Электроды какие: Виды сварочных электродов. Какие марки применять в конкретном случае

Содержание

Как выбрать вольфрамовые электроды | Тиберис

На сумму:

0 р.

Вольфрамовые электроды используются при аргонодуговой сварке, то есть сварке неплавящимся электродом в среде защитного газа аргона.

Температура плавления вольфрама – 3410 °С, температура кипения – 5900 °С. Это самый тугоплавкий из существующих металлов. Вольфрам сохраняет твердость даже при очень высоких температурах. Это позволяет делать из него неплавящиеся электроды. В природе вольфрам встречается, в основном, в виде окисленных соединений — вольфрамита и шеелита.

При аргонодуговой сварке дуга горит между свариваемой деталью и вольфрамовым электродом. Электрод находится внутри сварочной горелки. Для сварки в среде защитных газов обычно применяют постоянный ток прямой полярности. Иногда используется ток обратной полярности или переменный ток. В таких случаях целесообразно использовать вольфрамовые электроды с легирующими добавками, которые повышают стабильность и устойчивость сварочной дуги.

Для улучшения качества электрода (например, устойчивости к высоким температурам, повышения стабильности горения дуги) в чистый вольфрам вводят в качестве добавки окислы редкоземельных металлов. Существует ряд разновидностей вольфрамовых электродов, в зависимости от содержания этих добавок. Этим определяется марка электрода. Марку электрода в наше время легко запомнить по цвету, в который окрашен один конец. Вольфрамовые электроды делятся на три типа: Постоянного (WT,WY), Переменного (WP, WZ) и Универсальные (WL,WC).

Международные марки электродов

WP (зеленый) — Электрод из чистого вольфрама (содержание не менее 99,5%). Электроды обеспечивают хорошую устойчивость дуги при сварке на переменном токе, сбалансированном или не сбалансированном с непрерывной высокочастотной стабилизацией (с осциллятором). Эти электроды предпочтительны для сварки на переменном синусоидальном токе алюминия, магния и их сплавов, так как они обеспечивают хорошую устойчивость дуги как в аргоновой, так и в гелиевой среде. Из-за ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец электрода из чистого вольфрама формируют в виде шарика.

Основные свариваемые материалы: алюминий, магний и их сплавы.

Ознакомиться с ценами на WP (зеленые) электроды, можно по ссылке.

WZ-8 (белый) — Электроды с добавлением оксида циркония предпочтительны для сварки на переменном токе, когда не допускается даже минимальное загрязнение сварочной ванны. Электроды дают чрезвычайно стабильную дугу. Допустимая токовая нагрузка на электрод несколько выше, чем на цериевые, лантановые и ториевые электроды. Рабочий конец электрода при сварке на переменном токе обрабатывается в форме сферы.

Основные свариваемые материалы: алюминий и его сплавы, бронза и ее сплавы, магний и его сплавы, никель и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WZ-8 (белые) электроды, можно по ссылке.

WT-20 (красный) — Электрод с добавлением оксида тория. Наиболее распространенные электроды, поскольку они первые показали существенные преимущества композиционных электродов над чисто вольфрамовыми при сварке на постоянном токе. Тем не менее, торий — радиоактивный материал низкого уровня, таким образом, пары и пыль, образующаяся при заточке электрода, могут влиять на здоровье сварщика и безопасность окружающей среды.
Сравнительно небольшое выделение тория при эпизодической сварке, как показала практика, не являются факторами риска. Но, если сварка производится в ограниченных пространствах регулярно и в течение длительного времени или сварщик вынужден вдыхать пыль, образующуюся при заточке электрода, необходимо в целях безопасности оборудовать места производства работ местной вентиляцией.
Торированные электроды хорошо работают при сварке на постоянном токе и с улучшенными источниками тока, при этом, в зависимости от поставленной задачи можно менять угол заточки электрода. Торированные электроды хорошо сохраняют свою форму при больших сварочных токах даже в тех случаях, когда чисто вольфрамовый электрод начинает плавиться с образованием на конце сферической поверхности.
Электроды WT-20 не рекомендуется использовать для сварки на переменном токе. Торец электрода обрабатывается в форме площадки с выступами.

