Онлайн калькулятор lc контура: On-line калькуляторы, расчет резонанса LC контура

Содержание

Калькулятор импеданса параллельной LC-цепи • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Калькулятор определяет импеданс и фазовый сдвиг для соединенных параллельно идеальных катушки индуктивности и конденсатора для заданной частоты синусоидального сигнала. Определяется также угловая частота.

Пример. Рассчитать импеданс, катушки индуктивности 250 мкГн и конденсатора 100 пФ на частоте 1 МГц. В этом примере показана цепь с очень высоким импедансом, приблизительно равным 120 кОм. То есть, почти резонанс. Для проверки поведения цепи практически при резонансе, введите емкость 101,32 пФ вместо 100 пФ. При этом цепь все еще имеет индуктивный характер и ее индуктивное реактивное сопротивление меньше емкостного, что видно по фазовому сдвигу +90°. Если же ввести чуть большее значение емкости 101,33 пФ, импеданс изменится и цепь будет иметь емкостной характер (индуктивное реактивное сопротивление выше емкостного), при этом фазовый угол изменится с +90° на –90°.

Входные данные

Индуктивность, L

генри (Гн)миллигенри (мГн)микрогенри (мкГн)наногенри (нГн)пикогенри (пГн)

Емкость, С

фарад (Ф)микрофарад (мкФ)нанофарад (нФ)пикофарад (пФ)

Частота, f

герц (Гц)миллигерц (мГц)килогерц (кГц)мегагерц (МГц)гигагерц (ГГц)

Выходные данные

Угловая частота ω= рад/с

Емкостное реактивное сопротивление XC= Ом

Емкостное реактивное сопротивление XL= Ом

Полный импеданс LC |ZLC|= Ом

Фазовый сдвигφ = ° = рад

Резонансная частота

f0=   Гц   ω0=   рад/с

Введите значения емкости, индуктивности и частоты, выберите единицы измерения и нажмите кнопку Рассчитать. Попробуйте ввести нулевые или бесконечно большие значения величин, чтобы посмотреть как будет себя вести эта цепь. Бесконечная частота не поддерживается. Для ввода значения бесконечность наберите inf.

Для расчетов используются указанные ниже формулы:

φ = 90° если 1/(2πfL) > 2πfC

φ = –90° если 1/(2πfL) < 2πfC

φ = 0° если 1/(2πfL) = 2πfC

Здесь

ZLC — импеданс цепи LC в омах (Ом),

ω = 2πf — угловая частота в рад/с,

f — частота в герцах (Гц),

L — индуктивность в генри (Гн),

C — емкость в фарадах (Ф),

ω0 — резонансная угловая частота в радианах в секунду (рад/с),

f0 — резонансная частота в герцах (Гц),

φ — фазовый сдвиг между полным напряжением VT и полным током IT в градусах (°) и радианах,

j — мнимая единица.

График зависимости импеданса ZLC параллельной LC-цепи от частоты f для заданных пар индуктивностей и емкостей показывает бесконечно большой импеданс на резонансных частотах

Для расчета введите индуктивность, емкость, частоту и выберите единицы измерения. Импеданс LC -цепи будет показан в омах, сдвиг фаз в градусах и радианах. Также будут рассчитаны индуктивное и емкостное реактивные сопротивления и резонансная частота. С помощью ссылки Вычислить на резонансной частоте можно рассчитать величины при резонансе.

График зависимости импеданса ZLC нескольких идеальных параллельных LC-цепей от частоты f для заданных пар индуктивностей и емкостей; величины L и С подобраны так, что резонансная частота 3,559 кГц одинаковая для всех цепей

В параллельной LC-цепи напряжение на конденсаторе и катушке индуктивности одно и то же, однако токи в ветвях цепи различны. На векторной диаграмме показано напряжение VT идеального источника напряжения. В связи с отсутствием сопротивления, на схеме не показан горизонтальный вектор тока в фазе с приложенным напряжением. Вектор тока в индуктивности IL отстает от вектора напряжения на 90°, поэтому он направлен вниз (–90°). Вектор тока в емкости опережает вектор напряжения на 90°, поэтому он направлен вверх (+90°). Векторная сумма двух векторов, направленных в противоположные стороны, может быть направлена вниз и вверх в зависимости от того, где больше ток: в индуктивности или в емкости. Величина тока, в свою очередь, по закону Ома зависит от реактивного сопротивления — чем оно больше, тем ток меньше.

На частоте резонанса емкостное и индуктивное реактивные сопротивления равны, и если мы посмотрим на приведенное выше уравнение для |Z|, мы увидим, что эффективный импеданс будет определяться только величиной сопротивления и будет максимальным. Токи, текущие через катушку индуктивности и конденсатор, равны, так как их реактивные сопротивления тоже равны. Поэтому на резонансной частоте ток от источника не потребляется. Можно сказать, что для источника напряжения параллельная LC-цепь при резонансе представляет собой обрыв цепи, то есть полное отсутствие нагрузки.

Векторная диаграмма теоретически идеальной параллельной LC-цепи. 1 — емкостное реактивное сопротивление больше индуктивного, через катушку течет больший ток и цепь имеет емкостной характер, то есть представляет собой емкостную нагрузку; 2 — индуктивное реактивное сопротивление выше емкостного, цепь имеет емкостной характер, то есть цепь представляет собой емкостную нагрузку; 3 — при резонансе импеданс бесконечно большой и для источника напряжения цепь фактически представляет собой обрыв, то есть отсутствие нагрузки и потребляемый от источника ток равен нулю.

В то же время, видно, что при резонансе ток течет между катушкой индуктивности и конденсатором, периодически изменяя направление. Это явление можно сравнить с идеальным маятником, который при отсутствии трения качается с неизменной амплитудой без приложения внешних сил. Конечно, это может происходить только в идеальной цепи без резистора в каждой из ветвей цепи. В то же время, это поведение очень близко к тому, что реально происходит во многих практических цепях, в которых катушки индуктивности имеют очень малое сопротивление.

