическим флуктуациям), при этом в ошибках преобладают ошибки входной фазы и интенсивности третьего порядка.

    Интерферометрия с обнулением ядра — мощная идея: архитектура и метод, изложенные в этой статье, позволяют одновременно извлечь выгоду из высококонтрастного усиления, обеспечиваемого обнулителем, сохраняя при этом способность ощущать вырождающийся эффект постоянно меняющихся условий наблюдения. , чтобы построить наблюдаемые величины, устойчивые к этим ложным эффектам.Подобно фазе замыкания, наши выходные данные с нулевым ядром также нарушают вырождение симметрии классического вывода нуллера: знак различных ядер ограничивает, на какой стороне поля зрения находится любая асимметричная структура. Предварительное моделирование предполагает, что при разумных условиях наблюдения наша концепция прибора ВИКиНГ, использующая четыре UT инфраструктуры VLTI, может напрямую обнаружить дюжину близлежащих планет, обнаруженных с помощью съемок радиальных скоростей, менее чем за два часа, затрачиваемых на каждую цель.

    Обратите внимание, что только с четырьмя входными лучами в специальном случае, описанном в этой статье, имеется небольшое количество возможных членов ковариации, которые необходимо отслеживать. Будущая работа попытается ответить на вопросы: «Можно ли этот подход обобщить и применить к ситуациям, когда доступно большое количество степеней свободы?» и «Как можно модифицировать коронограф, чтобы воспользоваться аналогичными свойствами?»

    Предлагаемая концепция, конечно, не ограничивается наземной интерферометрией.Повышение надежности, обеспечиваемое концепцией выходных данных ядра, снижает в противном случае высокие технологические требования к космическому интерферометру, которому поручено прямое обнаружение более контрастных (10 −10 ) внесолнечных планет земного типа. Было бы полезно обновить первоначальные проекты концептуальных миссий Darwin и TPF-I и посмотреть, что может принести пересмотренная архитектура с нулевым ядром.


    Благодарности

    Этот проект получил финансирование от Европейского исследовательского совета (ERC) в рамках исследовательской и инновационной программы Horizon 2020 Европейского Союза (соглашение о предоставлении гранта CoG № 683029).MI был поддержан стипендией Австралийского исследовательского совета FT130100235. Сотрудничество, представленное в этой статье, было поддержано программой выдающихся посетителей Стромло. Большую пользу для работы принесли обсуждения с Гарри-Дином Кенчингтоном Голдсмитом и Стивеном Мэдденом, а также обсуждения на встрече Hi-5 в Льеже в 2017 году. Подробные комментарии рецензента помогли значительно улучшить рукопись.