Основные свариваемые материалы: нержавеющие стали, металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WT-20 (красные) электроды, можно по ссылке.

WY-20 (темно-синий) — Иттрированый вольфрамовый электрод, наиболее стойкий из используемых сегодня неплавящихся электродов. Используется для сварки особо ответственных соединений на постоянном токе прямой полярности, содержание окисной добавки — 1,8-2,2%, иттрированый вольфрам повышает стабильность катодного пятна на конце электрода, вследствие чего улучшается устойчивость дуги в широком диапазоне рабочих токов.

Основные свариваемые материалы: сварка особо ответственных конструкций из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов на постоянном токе (DC).

Ознакомиться с ценами на WY-20 (темно-синие) электроды, можно по ссылке.

WC-20 (серый) — Сплав вольфрама с 2% оксида церия (церий — самый распространенный нерадиоактивный редкоземельный элемент) улучшает эмиссию электрода. Улучшает начальный запуск дуги и увеличивает допустимый сварочный ток. Электроды WC-20 — универсальные, ими можно с успехом сваривать на переменном токе и на постоянном прямой полярности.
По сравнению с чисто вольфрамовым электродом, цериевый электрод дает большую устойчивость дуги даже при малых значениях тока. Электроды применяются при орбитальной сварке труб, сварке трубопроводов и тонколистовой стали. При сварке этими электродами с большими значениями тока происходит концентрация оксида церия в раскаленном конце электрода. Это является недостатком цериевых электродов.

Основные свариваемые материалы: металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе

Ознакомиться с ценами на WC-20 (серые) электроды, можно по ссылке.

WL-20, WL-15 (синий, золотистый) — Электроды из сплава вольфрама с оксидом лантана имеют очень легкий первоначальный запуск дуги, низкую склонность к прожогам, устойчивую дугу и отличную характеристику повторного зажигания дуги.
Добавление 1,5% (WL-15) и 2,0% (WL-20) оксида лантана увеличивает максимальный ток, несущая способность электрода примерно на 50% больше для данного типоразмера при сварке на переменном токе, чем чисто вольфрамового. По сравнению с цериевыми и ториевыми, лантановые электроды имеют меньший износ рабочего конца электрода.
Лантановые электроды более долговечны и меньше загрязняют вольфрамом сварной шов. Оксид лантана равномерно распределен по длине электрода, что позволяет длительное время сохранять при сварке первоначальную заточку электрода. Это серьезное преимущество при сварке на постоянном (прямой полярности) или переменном токе от улучшенных источников сварочного тока, сталей и нержавеющих сталей. При сварке на переменном синусоидальном токе рабочий конец электрода должен иметь сферическую форму.

Основные свариваемые материалы: высоколегированные стали, алюминий, медь, бронза. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе.

Ознакомиться с ценами на WL-20здесь и WL-15 по ссылке.

Советы по аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом

На постоянном токе свариваются (сталь, нержавейка, титан, латунь, медь, чугун а также разнородные соединения). Для каждого материала нужна своя присадочная проволока и чем лучше вы подберете ту которая соответствует по химическому составу, тем крепче, красивее и надежней будет соединение. Горелка должна подключатся в «-», а зажим заземления в «+». При этом мы получаем прямую полярность, которая дает нам более стабильную направленную дугу и глубокое проплавление. При выборе вольфрамового электрода нужно обратить внимание на его диаметр т.к. он выбирается исходя из толщин свариваемых деталей.

Для сварки на постоянном токе нужно помнить самое главное требование, вольфрамовый электрод должен быть заточен очень точно и остро. На крупных предприятиях для заточки вольфрамовых электродов используют специальные машинки и станки с алмазным кругом, но не имея такового можно использовать обычный лепестковый круг с мелким зерном или точильный станок. Заточка производится к острию электрода при этом не допускать его перегрева т.к. вольфрам становится более хрупким и начинает попросту крошиться. Так же нужно помнить о защитном газе, это должен быть аргон высокой частоты (объемная доля аргона должна быть не менее. 99,998 %).