Интересно отметить, что в английском языке параллельная RLC цепь часто называется «tank circuit», что в переводе буквально означает «цепь, сохраняющая энергию так же, как сохраняется жидкость в баке» (англ. tank — цистерна, бак). Название объясняется тем, что LC-цепь хранит энергию в форме электрического и магнитного полей и циркулирующего тока точно так же, как бак хранит жидкость. Возможно, название также связано с тем, что катушки чаще всего имеют цилиндрическую форму. Амплитуда этого циркулирующего тока зависит от импеданса конденсатора и катушки индуктивности. Если индуктивность большая, а емкость маленькая, их реактивные сопротивления будут большими, а ток, соответственно, маленьким. Если же индуктивность невысокая, а емкость высокая, то реактивные сопротивления небольшие и ток будет большим.

Катушки индуктивности в высокочастотном модуле

Режимы отказа элементов

А что если в этой схеме отказал один из элементов? Нажмите на соответствующую ссылку, чтобы посмотреть соответствующие режимы отказа:

Особые режимы работы цепи

Нажмите на соответствующую ссылку, чтобы посмотреть как работает калькулятор в особых режимах:

Различные режимы работы на постоянном токе

Короткое замыкание

Обрыв цепи

Чисто емкостная цепь

Цепь при резонансе

Чисто индуктивная цепь

Индуктивная цепь

Примечания

  • Нулевая частота в объяснениях поведения этой цепи означает постоянный ток. Если f = 0, предполагается, что цепь подключена к идеальному источнику напряжения.
  • При нулевой частоте реактивное сопротивление конденсатора считается нулевым, если его емкость бесконечно большая. Если же емкость конденсатора конечная или нулевая, его реактивное сопротивление бесконечно большое и для источника постоянного напряжения он представляет собой обрыв цепи, иными словами отсутствующий конденсатор.
  • При нулевой частоте реактивное сопротивление идеальной катушки индуктивности считается бесконечно большим, если ее индуктивность бесконечно большая. Если же индуктивность катушки конечная или нулевая, ее реактивное сопротивление при нулевой частоте равно нулю и для источника постоянного напряжения она представляет собой короткое замыкание.

Калькулятор импеданса последовательной RLC-цепи • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Калькулятор определяет импеданс и фазовый сдвиг для соединенных последовательно резистора, катушки индуктивности и конденсатора для заданной частоты синусоидального сигнала. Определяется также угловая частота.

Пример. Рассчитать импеданс катушки индуктивности 1 Гн, конденсатора 100 мкФ и резистора 100 Ом на частоте 16 Гц. Калькулятор показывает импеданс около 100,006 Ом. Это почти резонанс. Можно проверить импеданс при почти полном резонансе, если ввести 15,9154 Гц вместо 16 Гц. При этой частоте импеданс получается емкостным. Однако, если ввести емкость чуть большую частоту 15,9155 Гц, импеданс станет индуктивным и вы увидите, что фазовый угол, который был чуть меньше нуля, стал положительным.

Входные данные

Сопротивление, R

миллиом (мОм)ом (Ом)килоом (кОм)мегаом (МОм)

Индуктивность, L

генри (Гн)миллигенри (мГн)микрогенри (мкГн)наногенри (нГн)пикогенри (пГн)

Емкость, С

фарад (Ф)микрофарад (мкФ)нанофарад (нФ)пикофарад (пФ)

Частота, f

герц (Гц)миллигерц (мГц)килогерц (кГц)мегагерц (МГц)гигагерц (ГГц)

Выходные данные

Угловая частота ω= рад/с

Емкостное реактивное сопротивление XC= Ом

Емкостное реактивное сопротивление XL= Ом

Полный импеданс RLC |ZRLC|= Ом

Фазовый сдвигφ = ° = рад

Добротность Q=

Резонансная частота

f0=   Гц   ω0=   рад/с

Введите значения сопротивления, емкости, индуктивности и частоты, выберите единицы измерения и нажмите кнопку Рассчитать. Попробуйте ввести нулевые или бесконечно большие значения величин, чтобы посмотреть как будет себя вести эта цепь. Бесконечная частота не поддерживается. Для ввода значения бесконечность наберите inf.

Для расчетов используются указанные ниже формулы:

φ = 90° если 1/2πfC < 2πfL и R = 0

φ = –90° если 1/2πfC > 2πfL и R = 0

φ = 0° если 1/2πfC = 2πfL и R = 0

Здесь

ZLC — импеданс цепи LC в омах (Ом),

ω = 2πf — угловая частота в рад/с,

f — частота в герцах (Гц),

R сопротивление в омах (Ом),

L — индуктивность в генри (Гн),

C — емкость в фарадах (Ф),

Q — добротность последовательной RLC-цепи (безразмерная величина),

ω0 — резонансная угловая частота в радианах в секунду (рад/с),

f0 — резонансная частота в герцах (Гц),

φ — фазовый сдвиг между полным напряжением VT и полным током IT в градусах (°) и радианах и

j — мнимая единица.

Для расчета введите сопротивление, индуктивность, емкость, частоту и выберите единицы измерения. Импеданс RLC –цепи будет показан в омах, сдвиг фаз в градусах и радианах. Также будут рассчитаны добротность, индуктивное и емкостное реактивные сопротивления и резонансная частота. С помощью ссылки Установить резонансную частоту можно рассчитать величины при резонансе.

Последовательная RLC-цепь состоит из резистора R, катушки индуктивности L и конденсатора C, соединенных последовательно. Как и в идеальной последовательной LC-цепи без сопротивления, в RLC-цепи могут возникать колебания с частотой резонанса, которые, однако, затухают из-за наличия сопротивления.

Резонанс возникает на частоте, при которой импеданс цепи минимален, то есть, при нулевом реактивном сопротивлении цепи. Иными словами, он возникает, если импеданс только резистивный, без реактивной составляющей, то есть его мнимая часть равна нулю. Явление резонанса происходит в том случае, когда реактивные сопротивления катушки индуктивности и конденсатора равны и, поскольку они имеют противоположный знак, они гасят друг друга. Как это происходит — показано ниже на векторной диаграмме.