    Ссылки

    1. Абсиль, О., Le Bouquin, J.-B., Berger, J.-P., et al. 2011, А&А, 535, А68 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [EDP наук] [Google ученый]
    2. Эйме, С., & Саммер, Р. 2004, ApJ, 612, L85 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    3. Энджел, Дж.Р. П. и Вулф, Нью-Джерси, 1997, ApJ, 475, 373. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    4. Болдуин, Дж.E., Haniff, CA, Mackay, CD, & Warner, PJ 1986, Nature, 320, 595. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    5. Бьюзит, Дж.Л., Фельдт М., Долен К. и соавт. 2006, Вестник, 125, 29 [Google ученый]
    6. Брейсвелл, Р. Н. 1978, Nature, 274, 780. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    7. Шарбонно, Д., Allen, L.E., Megeath, S.T., et al. 2005 г., Ап.Дж., 626, 523. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    8. Шовен, Г., Дезидера С., Лагранж А.-М. и соавт. 2017, А&А, 605, Л9 [Перекрестная ссылка] [EDP наук] [Google ученый]
    9. Колавита, М.М., Серабин Э., Миллан-Габет Р. и соавт. 2009, ПАСП, 121, 1120 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    10. Дефре, Д., Hinz, P.M., Mennesson, B., et al. 2016, Ап.Дж., 824, 66 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    11. Дефре, Д., Absil, O., Berger, J.-P., et al. 2018a, Экспл. Астрон., 45, 21 [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    12. Дефре, Д., Ирландия, М., Абсил, О., и соавт. 2018б, Тр. СПИЕ, 10701, 107010У [Google ученый]
    13. Гросс С., Йованович Н., Шарп А. и соавт. 2015, опт. Экспресс, 23, 7946 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    14. Гайон, О.2003, АиА, 404, 379 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [EDP наук] [Google ученый]
    15. Гайон, О., Меннессон Б., Серабин Э. и Мартин С. 2013, PASP, 125, 951. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    16. Ханот, С., Меннессон Б., Мартин С. и соавт. 2011, ApJ, 729, 110 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    17. Сяо, Х.-К., Виник, К.А., Моннье, Дж.Д., и Бергер, Ж.-П. 2009 г., опт. Экспресс, 17, 18489 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [В паблике] [Google ученый]
    18. Ирландия, М.J. 2013, MNRAS, 433, 1718 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    19. Дженнисон, Р.C. 1958, MNRAS, 118, 276. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    20. Йованович, Н., Martinache, F., Guyon, O., et al. 2015, ПАСП, 127, 890 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    21. Йованович, Н., Schwab, C., Guyon, O., et al. 2017, А&А, 604, А122 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [EDP наук] [Google ученый]
    22. Кенчингтон Голдсмит, Х.Д., Цветоевич, Н., Ирландия, М., и Мэдден, С. 2017, Opt. Экспресс, 25, 3038 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    23. Кореско, С., Colavita, M.M., Serabyn, E., Booth, A., & Garcia, J. 2006, Proc. SPIE, 6268, 626816 [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    24. Лакур, С., Tuthill, P., Monnier, J.D., et al. 2014, МНИРАН, 439, 4018 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    25. Лэй, О.С. 2004, заявл. Опт., 43, 6100 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [В паблике] [Google ученый]
    26. Лёт, Б.1932, З. Астрофиз., 5, 73. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Google ученый]
    27. Карта., Чой Д.-Ю., Ю Ю. и др. 2013 г., опт. Экспресс, 21, 29927 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    28. Макинтош, Б., Graham, J.R., Ingraham, P., et al. 2014, Тр. Нац. акад. наук, 111, 12661 [Google ученый]
    29. Макинтош Б., Грэм Дж. Р., Барман Т. и др. 2015, Наука, 350, 64 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    30. Маруа, С., Лафреньер, Д., Дойон, Р., Макинтош, Б., и Надо, Д. 2006, ApJ, 641, 556 [Google ученый]
    31. Маруа С., Макинтош Б., Барман Т. и др. 2008, Наука, 322, 1348 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [В паблике] [Google ученый]
    32. Мартин, Г., Heidmann, S., Thomas, F., et al. 2014 г., Оптическая и инфракрасная интерферометрия IV, Proc. SPIE, 9146, I [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    33. Мартинаш, Ф.2010, ApJ, 724, 464 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    34. Мауэт, Д., Серабин Э., Ливер К. и соавт. 2010, Ап.Дж., 709, 53 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    35. Меннессон, Б., Серабин Э., Ханот С. и соавт. 2011, Ап.Дж., 736, 14 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    36. Монье, Дж.Д. 2000, в «Принципах звездной интерферометрии с длинной базой», изд. П. Р. Лоусон, 203 г. [Google ученый]
    37. Press, WH, Teukolsky, SA, Vetterling, WT, & Flannery, B.P. 2002, Numerical Recipes 3rd Edition: The Art of Scientific Computing (Cambridge University Press) [Google ученый]
    38. Соваж, Дж.-Ф., Фуско Т., Пети С. и др. 2016, Дж. Астрон. Тел. Инструм. Сист., 2, 025003 [Google ученый]
    39. Серабин, Э., Меннессон, Б., Колавита, М.М., Кореско, К., и Кучнер, М.Дж. 2012, ApJ, 748, 55 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    40. Саммер, Р.2005, ApJ, 618, L161 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    41. Теппер, Дж., Labadie, L., Diener, R., et al. 2017, А&А, 602, А66 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [EDP наук] [Google ученый]
    42. Токунага, А.Т. и Вакка, В. Д. 2005, PASP, 117, 421. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    43. Траугер, Дж.T., & Traub, WA 2007, Nature, 446, 771. [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [В паблике] [Google ученый]
    44. Тутхилл, П.G., Monnier, JD, Danchi, WC, Wishnow, EH, & Haniff, CA 2000, PASP, 112, 555 [ОБЪЯВЛЕНИЕ НАСА] [Перекрестная ссылка] [Google ученый]
    45. Тутхилл, П., Ллойд, Дж., Айрленд, М., и соавт. 2006, Тр. ШПАЙ, 6272, 62723А [Перекрестная ссылка] [Google ученый]

    Все таблицы

    Таблица 1.