Если же газ плохой, то он сразу даст о себе знать, самый главный признак, это потемнение сварочного шва. На баллоне должен быть установлен регулятор, он может быть как с манометрами так и поплавкового типа. Все чаще большинство серьезных предприятий используют импортные редукторы с двумя ротаметрами и второй используют для поддува. Это в свою очередь дает защиту обратного валика шва (сварка листов и труб).

Сама сварка производится справа налево, в правой руке горелка, в левой руке присадочный материал (если он необходим). Если на аппарате присутствуют функции «спад тока» и «газ после сварки» то про них не нужно забывать, первая даст Вам плавный спад тока в конце сварки, а вторая продолжит защиту сварочного шва в процессе остывания. Горелка должна находиться под углом 70⁰ до 85⁰, присадка подается приблизительно под углом 20⁰ плавно и поступательно. По окончанию сварки не нужно торопиться и отрывать горелку от места сварки т.к. это приведет к удлинению дуги и плохой защиты шва.

На переменном токе сваривается алюминий, вольфрам при подготовке не затачивают как иглу, а только слегка закругляют. При сварке алюминия важную часть нужно уделить подготовке как материала так и присадки. Во первых, поверхность должна быть зачищена и обезжирена. Во вторых снять фаски, если толщина не позволяет сделать полный провар. К присадке тоже уделяется должное внимание, необходимо грамотно подобрать хим. состав, это может быть чистый АL 99%, AlSi (силумин) или AlMg (дюраль). В остальном нужна только практика.

Как себя обезопасить

И в конце хотелось бы отметить что при данном виде сварке нужно должным образом относиться к средствам защиты. Выбирайте только те средства защиты в которых будет не только комфортно но и безопасно т.к. при TIG сварке очень сильное ультрафиолетовое излучение, а глаза нам даны только одни.
Рекомендуем Вам рассмотреть современное высокоэффективное средство защиты — маску «Хамелеон».

Спасибо за подписку!

Электроды покрытые (ММА)

Canada

México (Mexico)

United States of America (USA)

Antigua and Barbuda

Argentina

Bahamas

Barbados

Belize

Bolivia — Plurinational State of

Brasil (Brazil)

Brasil (Brazil — Condor)

Chile

Colombia

Costa Rica

Cuba

Dominica

Dominican Republic

Ecuador

Grenada

Guatemala

Guyana

Haïti, Ayiti (Haiti)

Honduras

Jamaica

Nicaragua

Panamá

Perú (Peru — Soldexa)

Paraguái (Paraguay)

Saint Kitts and Nevis

Saint Lucia

El Salvador

Suriname

Trinidad and Tobago

Uruguay

Saint Vincent and the Grenadines

Venezuela — Bolivarian Republic of

Andorra (Andorra)

België (Belgium)

Bielaruś, Беларусь (Belarus)

Босна и Херцеговина (Bosnia and Herzegovina)

Bulgariya, България (Bulgaria)

Κύπρος Kıbrıs (Cyprus)

Česko (Czechia)

Crna Gora Црна Гора (Montenegro)

Danmark (Denmark)

Deutschland (Germany)

Eesti (Estonia)

Éire (Ireland)

España (Spain)

France (France)

Hellas Ελλάς (Greece)

Hrvatska (Croatia)

Ísland (Iceland)

Italia (Italy)

Latvija (Latvia)

Lietuva (Lithuania)

Liechtenstein

Lëtezebuerg (Luxembourg)

Magyarország (Hungary)

Malta

Monaca, Múnegu (Monaco)

Netherlands

Norge (Norway)

Österreich (Austria)

Polska (Poland)

Portugal

Republica Moldova (Moldova)

România (Romania)

Россия (Russia)

Северна Македонија (North Macedonia)

Shqipëria (Albania)

Slovenija (Slovenia)

Slovensko (Slovakia)

Srbija Србија (Serbia)