Калькулятор определяет резонансную частоту RLC-цепи, и можно ввести эту частоту или значение чуть-чуть меньше или чуть-чуть больше резонансной частоты, чтобы посмотреть, как будут себя вести рассчитываемые величины при резонансе и около него.

Калькулятор рассчитывает также добротность Q последовательной RLC-цепи — параметр, который используется для характеристики электрических резонансных цепей и устройств, а также механических резонаторов. Чем выше сопротивление цепи, тем больше потерь и тем выше затухание в RLC-цепях и ниже их добротность. Добротность Q последовательной RLC-цепи рассчитывается по приведенной выше формуле.

Слева приведен график зависимости импеданса ZRLC последовательной RLC-цепи от частоты f при заданных значениях сопротивления, индуктивности и емкости. Видно, что при резонансе импеданс резистивный и реактивная составляющая отсутствует. При повышении частоты реактивное сопротивление катушки индуктивности увеличивается, а конденсатора — уменьшается. Если же частота уменьшается до нуля (то есть источник выдает постоянное напряжение), реактивное сопротивление катушки индуктивности уменьшается до нуля, а конденсатора — становится бесконечно большим. То есть, при нулевой частоте (на постоянном токе) последовательная RLC-цепь представляет собой просто разомкнутую цепь с бесконечно большим импедансом. На правом графике показана зависимость импеданса и разности фаз последовательной RLC-цепи от частоты. Справа от резонанса импеданс имеет индуктивный характер, а слева — емкостной.

На векторной диаграмме последовательной RLC-цепи показан емкостной импеданс (слева), индуктивный импеданс (в центре) и резистивный импеданс при резонансе (справа). Векторы напряжения на графике образуют прямоугольный треугольник с гипотенузой VT, вертикальным катетом VL– VC и горизонтальным катетом VR. Видно, что при емкостном характере импеданса ток опережает напряжение, а при индуктивном — отстает от него.

В последовательной RLC-цепи один и тот же ток протекает через резистор, конденсатор и катушку индуктивности, однако падения напряжения на элементах этой цепи различны. На векторной диаграмме показано напряжение VT идеального источника напряжения. В связи с наличием сопротивления, на схеме показан горизонтальный вектор напряжения на резисторе в фазе с текущим через него током. Вектор напряжения на индуктивности VL отстает от вектора тока на 90°, поэтому он направлен вверх (+90°). Вектор напряжения на емкости опережает вектор тока на 90°, поэтому он направлен вниз (–90°). Векторная сумма двух векторов, направленных в противоположные стороны, может быть направлена вниз и вверх в зависимости от того, на чем больше падение напряжения — на индуктивности или на емкости. Вектор полного напряжения в цепи VT определяется по теореме Пифагора.

На частоте резонанса емкостное и индуктивное реактивные сопротивления равны и, если посмотреть на приведенное выше уравнение для |Z|, мы увидим, что эффективный импеданс будет определяться только величиной сопротивления и будет минимальным. Через катушку индуктивности и конденсатор, течет одинаковый ток, а падения напряжения на них равны и противоположны по знаку, так как их реактивные сопротивления тоже равны. Поэтому на резонансной частоте от источника потребляется ток, определяемый лишь резистором, так как идеальная последовательная LC-цепь при резонансе представляет собой для источника питания короткое замыкание. При наличии в цепи резистора, последовательная RLC-цепь при резонансе представляет собой чисто резистивную нагрузку.

Резонансная частота последовательной RLC-цепи определяется с учетом, что

Умножая обе стороны уравнения на частоту f, получаем:

Если разделить обе части уравнения на 2πL, извлечь из обеих частей квадратный корень и упростить получившееся выражение, получаем значение резонансной частоты:

Режимы отказа элементов

А что если в этой схеме отказал один из элементов? Нажмите на соответствующую ссылку, чтобы посмотреть соответствующие режимы отказа:

Особые режимы работы цепи

Нажмите на соответствующую ссылку, чтобы посмотреть как работает калькулятор в особых режимах:

Различные режимы работы на постоянном токе

Короткое замыкание

Обрыв цепи

Чисто емкостная цепь

Цепь при резонансе

Чисто индуктивная цепь

Индуктивная цепь

Примечания

  • Нулевая частота в объяснениях поведения этой цепи означает постоянный ток. Если f = 0, предполагается, что цепь подключена к идеальному источнику напряжения.
  • При нулевой частоте реактивное сопротивление конденсатора считается нулевым, если его емкость бесконечно большая. Если же емкость конденсатора конечная или нулевая, его реактивное сопротивление бесконечно большое и для источника постоянного напряжения он представляет собой обрыв цепи, иными словами отсутствующий конденсатор.
  • При нулевой частоте реактивное сопротивление идеальной катушки индуктивности считается бесконечно большим, если ее индуктивность бесконечно большая. Если же индуктивность катушки конечная или нулевая, ее реактивное сопротивление при нулевой частоте равно нулю и для источника постоянного напряжения она представляет собой короткое замыкание.

Катушки индуктивности в высокочастотном модуле телевизионного приемника

Расчет колебательного контура

Практический расчет последовательного или параллельного LC контура.

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Сегодня мы с вами рассмотрим порядок расчета LC контура.

Некоторые из вас могут спросить, а на черта нам это нужно? Ну, во-первых, лишние знания никогда не помешают, а во-вторых, бывают в жизни моменты, когда вам знание этих расчетов может понадобиться. К примеру, очень многие начинающие радиолюбители (естественно, в основном молодые), увлекаются сборкой так называемых “жучков” – устройств позволяющих на расстоянии прослушивать что-нибудь. Конечно я уверен, что это делается без всяких нехороших (даже грязных) мыслей подслушать кого-нибудь, а в благих целях. Например устанавливают “жучок” в комнате с малышом, а на радиовещательный приемник прослушивают не проснулся ли он. Все схемы “радиожучков” работают на определенной частоте, но что делать, когда эта частота вас не устраивает. Вот тут вам придет на помощь знание нижеприведенной статьи.