    Координаты востока и севера (в метрах) для фиктивной неизбыточной линейной решетки, используемые в разд. 2.1 и 2.2, чтобы проиллюстрировать некоторые свойства предлагаемой архитектуры обнуления.

    Таблица 2.

    VLTI Unit Telescope Восточные и северные координаты (в метрах).

    Все фигурки

    Рисунок 1.

    Схематическое изображение предлагаемой двухэтапной архитектуры обнуления. Первая ступень ответвителя 4 × 4 реализует функцию обнуления, описанную матрицей N , представленной в разд.2.1. Второй ответвитель 3 × 6 реализует функцию обнаружения, описанную матрицей S . Между двумя каскадами вставлены модулированные фазовращатели, чтобы исключить фоновые флуктуации.

    В тексте
    Рис. 2.

    Сравнение выходных данных двух архитектур нульлера в зависимости от смещения прямого восхождения (RA) в миллисекундах дуги (мсд) для линейной неизбыточной решетки (координаты апертуры указаны в таблице 1): классическая конструкция, соответствующая к трем обнуленным выходам матрицы N находится в верхней части , а модифицированная конструкция, включающая функцию микширования, описанную в основном тексте статьи, находится в нижней части .В обоих случаях выходной блок кратен пропусканию одного телескопа.

    В тексте
    Рис. 3.

    Эволюция 3 ядер, содержащихся в уравнении. (10) как функция смещения RA относительно опорного нуля (в миллисекундах дуги). Вертикальная единица графика кратна пропусканию одного телескопа.

    В тексте
    Инжир.4.

    Карта передачи для трех обнуленных выходных сигналов для геометрии апертуры VLTI 4-UT в поле зрения ±15 мсек. дуги. Пятиконечная звезда отмечает расположение центра поля, где отбраковка нуллера оптимальна. Три карты имеют одну и ту же цветовую полосу с передачей, которая колеблется от нуля на нуле до почти 100% (4 F T ) для нескольких мест в поле, положение которых определяется геометрией интерферометрического массива. .

    В тексте
    Инжир.5.

    Карта передачи для шести выходов модифицированной конструкции нуллера для геометрии апертуры VLTI 4-UT в поле зрения ±15 мсек. дуги. Пятиконечная звезда отмечает расположение центра поля, где отбраковка нуллера оптимальна. Все карты имеют одну и ту же цветовую полосу с пропусканием, которое варьируется от нуля на нуле до 50% от общего потока, собранного четырьмя апертурами (2 F T ). По сравнению с картами, представленными на рис. 4, амплитуда цветовой шкалы была уменьшена в 2 раза.

    В тексте
    Рис. 6.

    Карта глобальной пропускной способности нуллера, соответствующая сумме трех карт, представленных на рис. 4, или шести карт, представленных на рис. 5.

    В тексте
    Рис. 7.

    Эволюция трех выходов ядра модифицированной архитектуры нульлера в зависимости от положения в поле зрения ±15 мсек. дуги.Заметим, что все три отображения антисимметричны. Знак выходов может сказать, с какой стороны поля зрения находится собеседник.

    В тексте
    Рис. 8.

    Распределение выходных сигналов нуллера при наблюдении двойного объекта (компаньон контраста c  = 10 −2 при (+4,8, +1,8) мсд) при наличии среднеквадратичных отклонений поршня 50 нм, взятых из нормальное распределение.От слева до справа : только нульлер, нуллер+датчик и ядра. Пунктирные линии отмечают ожидаемое расположение различных нулей (и их ядер) при отсутствии перемещения поршня.