Schweiz (Switzerland)

Suomi (Finland)

Sverige (Sweden)

Türkiye (Turkey)

Ukraїna Україна (Ukraine)

United Kingdom

افغانستانAfghanestan (Afghanistan)

Al-‘Arabiyyah as Sa‘ūdiyyah المملكة العربية السعودية (Saudi Arabia)

Al-’Imārat Al-‘Arabiyyah Al-Muttaḥidah الإمارات العربيّة المتّحدة (United Arab Emirates)

Al-‘Iraq العراق (Iraq)

Al-‘Urdun الأردن (Jordan)

Al-Yaman اليمن (Yemen)

البحرينAl-Bahrayn (Bahrain)

Dawlat ul-Kuwayt دولة الكويت (Kuwait)

Iran (Islamic Republic of)

Israʼiyl إسرائيل, Yisra’el ישראל (Israel)

Lubnān لبنان, Liban (Lebanon)

Qaṭar قطر (Qatar)

Syrian Arab Republic

Türkiye (Turkey)

‘Umān عُمان (Oman)

Al-maɣréb المغرب, Amerruk / Elmeɣrib (Morocco)

Angola (Angola)

As-Sudan السودان (Sudan)

Bénin (Benin)

Botswana

Burkina Faso

Cabo Verde

Cameroun (Cameroon)

Congo

Congo, Democratic Republic of

Côte d’Ivoire

Djibouti

Dzayer (Algeria)

مصرMisr (Egypt)

eSwatini (Eswatini)

Gaana (Ghana)

Gambia

Guinea Ecuatorial (Equatorial Guinea)

Guinea-Bissau

Guinée (Guinea)

Iritriya إرتريا Ertra (Eritrea)

Ityop’ia ኢትዮጵያ (Ethiopia)

Kenya

Lesotho

Liberia

Lībiyā ليبيا (Libya)

Madagasikara (Madagascar)

Malaŵi, Malawi (Malawi)

Mali

Moçambique (Mozambique)

Moris (Mauritius)

Muritan / Agawec, Mūrītānyā موريتانيا (Mauritania)

Namibia

Niger

Nigeria, Nàìjíríà (Nigeria)

République Centrafricaine, Ködörösêse tî Bêafrîka (Central African Republic)

République Gabonaise (Gabon)

Rwanda

Sao Tome and Principe

Sénégal (Senegal)

Seychelles, Sesel (Seychelles)

Sierra Leone

Soomaaliya aş-Şūmāl, الصومال (Somalia)

South Africa

Tanzania, United Republic of

Tchad, تشاد (Chad)

Togo

Tunes, تونس (Tunisia)

Uburundi (Burundi)

Uganda

Western Sahara

Zambia

Zimbabwe

جزر القمر Comores Koromi (Comoros)

Aorōkin M̧ajeļ (Marshall Islands)

Aotearoa (New Zealand)

Australia

Azərbaycan (Azerbaijan)

Bangladesh বাংলাদেশ (Bangladesh)

Belau (Palau)

Brunei Darussalam

Druk Yul, འབྲུག་ཡུལ (Bhutan)

Dhivehi Raajje (Maldives)

Fiji, Viti, फ़िजी (Fiji)

Hayastán (Armenia)

Kampuchea កម្ពុជា (Cambodia)

Kyrgyzstan Кыргызстан (Kyrgyzstan)

India

Indonesia

South Korea

Mǎláixīyà 马来西亚, Malaysia, மலேசியா (Malaysia)

Micronesia (Federated States of)

Mongol Uls Монгол Улс (Mongolia)

Mueang Thai เมืองไทย (Thailand)

Myanma မြန်မာ (Myanmar)

Продукция и решения
Сварочные материалы
Электроды покрытые (ММА)

Loading. .

Стандартные электроды — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 269

Электрод по определению представляет собой точку, в которой ток входит и выходит из электролита. Когда ток покидает электроды, он известен как катод, а когда ток входит, он известен как анод. Электроды являются жизненно важными компонентами электрохимических элементов. Они переносят произведенные электроны из одной полуэлемента в другую, что создает электрический заряд. Этот заряд основан на стандартной электродной системе (SHE) с эталонным потенциалом 0 вольт и служит средой для любого расчета потенциала клетки.