LC колебательные контура применяются практически в любой аппаратуре, работающей на радиочастотах. Как известно из курса физики, колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора (емкости), которые могут быть включены параллельно (параллельный контур) или последовательно (последовательный контур), как на рис.1:

Реактивные сопротивления индуктивности  и емкости, как известно, зависят от частоты переменного тока. При увеличении частоты реактивное сопротивление индуктивности  растет, а емкости – падает. При уменьшении частоты, наоборот, индуктивное сопротивление падает, а емкостное – растет. Таким образом, для каждого контура есть некоторая частота резонанса, на которой индуктивное и емкостное сопротивления оказываются равными. В момент резонанса резко увеличивается амплитуда переменного напряжения на параллельном контуре или резко увеличивается амплитуда тока на последовательном контуре. На рис.2 показан график зависимости напряжения на параллельном контуре или тока на последовательном контуре от частоты:

На частоте резонанса эти величины имеют максимальное значение. А полоса пропускания контура определяется на уровне 0,7 от максимальной амплитуды, которая есть на частоте резонанса.

Теперь перейдем к практике. Предположим нам нужно сделать параллельный контур, имеющий резонанс на частоте 1 МГц. Прежде всего нужно сделать предварительный расчет такого контура. То есть, определить необходимую емкость конденсатора и индуктивность катушки. Для предварительного расчета есть упрощенная формула:

L=(159,1/F)2/C  где:
L – индуктивность катушки в мкГн;
С – емкость конденсатора в пФ;
F – частота в МГц

Зададимся частотой 1 МГц и емкостью, к примеру, 1000 пФ. Получим:

L=(159,1/1)2 /1000 = 25 мкГн

Таким образом, если мы захотим контур на частоту 1 МГц, то нужен конденсатор на 1000 пФ и индуктивность на 25 мкГн. Конденсатор можно подобрать,, а вот индуктивность нужно сделать самостоятельно.

Рассчитать число витков для катушки без сердечника можно по такой формуле:

N=32 *√(L/D)   где:
N – требуемое число витков;
L – заданная индуктивность в мкГн;
D – диаметр каркаса в мм, на котором предполагается намотать катушку.

Предположим, диаметр каркаса – 5 мм, тогда:

N=32*√(25/5) = 72 витка.

Данная формула является приближенной, она не учитывает собственную межвитковую емкость катушки. Формула служит для предварительного вычисления параметров катушки, которые затем настраиваются при настройке контура.

В радиолюбительской практике чаще используются катушки с подстроечными сердечниками из феррита, имеющими длину 12-14 мм и диаметр 2,5 – 3 мм. Такие сердечники, например, применяются в контурах телевизоров и приемников. Для предварительного расчета числа витков для такого сердечника есть другая приближенная формула:

N=8,5*√L , подставляем значения для нашего контура N=8,5*√25 = 43 витка. То есть, в таком случае на потребуется намотать на катушку 43 витка провода.



Программа расчета резонансного контура

Колебательный контур — электрическая цепь, в которой могут возникать колебания с частотой, определяемой параметрами цепи.

Простейший колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных параллельно или последовательно.

– Конденсатор C – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать электрическую энергию.
– Катушка индуктивности L – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать магнитную энергию.

Свободные электрические колебания в параллельном контуре.

Основные свойства индуктивности:

– Ток, протекающий в катушке индуктивности, создаёт магнитное поле с энергией .
– Изменение тока в катушке вызывает изменение магнитного потока в её витках, создавая в них ЭДС, препятствующую изменению тока и магнитного потока.

Период свободных колебаний контура LC можно описать следующим образом:

Если конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения U, потенциальная энергия его заряда составит.
Если параллельно заряженному конденсатору подключить катушку индуктивности L, в цепи пойдёт ток его разряда, создавая магнитное поле в катушке.

Магнитный поток, увеличиваясь от нуля, создаст ЭДС в направлении противоположном току в катушке, что будет препятствовать нарастанию тока в цепи, поэтому конденсатор разрядится не мгновенно, а через время t1, которое определяется индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора из расчёта t1 = .
По истечении времени t1, когда конденсатор разрядится до нуля, ток в катушке и магнитная энергия будут максимальны.
Накопленная катушкой магнитная энергия в этот момент составит.
В идеальном рассмотрении, при полном отсутствии потерь в контуре, EC будет равна EL. Таким образом, электрическая энергия конденсатора перейдёт в магнитную энергию катушки.

Изменение (уменьшение) магнитного потока накопленной энергии катушки создаст в ней ЭДС, которая продолжит ток в том же направлении и начнётся процесс заряда конденсатора индукционным током. Уменьшаясь от максимума до нуля в течении времени t2 = t1, он перезарядит конденсатор от нуля до максимального отрицательного значения (-U).
Так магнитная энергия катушки перейдёт в электрическую энергию конденсатора.

Описанные интервалы t1 и t2 составят половину периода полного колебания в контуре.
Во второй половине процессы аналогичны, только конденсатор будет разряжаться от отрицательного значения, а ток и магнитный поток сменят направление. Магнитная энергия вновь будет накапливаться в катушке в течении времени t3, сменив полярность полюсов.

В течении заключительного этапа колебания (t4), накопленная магнитная энергия катушки зарядит конденсатор до первоначального значения U (в случае отсутствия потерь) и процесс колебания повторится.

В реальности, при наличии потерь энергии на активном сопротивлении проводников, фазовых и магнитных потерь, колебания будут затухающими по амплитуде.
Время t1 + t2 + t3 + t4 составит период колебаний .
Частота свободных колебаний контура ƒ = 1 / T

Частота свободных колебаний является частотой резонанса контура, на которой реактивное сопротивление индуктивности XL=2πfL равно реактивному сопротивлению ёмкости XC=1/(2πfC).

Расчёт частоты резонанса

LC-контура:

Предлагается простой онлайн-калькулятор для расчёта резонансной частоты колебательного контура.

Необходимо вписать значения и кликнуть мышкой в таблице.
При переключении множителей автоматически происходит пересчёт результата.