    В тексте
    Рис. 9.

    Карта соотношения между неопределенностью контраста и неопределенностью выхода ядра в зависимости от RA и Dec для конфигурации VLTI-4UT. На карте используется логарифмическое растяжение в диапазоне от –0.3 ( Σ C C C = 0,5 × Σ k ) в самых благоприятных конфигурациях до ~3 ( Σ C = 10 3 × Σ K ) возле нуля. Среднее соотношение равно σ c  = 0,8 ×  σ k .

    В тексте
    Рис. 10.

    Контрастная неопределенность (медиана по положению на небе) как функция фазовой ошибки устройства отслеживания интерференционных полос для различных значений звездной величины цели.Пунктирная линия соответствует отсутствию флуктуаций интенсивности, сплошная линия соответствует (реалистичным) 2%-ным среднеквадратичным флуктуациям интенсивности, а пунктирная линия соответствует незначительным 10%-м флуктуациям интенсивности. Для высоких потоков цели преобладает фазовая ошибка интерференционного трекера, а для низких потоков цели преобладает тепловой фон. Остаточный шум мишени никогда не доминирует при температуре оптики 290 К.

    В тексте

    Алгоритм отмены обнуления с выборочным обнаружением максимального правдоподобия для связи MIMO

    Несколько передающих и приемных антенн могут увеличить пропускную способность системы, а также повысить надежность беспроводной связи.Вертикальная схема пространства-времени Bell Laboratories (V-BLAST) широко используется для достижения высокой спектральной эффективности в рассеивающих средах. В системах V-BLAST конструкция приемника обычно основана на алгоритме обнуления-отмены, который предлагает хороший компромисс между вычислительной сложностью и производительностью системы. расшифровка. Сначала мы сравниваем оценки символов из двух реализаций отмены обнуления с разными порядками.Если оценки символов не согласуются, то для несоответствующих символов выполняется обнаружение по максимальному правдоподобию, а остальные символы обнаруживаются путем обнуления и отмены. Если расхождений в сравнении нет, то выполняются только обнуление и отмена. В наших численных результатах рассматриваются сочетания 4-QAM (квадратурная амплитудная модуляция) и 16-QAM, а также реализованы обнаружения на основе минимальной среднеквадратичной ошибки (MMSE) и нулевого форсинга (ZF). Мы показываем, что предлагаемый нами алгоритм может обеспечить лучшую производительность, чем алгоритм отмены обнуления, и требует относительно небольшого увеличения вычислительной сложности, особенно при высоком ОСШ.; Основываясь на результатах измерения частоты ошибок по битам (BER), мы показываем, что предложенный нами алгоритм может обеспечить лучшую производительность, чем алгоритм отмены обнуления, и требует относительно небольшого увеличения вычислительной сложности, особенно при высоком отношении сигнал/шум (SNR). ) сценарий. Показатели BER неупорядоченной системы с BPSK (бинарной фазовой манипуляцией) или модуляцией 4-QAM и алгоритмами гибридного обнаружения приведены при совместном рассмотрении обнуления-отмены нескольких подканалов и блочного обнаружения с максимальной вероятностью нескольких подканалов.

    Адаптивное обнуление для интерферометрического обнаружения планет

    Метод адаптивного обнуления был предложен в дополнение к методу обнуления-оптической интерферометрии для обнаружения планет, подобных Земле, вокруг далеких звезд. Метод предназначен для снижения стоимости создания и юстировки высокоточных оптических компонентов и сборок, необходимых для обнуления.

    Обычно в среднем инфракрасном диапазоне, используемом для обнаружения планет, вращающихся вокруг далеких звезд, звезда в миллионы раз ярче планеты размером с Землю.Чтобы непосредственно обнаружить свет от планеты, необходимо удалить большую часть света, исходящего от звезды. Нулевая интерферометрия — это один из способов подавить свет от звезды без заметного подавления света от планеты.