Что такое механика электрода?

Какие процессы происходят?

Электрод представляет собой металл, поверхность которого служит местом, где устанавливается окислительно-восстановительное равновесие между металлом и тем, что находится в растворе. Электрод может быть анодом или катодом. Анод получает ток или электроны из смеси электролитов, таким образом окисляясь. Когда атомы или молекулы подходят достаточно близко к поверхности электрода, раствор, в который помещен электрод, отдает электроны. Это заставляет атомы/молекулы становиться положительными ионами.

С катодом происходит обратное. Здесь электроны высвобождаются из электрода, а раствор вокруг него восстанавливается.

Из чего сделан электрод?

Электрод должен быть хорошим проводником электричества, поэтому обычно это металл. То, из чего сделан этот металл, зависит от того, участвует ли он в реакции. Для некоторых реакций требуется инертный электрод, который не участвует. Примером этого может быть платина в реакции SHE (описанной ниже). В то время как в других реакциях используются твердые формы реагентов, что делает их электродами. Примером этого типа ячейки может быть:

(левая сторона — анод) Cu(s)|Cu(NO ₃ ) ₂ (водн. ) (0,1M)||AgNO ₃ (водн.) (0,01M)|Ag(s) ( правая сторона — катод)

(В приведенной выше схеме ячейки: внешние компоненты — это электроды для реакции, а внутренние части — это растворы, в которые они погружены)

Здесь вы можете видеть, что твердая форма реагента, используется медь. Медь, как и серебро, участвует в качестве реагентов и электродов.

Примеры электродов

Некоторые обычно используемые инертные электроды: графит (углерод), платина, золото и родий.

Некоторые часто используемые реактивные (или вовлеченные) электроды: медные, цинковые, свинцовые и серебряные.

Стандартный водородный электрод

Стандартный водородный электрод (SHE) — это электрод, который ученые используют для сравнения во всех реакциях с потенциалом полуэлемента. Значение стандартного электродного потенциала равно нулю, что составляет основу, необходимую для расчета клеточных потенциалов с использованием разных электродов или разных концентраций. Важно иметь этот общий эталонный электрод так же, как для Международного бюро мер и весов важно иметь запечатанный кусок металла, который используется для ссылки на килограмм СИ.

Из чего сделана ОНА?

SHE состоит из 1,0 М раствора H ⁺ (водный), содержащего квадратный кусок платинированной платины (соединенный с платиновой проволокой, по которой может происходить обмен электронами) внутри трубки. Во время реакции газообразный водород затем пропускают через трубку в раствор, вызывая реакцию:

2H ⁺ (водн.) + 2e ^— <==> H ₂ (г).

Платина используется, потому что она инертен и мало реагирует с водородом.

Что происходит в этом процессе?

Сначала начальный разряд позволяет электронам заполнить самый высокий занятый энергетический уровень Pt. При этом часть ионов H+ образует ионы H ₃ O ⁺ с молекулами воды в растворе. Эти ионы водорода и гидроксония затем подходят достаточно близко к платиновому электроду (на платинированной поверхности этого электрода), где водород притягивается к электронам в металле и образует атом водорода. Затем они объединяются с другими атомами водорода, чтобы создать h3(g). Этот газообразный водород выпускается из системы. Чтобы реакция продолжалась, к электроду требуется постоянный поток H ₂ (г). Провод Pt подключен к аналогичному электроду, в котором происходит противоположный процесс, создавая заряд, который соответствует 0 вольт. Другие стандартные электроды обычно предпочтительнее, потому что электрод SHE может быть сложным в настройке. Трудность возникает при подготовке платинированной поверхности и контроле концентрации реагентов. По этой причине SHE называют гипотетическим электродом.