Расчёт ёмкости:
Расчёт индуктивности:

Похожие страницы с расчётами:

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Колебательный контур — электрическая цепь, в которой могут возникать колебания с частотой, определяемой параметрами цепи.

Простейший колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных параллельно или последовательно.

– Конденсатор C – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать электрическую энергию.
– Катушка индуктивности L – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать магнитную энергию.

Свободные электрические колебания в параллельном контуре.

Основные свойства индуктивности:

– Ток, протекающий в катушке индуктивности, создаёт магнитное поле с энергией .
– Изменение тока в катушке вызывает изменение магнитного потока в её витках, создавая в них ЭДС, препятствующую изменению тока и магнитного потока.

Период свободных колебаний контура LC можно описать следующим образом:

Если конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения U, потенциальная энергия его заряда составит.
Если параллельно заряженному конденсатору подключить катушку индуктивности L, в цепи пойдёт ток его разряда, создавая магнитное поле в катушке.

Магнитный поток, увеличиваясь от нуля, создаст ЭДС в направлении противоположном току в катушке, что будет препятствовать нарастанию тока в цепи, поэтому конденсатор разрядится не мгновенно, а через время t1, которое определяется индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора из расчёта t1 = .
По истечении времени t1, когда конденсатор разрядится до нуля, ток в катушке и магнитная энергия будут максимальны.
Накопленная катушкой магнитная энергия в этот момент составит.
В идеальном рассмотрении, при полном отсутствии потерь в контуре, EC будет равна EL. Таким образом, электрическая энергия конденсатора перейдёт в магнитную энергию катушки.

Изменение (уменьшение) магнитного потока накопленной энергии катушки создаст в ней ЭДС, которая продолжит ток в том же направлении и начнётся процесс заряда конденсатора индукционным током. Уменьшаясь от максимума до нуля в течении времени t2 = t1, он перезарядит конденсатор от нуля до максимального отрицательного значения (-U).
Так магнитная энергия катушки перейдёт в электрическую энергию конденсатора.

Описанные интервалы t1 и t2 составят половину периода полного колебания в контуре.
Во второй половине процессы аналогичны, только конденсатор будет разряжаться от отрицательного значения, а ток и магнитный поток сменят направление. Магнитная энергия вновь будет накапливаться в катушке в течении времени t3, сменив полярность полюсов.

В течении заключительного этапа колебания (t4), накопленная магнитная энергия катушки зарядит конденсатор до первоначального значения U (в случае отсутствия потерь) и процесс колебания повторится.

В реальности, при наличии потерь энергии на активном сопротивлении проводников, фазовых и магнитных потерь, колебания будут затухающими по амплитуде.
Время t1 + t2 + t3 + t4 составит период колебаний .
Частота свободных колебаний контура ƒ = 1 / T

Частота свободных колебаний является частотой резонанса контура, на которой реактивное сопротивление индуктивности XL=2πfL равно реактивному сопротивлению ёмкости XC=1/(2πfC).

Расчёт частоты резонанса

LC-контура:

Предлагается простой онлайн-калькулятор для расчёта резонансной частоты колебательного контура.

Необходимо вписать значения и кликнуть мышкой в таблице.
При переключении множителей автоматически происходит пересчёт результата.

Расчёт ёмкости:
Расчёт индуктивности:

Похожие страницы с расчётами:

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Многофункциональная программа расчета индуктивности

Многофункциональная программа, позволяющая рассчитать колебательный контур, индуктивность и емкость конденсатора.

Kontur Программа расчета контура

Сoil 32 Программа расчета индуктивностей и параметров колебательных контуров.

Coil32 v5.2 Расчет катушки индуктивности и колебательного контура по известным – емкости, индуктивности или частоте

Coil32 v7.3 Программа предназначена для расчета индуктивности катушек, на разных каркасах: одно и многослойных, на ферритовых кольцах, в броневом сердечнике, плоских катушек на печатной плате, а также колебательных контуров.

Многофункциональная программа расчета катушки индуктивности

Простая программа расчета колебательного контура

Coil Calculator Программа расчета катушек индуктивности однослойных и многослойных по заданых параметрах

Многофункциональная утилита для расчета фильтра, L C К F, полосового фильтра, диплексера, П-контура

Программа расчета П-контура

Расчет индуктивности однослойной катушки

lz2wkPFilterPa – Расчет П-контура лампового усилителя мощности Алгоритм программы сделан на базе расчетов американской книги Handbook 70-х годов для контуров с нагрузкой 50 ом. Устранены некоторые ошибки и введено ограничение на товарное сопротивление лампы, что надеюсь приводит до повышению точности. Добавлены диапазоны 1.8 и 50 Мгц и выбор добротности катушки.

Схема транзисторного LC генератора со стабилизацией амплитуды колебаний

Основным узлом этого генератора является неинвертирующий усилитель, выполненный на транзисторе VT1, включённый по схеме с общей базой. Этот усилитель имеет низкое входное и высокое выходное сопротивление и высокий коэффициент усиления по напряжению. В цепь коллектора транзистора VT1 частично включён колебательный контур L1C3, сигнал с которого через цепь положительной обратной связи подаётся на эмиттер транзистора, что приводит к возникновению незатухающих колебаний. Для того, что бы резонансный контур был подсоединён к общему проводу, в схеме генератора используется транзистор проводимости p-n-p.

Для передачи сигнала с колебательного контура в цепь обратной связи используется катушка L2, намотанная поверх катушки L1. Поскольку индуктивность катушки L2 на порядок меньше, чем индуктивность катушки L1, то это не приводит к существенному ухудшению добротности контура L1C3 даже при шунтировании катушки L2 нагрузкой. Кроме того, частичное включение контура L1C3 и относительно высокое выходное сопротивление усилителя так же позволяют сохранить высокую добротность этого контура.