    Свет будет разложен на составляющие длины волны и поляризации, фазы и амплитуды которых будут контролироваться с помощью деформируемого зеркала. Затем компоненты будут рекомбинированы для получения скомпенсированного луча. В нулевой интерферометрии в ее простейшей форме используются два номинально идентичных телескопа, направленных в одном направлении и разнесенных по бокам на подходящее расстояние.Свет, собранный двумя телескопами, обрабатывается оптическими последовательностями и объединяется на детекторе. Оптические цепочки спроектированы таким образом, что электрические поля, создаваемые осевым источником (звездой), находятся в противофазе на детекторе, в то время как электрические поля от планеты, которая находится немного вне оси, объединяются в фазе, так что коэффициент контрастности между звездой и планетой сильно уменьшается. Если электрические поля звезды точно равны по амплитуде и противоположны по фазе, то звезда эффективно «обнуляется».”

    Обнуление эффективно, только если оно является полным в том смысле, что оно происходит одновременно в обоих состояниях поляризации и на всех интересующих длинах волн. Необходимость обеспечения полного обнуления приводит к чрезвычайно жестким требованиям к проектированию и изготовлению сложных оптических систем: два телескопа должны быть высокосимметричными, коэффициенты отражения многих зеркал в телескопах и другой оптике должны быть тщательно подобраны, оптические покрытия должны быть чрезвычайно однородными, источники загрязнения должны быть сведены к минимуму, оптические поверхности должны быть почти идеальными, а выравнивание должно быть чрезвычайно точным.Удовлетворение всех этих требований влечет за собой существенные затраты.

    В предлагаемом методе компенсатор будет вставлен в каждую оптическую цепь перед местом, где объединяется выходной луч двух телескопов. Каждый компенсатор будет оптической подсистемой, которая будет управлять амплитудой и фазой электрического поля пространственной моды, которая взаимодействует с детектором, и будет делать это независимо на каждой длине волны для каждого из двух состояний поляризации луча.Компенсатор будет исправлять недостатки в оптической цепи и в объединителе лучей, позволяя получить глубокий нуль от несовершенного прибора.

    В одном концептуальном компенсаторе (см. рисунок) некомпенсированный луч телескопа будет разделен двулучепреломляющим оптическим элементом на компоненты с вертикальной и горизонтальной поляризацией, которые будут рассредоточены по компонентам длины волны. Свет различных компонентов длины волны будет фокусироваться параболоидным зеркалом на деформируемом зеркале, образуя две яркие линии, каждая из которых соответствует рассеянному спектру для каждого состояния поляризации.Другими словами, каждая комбинация поляризации и длины волны будет фокусироваться в разных точках зеркала. Локальное смещение поршня и локальный наклон деформируемого зеркала будут регулироваться для управления фазой и амплитудой соответственно. Затем свет будет реколлимирован параболоидным зеркалом, компоненты длины волны будут рекомбинированы другим дисперсионным оптическим элементом, а затем компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации будут рекомбинированы другим двулучепреломляющим элементом для создания единого скорректированного выходного луча.Обнаружение ошибок амплитуды и фазы, а также управление деформируемым зеркалом будет осуществляться с использованием комбинации ранее разработанных методов обнуления и измерения и управления волновым фронтом. Этот подход был успешно продемонстрирован в лаборатории как в ближнем, так и в среднем инфракрасном диапазоне длин волн.

    Эта работа была выполнена Оливером П. Леем и Робертом Д. Питерсом из Калифорнийского технологического института для Лаборатории реактивного движения НАСА. Для получения дополнительной информации загрузите пакет технической поддержки (бесплатный технический документ) на веб-сайте www.techbriefs.com/tsp в категории «Физические науки». NPO-40152


    Этот документ включает пакет технической поддержки (TSP).
    Адаптивное обнуление для интерферометрического обнаружения планет

    (каталожный номер NPO-40152) в настоящее время доступен для загрузки из библиотеки TSP.

    ВОЙТИ, ЧТОБЫ СКАЧАТЬ

    Нет учетной записи? Подпишите здесь.



    Еще от SAE Media Group

    Журнал NASA Tech Briefs

    Эта статья впервые появилась в мартовском выпуске журнала NASA Tech Briefs за март 2010 года.

    Читать больше статей из этого номера здесь.

    Другие статьи из архива читайте здесь.

    ПОДПИСАТЬСЯ

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.