Трехэлектродная система

Трехэлектродная система состоит из рабочего электрода, электрода сравнения и вспомогательного электрода. Трехэлектродная система важна в вольтамперометрии. Все три электрода служат уникальному валку в трехэлектродной системе. Электрод сравнения относится к электроду, который имеет установленный электродный потенциал. В электрохимической ячейке электрод сравнения можно использовать как полуячейку. Когда электрод сравнения действует как полуячейка, можно определить электродный потенциал другой полуячейки. Вспомогательный электрод — это электрод, который следит за тем, чтобы ток не проходил через эталонную ячейку. Это гарантирует, что ток равен току рабочего электрода. Рабочий электрод — это электрод, который переносит электроны к присутствующим веществам и от них. Вот некоторые примеры эталонных ячеек:

Каломельный электрод: Этот электрод сравнения состоит из молекул ртути и хлорида ртути. Этот электрод может быть относительно проще в изготовлении и обслуживании по сравнению с SHE. Он состоит из твердой пасты Hg ₂ Cl ₂ и жидкой элементарной ртути, прикрепленной к стержню, погруженному в насыщенный раствор KCl. Необходимо, чтобы раствор был насыщенным, так как это позволяет фиксировать активность хлоридом калия, а напряжение быть ниже и ближе к СВЭ. Этот насыщенный раствор позволяет происходить обмену ионами хлора. Все это обычно помещают внутрь трубки с пористым соляным мостиком, позволяющим электронам течь обратно и замыкать цепь. 9-_{(aq)}\]

Серебряно-хлоридный электрод : Электрод такого типа осаждает в растворе соль, которая участвует в электродной реакции. Этот электрод состоит из твердого серебра и его осажденной соли AgCl. Это широко используемый электрод сравнения, потому что он недорогой и не такой токсичный, как каломельный электрод, содержащий ртуть. Серебряно-хлоридный электрод изготавливается путем взятия проволоки из твердого серебра и кодирования ее в AgCl. Затем его помещают в пробирку с раствором KCl и AgCl. Это позволяет образовываться ионам (и наоборот) по мере того, как электроны втекают и выходят из системы электродов. 9-_{(aq)}\]

Ссылки

Айвз, Дэвид Дж. Г. и Джордж Джон. Янц. «2. Водородный электрод». Электроды сравнения. Нью-Йорк [usw.]: Acad. Пр., 1961. Печать.
Аллманд, А., и Гарольд Иоганн Томас. Эллингем. «Глава 4: Электролизная ванна». Принципы прикладной электрохимии, . Нью-Йорк: Лонгманс, Грин, 1924. Печать

Стандартный водородный электрод: искаженная концепция, http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed050p604

Задачи

1. Какой электрод окисляет раствор в полуэлементе? Анод или катод?

2. Почему стандартный водородный электрод важен для расчета потенциалов клеток?

3. Определите, какая сторона является катодом, а какая анодом.

Ag(s) | Ag+(водн.)(0,5M) || Ag ⁺ (водн.) (0,05M) | Ag(s)

4. Почему важно использовать инертный электрод в ситуациях, подобных SHE?

5. Каков стандартный потенциал полуэлемента для SHE?

Ответы (выделите, чтобы увидеть):

1. Анод

2. Важен при расчете потенциалов полуэлемента, т.к. служит ориентиром. Без этого электрода не было бы основы для расчета значений клеточных потенциалов.

3. Левый — анод, правый — катод.

4. В этой ситуации важно использовать инертный электрод, потому что он не будет реагировать или участвовать в реакции в ячейке, а только обеспечит площадь поверхности для протекания реакции.

5. 0 вольт.

Авторы и ссылки

Майкл Девендженцо (UCD)

Standard Electrodes распространяется по незаявленной лицензии, автором, ремиксом и/или куратором является LibreTexts.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Показать страницу TOC
№ на стр.
Теги

Какие электроды выбрать?