С нижнего по схеме отвода катушки индуктивности L2 сигнал обратной связи подаётся через резистор R5 и конденсатор C2 на эмиттер транзистора VT1, это неинвертирующая цепь положительной обратной связи, через которую поддерживаются колебания в системе. Как только напряжение на резонансном контуре L1C3 увеличится до некоторого критического значения, то начинает работать инвертирующая цепь отрицательной обратной связи, здесь сигнал с верхнего по схеме вывода катушки индуктивности L2 через включённые встречно-параллельно диоды VD1, VD2, резистор R4 и конденсатор C2 так же подаётся на эмиттер транзистора VT1, но уже в противофазе, что препятствует увеличению амплитуды колебаний на контуре L1C3. Поскольку диоды начинают открываться при напряжении примерно 0,7 вольт, то эта цепь отрицательной обратной связи не действует при запуске генератора и не мешает его работе при низких напряжениях на контуре L1C3.

Применение встречно-параллельных диодов в цепи обратной связи позволяет поддерживать напряжение на контуре L1C3 практически неизменным при изменении величины питающего напряжения в диапазоне от +9 до + 20 вольт (изменение амплитуды составляет несколько процентов). Искажения сигнала в этой схеме в цепи обратной связи меньше, чем в схеме, в которой встречно-параллельные диоды используются для ограничения амплитуды обратной связи.

В этой схеме индуктивность катушки L1 составляет 250 мкГн, отвод сделан от 1/5 части намотки (150 витков провода ПЭЛ-0,3 на оправке диаметром 20 мм), индуктивность катушки L2, которая намотана поверх L1, составляет 50 мкГн, отвод так же сделан от 1/5 части намотки (85 витков провода ПЭЛ-0,3). С этими параметрами рабочая частота генератора будет примерно 50 кГц. Для других частот индуктивность катушек можно пересчитать, используя онлайн-калькулятор индуктивности.

Для работы генератора на более высоких частотах можно будет применить транзистор КТ361, при этом следует изменить величины резисторов R1 и R2 на 15 кОм и 20 кОм соответственно.

BACK MAIN PAGE

Формулы расчета резонансной частоты колебательного контура: амплитуда резонанса

Галилео Галилей, исследуя маятники и музыкальные струны, описал явление, которое впоследствии стали называть резонансом. Оно проявляется не только в акустике, но и в механике, электронике, оптике и астрофизике. Резонансный эффект имеет как положительные, так и отрицательные воздействия на колебательные системы.

Резонанс

Эффект резонанса

Ярким примером механического класса резонаторов является пружинный маятник. Профессор из технологического Массачусетского института (в Америке), В. Левин, акцентирует внимание своих студентов на то, что резонанс (resonance) – это эффект, сопряжённый с увеличением амплитуды. Для демонстрации явления используется установка.

Она состоит из следующих компонентов:

  • электродвигатель;
  • механизм, превращающий вращение в возвратно-поступательное движение;
  • ЛАТР – лабораторный автотрансформатор;
  • медная пружина из проволоки с набором грузиков;
  • направляющая для пружины.

Направление колебания пружины – вертикальное. Вращение вала мотора заставляет пружину совершать колебания. С помощью автотрансформатора присутствует возможность регулировать напряжение. Регулировка позволяет варьировать частоту вращения вала и колебаний маятника. При изменении частоты вращения вала амплитуда возвратно-поступательного движения остаётся неизменной.

Перед опытом замеряется удлинение медной пружины под действием грузиков (для оценки резонансной частоты пружины). Изменение скорости вращения вала заставляет амплитуду колебания конца пружины с грузом изменяться. Амплитуда увеличивается и на 1-м герце частоты становится максимальной (~30 см).

Важно! При дальнейшем увеличении скорости вращения вала амплитуда конца пружины начинает уменьшаться. Это означает, что resonance пройден. Если уменьшать напряжение, а с ним и частоту вращения двигателя, снова можно наблюдать эффект resonance колебания пружины.

Пружинный маятник

Добротность пружины Q определяется как отношение амплитуды колебания пружины Aпр к амплитуде колебания вынуждающей силы Aвс. В этом случае Q = Aпр/Aвс = 30/5 = 6, где Aвс = 5.

Определение колебательного контура

Резонансные явления, отмеченные в электротехнике, ярко выражены в схемах колебательных контуров (КК). Подобные конструкции представляют собой элементарные системы, способные осуществлять свободные колебания электромагнитной природы. Сам КК в цепи состоит из следующих элементов:

  • конденсатора;
  • катушки индуктивности;
  • источника тока.

Внимание! Выводы элементов схемы могут соединяться друг с другом параллельно или последовательно. Все зависит от того, какого результата нужно добиться от резонанса в КК.

Подключение к цепи индуктивной катушки

Включение в ёмкостную цепь катушки индуктивности сразу превращает её в КК. В зависимости от схемы подключения, различают два вида КК 1 класса: параллельный и последовательный.

Параллельный КК

В данной схеме конденсатор С соединён с катушкой L параллельно. Если заряженный конденсатор присоединить к катушке, то энергия, запасённая в нём, передастся ей. Через индуктивную катушку L потечёт ток, вызывая электродвижущую силу (ЭДС).

ЭДС самоиндукции L будет направлена на снижение тока в параллельной цепи. Ток, созданный этой ЭДС, и ток разряда ёмкости сначала одинаковы, а их суммарное значение равно нулю. Конденсатор передаст свою энергию Ec в катушку и полностью разрядится. Индуктивность, получив максимальную магнитную энергию EL, начнёт заряжать ёмкость напряжением уже другой полярности. Когда вся энергия из индуктивности перейдёт в ёмкость, конденсатор будет полностью заряжен. В цепи появляются колебания, такой контур называется колебательным.

Параллельный КК

К сведению. Если бы в такой цепи отсутствовали потери, то такие колебания никогда не стали затухать. На практике, продолжительность процесса зависит от потери энергии. Чем больше потери, тем меньше длительность колебаний.

Параллельное соединение C и L вызывает резонанс токов. Это значит, что токи, проходящие через C и L, выше по значению, чем ток через сам контур, в конкретное число раз. Это число носит название добротности Q. Оба тока (емкостной и индуктивный) остаются внутри цепи, потому что они находятся в противофазе, и происходит их обоюдная компенсация.

Стоит отметить! На fрез величина R КК устремляется к бесконечности.

Последовательный КК

В этой схеме соединены последовательно друг с другом катушка и конденсатор.

Последовательный КК

В такой схеме происходит resonance напряжений, R контура устремляется к нулю в случае образования резонансной частоты (fрез). Это позволяет использовать подобную систему резонанса в качестве фильтра.

Резонансная частота

При подаче на два КК (параллельного и последовательного) переменного напряжения с изменяющейся частотой их реактивные сопротивления C и L будут меняться. Изменения происходят следующим образом:

  • с увеличением f – ёмкостное сопротивление уменьшается, а индуктивное увеличивается;
  • с уменьшением f – ёмкостное сопротивление увеличивается, а индуктивное уменьшается.

Частота, при которой реактивные сопротивления обоих элементов контура равны, называется резонансной.

Важно! При fрез сопротивление параллельного КК будет максимальным, а последовательного КК – минимальным.

Резонансная частота формула, которой имеет вид:

fрез = 1/2π*√L*C,

где:

  • L – индуктивность, Гн;
  • C – ёмкость, Ф.

Подставляя известные значения ёмкости и индуктивности в формулу резонансной частоты колебательного контура любой конфигурации, можно рассчитать этот параметр.

Для определения периода колебаний КК и частоты резонанса можно воспользоваться онлайн калькулятором на соответствующем портале в сети. Профессиональная программа имеет несложный интерфейс.

Пример интерфейса онлайн калькулятора LC-контура

Применение колебательных контуров

Подробный расчет колебательного контура позволяет точно подбирать величину необходимых элементов КК. Это позволяет использовать их в схемах электроники в виде:

  • частотных фильтров – в радиоприёмниках, генераторах сигналов, преобразователях и выпрямителях;
  • колебательных контуров – для выделения и настройки на определённую частоту станции вещания;
  • силовых resonance-фильтров – для формирования напряжения синусоидальной формы.

На самолётах гражданской авиации КК применяется в блоках регулировки частоты генераторов.

Условие отсутствия резонанса

Для того чтобы возник резонанс формула которого для тока равна ω0*C = 1/ ω0*L, необходимо выполнения этого равенства. Существуют условия для невозможности появления этого эффекта, а именно:

  • отсутствие у системы собственных колебаний;
  • невозможность совпадения частоты внешнего воздействия с собственной частотой системы.

Амплитуда резонанса

В КК при подаче переменного напряжения от внешнего источника наблюдаются два вида резонанса и резкое увеличение двух видов амплитуды: амплитуды тока и амплитуды напряжения.

Амплитуда тока

Амплитуда тока резко возрастает при резонансе напряжений в последовательном контуре (последовательный резонанс). Источник переменной ЭДС включён в цепь, где нагрузкой служат последовательно включённые элементы L и С.

В этом случае в цепь входят сопротивления: активное r и реактивное x, равное:

x = xL – xC.

Так как для внутренних колебаний xL и xC равны, то для тока, поступающего от генератора, при резонансе (когда частоты совпадают) эти значения тоже одинаковы. Поэтому x = 0. В итоге полное сопротивление цепи будет состоять только из небольшого активного сопротивления. Ток при этом получается максимальным.

Схема (а) и резонансные кривые (б) для резонанса напряжений

Амплитуда напряжения

Резонанс токов (параллельный резонанс) является условием резкого возрастания амплитуды напряжения. Источник ЭДС подключается вне контура и нагружен параллельно соединёнными элементами L и С. В этом случае на эффект резонанса влияет внутреннее сопротивление генератора. Амплитуда напряжения на контуре максимальна при малом отличии напряжения контура от напряжения генератора. Это возможно при малом Ri.

Внимание! Изменение частоты генератора меняет ток, а амплитуда напряжения на контуре не отстаёт по величине от напряжения на генераторе. Если, U = Е – I*Ri, где Е – ЭДС, I – ток, то при малом Ri U = Е.

Схема (а) и резонансные кривые (б) для резонанса токов

Формула для определения расчётной резонансной частоты для разных колебательных систем различается по входящим в неё параметрам. Несмотря на все различия, суть остаётся неизменной: эффект резонанса наступает тогда, когда частота внутренних колебаний системы и внешних воздействий становятся равны друг другу.

Видео

Емкостное сопротивление колебательного контура. Колебательный контур и его работа

Колебательный контур: принцип работы, виды контуров, параметры и характеристики

Не затухающие колебания.

Принцип действия колебательного контура

Заряжаем конденсатор и замыкаем цепь. После этого в цепи начинает течь синусоидальный электрический ток. Конденсатор разряжается через катушку. В катушке при протекании через нее тока возникает ЭДС самоиндукции, направленная в сторону, противоположную току конденсатора.

Разрядившись окончательно, конденсатор благодаря энергии ЭДС катушки, которая в этот момент будет максимальна, начнет заряжаться вновь, но только в обратной полярности. Колебания, которые происходят в контуре – свободные затухающие колебания. То есть без дополнительной подачи энергии колебания в любом реальном колебательном контуре рано или поздно прекратятся, как и любые колебания в природе.

Важная характеристика LC-контура – добротность Q. Добротность определяет амплитуду резонанса и показывает, во сколько раз запасы энергии в контуре превышают потери энергии за один период колебаний. Чем выше добротность системы, тем медленнее будут затухать колебания.

Собственная частота колебательного контура

Частота свободных колебаний тока и напряжения, возникающих в колебательном контуре.

T = 2*п*(L*C)1/2. T — период электромагнитных колебаний, L и C — соответственно, индуктивность катушки колебательного контура и ёмкость элементов контура, п — число пи.

Незатухающие колебания создаются такими устройствами, которые сами могут поддерживать свои колебания за счет некоторого постоянного источника энергии. Такие устройства называются автоколебательными системами.

Любая автоколебательная система состоит из следующих четырех частей

1) колебательная система; 2) источник энергии, за счет которого компенсируются потери; 3) клапан — некоторый элемент, регулирующий поступление энергии в колебательную систему определенными порциями в нужный момент; 4) обратная связь — управление работой клапана за счет процессов в самой колебательной системе.