История ЭЭГ

ЭЭГ — это широко используемый исследовательский метод, который продолжает углублять наше понимание человеческого мозга. Прикрепляя электроды к коже головы, исследователи и медицинские работники могут измерять небольшие электрические потенциалы, возникающие на поверхности кожи головы и отражающие активность собственных нейронов мозга. Эти сигналы анализируются несколькими способами, например. рассматривая пространственные и временные параметры и позволяя локализовать источники в определенных частях мозга.

Появление мобильной ЭЭГ вызвало спрос на сухие электроды

Еще несколько лет назад исследования ЭЭГ были ограничены лабораториями или клиниками из-за характеристик оборудования: оно было громоздким и стационарным, что требовало неподвижного состояния испытуемого. также. Однако за последние несколько лет мы стали свидетелями появления и развития мобильных устройств ЭЭГ, которые соответствуют современной бытовой электронике по портативности, размеру и весу. Этот новый тип оборудования теперь позволяет исследователям получить представление об активности мозга испытуемых в совершенно новых условиях: испытуемые могут перемещаться в пределах лаборатории, и, кроме того, все, что находится за пределами обычных лабораторных условий, стало доступным в качестве подходящей исследовательской среды в любой момент времени. мгновенный.

Эти новые возможности привели к увеличению спроса на решения, которые еще больше повышают мобильность и гибкость таких систем. Одним из важных факторов в поисках мобильности было появление сухих электродов. Обычная ЭЭГ записывалась с помощью «мокрых» электродов, в которых используется слой проводящего геля или пасты для повышения проводимости между электродами и кожей испытуемого. Нанесение геля может занять много времени и может оставить следы на волосах испытуемого. В частности, в исследованиях, требующих высокого пространственного разрешения, с использованием до 128 или 256 электродов, одна лишь настройка эксперимента может занять несколько часов на каждого испытуемого. Однако сухие электроды не требуют электропроводящего геля и устанавливаются намного быстрее. Без использования проводящего вещества сигналы ЭЭГ могут быть более шумными, а без дополнительной адгезии, обеспечиваемой гелем, более склонными к артефактам движения. В общем, 9Сухие электроды 0113 отличаются повышенным удобством в обмен на стабильность и качество сигнала.

Сравнение качества данных

Возникает соответствующий вопрос: достаточно ли качество данных сухих электродов для получения надежных результатов? Являются ли они реальной альтернативой мокрым электродам? Чтобы ответить на этот вопрос, Джулия Кам, профессор психологии Университета Калгари, провела следующее исследование: Систематическое сравнение беспроводной системы ЭЭГ с сухими электродами и проводной системы ЭЭГ с мокрыми электродами. Мы не будем слишком углубляться в методологию, но, вкратце, в исследовании сравнивались сигналы, зарегистрированные у 27 человек с мокрыми и сухими электродами, и рассматривалась спектральная мощность в низкочастотных диапазонах, связанные с событием компоненты потенциала (P3b), и единая пробная классификация, основанная на подходе машинного обучения. Результаты показывают, что обе системы работают хорошо, при этом мокрая система имеет небольшое преимущество в качестве данных.

Вывод состоит в том, что сухие электроды могут записывать данные ЭЭГ с качеством, сравнимым с мокрыми электродами в стационарных условиях. Этот вывод также подтверждается аналогичными исследованиями, сравнивающими влажные и сухие электроды в отношении отношения сигнал/шум, общего качества сигнала и удобства ношения в различных сценариях: Сравнение беспроводной системы ЭЭГ с сухим электродом и обычной проводной влажным электродом Система ЭЭГ для клинических применений (Hinrichs et al, 2020), The Dry Revolution: Evaluation of Three различных типов сухих электродов ЭЭГ с точки зрения характеристик спектра сигнала, классификации психических состояний и удобства использования (Di Flumeri et al, 2019) и Протокол сравнения сухих и влажных электродов ЭЭГ во время сна (Leach et al, 2020).

Артефакты движения

Одним из ключевых преимуществ мобильной ЭЭГ является возможность мониторинга нейронной активности в «реальных» средах и приложениях, где испытуемые не находятся в стационарном состоянии. Запись данных ЭЭГ, когда испытуемый находится в движении, например. во время исследования походки или при выполнении повседневных действий становится все более распространенным явлением. Остающейся проблемой мобильных исследований биопотенциалов является тот факт, что сдвиги положения между электродом и кожей или движение кабелей электрода могут вызывать шум, так называемые артефакты движения. Существуют различные подходы к уменьшению этих артефактов, в том числе: поиск идеального баланса давления сцепления и комфорта, использование программных мер для «очистки» зашумленных данных без удаления слишком большого количества основного интересующего сигнала и даже двухслойные настройки. , в котором вторая система ЭЭГ используется для обнаружения артефактов движения путем последующего вычитания их из основной записи регистрации сигнала. Комбинации различных методов могут значительно улучшить качество сигнала, и идеальный подход по-прежнему во многом зависит от конкретного эксперимента. Пока нет передовых практик, применимых ко всем направлениям, за исключением общей фильтрации данных за пределами интересующего диапазона спектра. Мы ожидаем, что в ближайшие годы появятся передовые методы улучшения обработки сигналов сухими электродами, поскольку в этом направлении проводятся значительные исследования.

Заключение

Выбор влажных или сухих электродов для эксперимента во многом зависит от характеристик экспериментальной установки и компромисса между удобством и качеством данных. Хотя сухие электроды более удобны в использовании, качество сигнала обычно ниже по сравнению с мокрыми электродами. Между тем, сухие электроды часто предоставляют данные, которые достаточно хороши для многих экспериментальных парадигм, и будут все чаще использоваться, поскольку появляется все больше и больше способов улучшить качество сигнала сухих электродов.

Как выбрать?

Несколько факторов, которые следует учитывать при выборе электрода, перечислены ниже:

Стационарный или мобильный

Для стационарного применения сухие электроды могут обеспечить запись данных с хорошим качеством без дискомфорта от нанесения геля.

Для мобильных приложений влажные электроды обеспечивают лучшее качество и менее подвержены артефактам движения из-за низкого сопротивления электрода-кожи и дополнительной адгезии, обеспечиваемой самим проводящим гелем.

Продолжительность измерения

В начале эксперимента импеданс мокрых электродов улучшается с течением времени записи, так как гель рассеивается в более ровный слой. Тем не менее, в какой-то момент гель начнет высыхать и испаряться, что приведет к ухудшению качества сигнала и увеличению артефактов движения. Как долго можно получать стабильный сигнал, во многом зависит от типа и качества используемого геля. Исследования с более короткими периодами регистрации с большей вероятностью выиграют от повышения качества данных при использовании мокрых электродов, чем исследования с более длительными периодами измерений. Если вы больше заботитесь о стабильности сигнала, а не о качестве детализации, лучшим вариантом могут быть сухие электроды, поскольку они не требуют повторной настройки во время более длительных записей.

Количество каналов

Настройка ЭЭГ с мокрыми электродами — это ручной процесс, требующий осторожного нанесения геля на каждый отдельный электрод. Особенно для систем высокой плотности с 64 каналами и более это может занять значительное время. Время, необходимое для настройки и очистки, может быстро превзойти время, затрачиваемое на сбор данных. Еще одна проблема при работе с большим количеством каналов — это скопления геля на соседних электродах, образующие мосты, когда гель наносится слишком обильно. Это может исказить результаты измерений, поскольку каналы объединяются.

Outlook

Помимо постоянно растущей степени сложности обработки и очистки данных на основе программного обеспечения, появляются также новые типы электродов, которые обладают очень многообещающими свойствами для снижения шума в мобильных приложениях: С-образные электроды, которые крепятся за ухом, массивы внутриушных электродов и тонкослойные электроды для печати — все они успешно прошли стадию проверки концепции и находятся на пути к тому, чтобы стать зрелой и осуществимой альтернативой обычным электродам.

У Mentalab есть электроды, подходящие для вашего эксперимента

Из-за множества различных сценариев, в которых применяется мобильная ЭЭГ, Mentalab решила предложить гибкие решения, разработанные для удовлетворения потребностей многих типов экспериментов.