Генератор на транзисторе — пример автоколебательной системы. На рисунке ниже приведена упрощенная схема такого генератора, в котором роль «клапана» играет транзистор. Колебательный контур подключен к источнику тока последовательно с транзистором. Эмиттерный переход транзистора через катушку Lсв индуктивно связан с колебательным контуром. Эту катушку называют катушкой обратной связи.

При замыкании цепи через транзистор проходит импульс тока, который заряжает конденсатор С колебательного контура, в результате чего в контуре возникают свободные электромагнитные колебания малой амплитуды.

Ток, протекающий по контурной катушке L, индуцирует на концах катушки обратной связи переменное напряжение. Под действием этого напряжения электрическое поле эмиттерного перехода периодически то усиливается, то ослабляется, а транзистор то открывается, то запирается. В те промежутки времени, когда транзистор открыт, через него проходят импульсы тока. Если катушка Lсв подключена правильно (положительная обратная связь), то частота импульсов тока совпадает с частотой колебаний, возникших в контуре, и импульсы тока приходят в контур в те моменты, когда конденсатор заряжается (когда верхняя пластина конденсатора заряжена положительно). Поэтому импульсы тока, проходящие через транзистор, подзаряжают конденсатор и пополняют энергию контура, и колебания в контуре не затухают.

Если при положительной обратной связи медленно увеличивать расстояние между катушками Lсв и L, то с помощью осциллографа можно обнаружить, что амплитуда автоколебаний уменьшается, и автоколебания могут прекратиться. Это значит, что при слабой обратной связи энергия, поступающая в контур, меньше энергии, необратимо преобразуемой во внутреннюю.

Таким образом, обратная связь должна быть такой, чтобы: 1) напряжение на эмиттерном переходе изменялось синфазно с напряжением на конденсаторе контура — это фазовое условие самовозбуждения генератора; 2) обратная связь обеспечивала бы поступление в контур столько энергии, сколько ее необходимо для компенсации потерь энергии в контуре — это амплитудное условие самовозбуждения.

Частота автоколебаний равна частоте свободных колебаний в контуре и зависит от его параметров.

Уменьшая L и С, можно получить высокочастотные незатухающие колебания, используемые в радиотехнике.

Амплитуда установившихся автоколебаний, как показывает опыт, не зависит от начальных условий и определяется параметрами автоколебательной системы — напряжением источника, расстоянием между Lсв и L, сопротивлением контура.

Колебательный контур называется идеальным, если он состоит из катушки и емкости и в нем нет сопротивления потерь.

Рассмотрим физические процессы в следующей цепи:

1 Ключ стоит в положении 1. Конденсатор начинает заряжаться, от источника напряжения и в нем накапливается энергия электрического поля,

т.е.конденсатор становится источником электрической энергии.

2. Ключ в положении 2. Конденсатор начнет разряжаться. Электрическая энергия, запасенная в конденсаторе переходит в энергию магнитного поля катушки.

Ток в цепи достигает максимального значения(точка 1). Напряжение на обкладках конденсатора уменьшается до нуля.

В период от точки 1 до точки 2 ток в контуре уменьшается до нуля, но как только он начинает уменьшатся, то уменьшается магнитное поле катушки и в катушке индуцируется ЭДС самоиндукции, который противодействует уменьшению тока, поэтому он уменьшается до нуля не скачкообразно, а плавно. Так как возникает ЭДС самоиндукции, то катушка становится источником энергии. От этой ЭДС конденсатор начинает заряжаться, но с обратной полярностью (напряжение конденсатора отрицательное) (в точке 2 конденсатор вновь заряжается).

Вывод: в цепи LC происходит непрерывное колебание энергии между электрическим и магнитным полями, поэтому такая цепь называется колебательным контуром.

Получившиеся колебания называются свободными илисобственными , поскольку они происходят без помощи постороннего источника электрической энергии, внесенной ранее в контур (в электрическое поле конденсатора). Так как емкость и индуктивность идеальны (нет сопротивления потерь) и энергия из цепи не уходит, амплитуда колебаний с течением времени не меняется и колебания будут незатухающими .

Определим угловую частоту свободных колебаний:

Используем равенство энергий электрического и магнитного полей

Где ώ угловая частота свободных колебаний.

[ ώ ]=1/с

f 0= ώ /2π [Гц].

Период свободных колебаний Т0=1/f .

Частоту свободных колебаний называют частотой собственных колебаний контура.

Из выражения: ώ²LC=1 получимώL=1/Cώ , следовательно, при токе в контуре с частотой свободных колебаний индуктивное сопротивление равно емкостному сопротивлению.

Характеристические сопротивления.

Индуктивное или емкостное сопротивление в колебательном контуре при частоте свободных колебаний называется характеристическим сопротивлением.

Характеристическое сопротивление вычисляется по формулам:

5.2 Реальный колебательный контур

Реальный колебательный контур обладает активным сопротивлением, поэтому при воздействии в контуре свободных колебаний энергия предварительно заряженного конденсатора постепенно тратится, преобразуясь в тепловую.

Свободные колебания в контуре являются затухающими, так как в каждый период энергия уменьшается и амплитуда колебаний в каждый период будет уменьшаться.

Рисунок — реальный колебательный контур.

Угловая частота свободных колебаний в реальном колебательном контуре:

Если R=2… , то угловая частота равна нулю, следовательно свободные колебания в контуре не возникнут.

Таким образом колебательным контуром называется электрическая цепь состоящая из индуктивности и емкости и обладающая малым активным сопротивлением, меньшим удвоенного характеристического сопротивления, что обеспечивает обмен энергией между индуктивностью и емкостью.

В реальном колебательном контуре свободные колебания затухают тем быстрее, чем больше активное сопротивление.

Для характеристики интенсивности затухания свободных колебаний используется понятие «затухание контура» — отношение активного сопротивления к характеристическому.

На практике используют величину, обратную затуханию – добротность контура.

Для получения незатухающих колебаний в реальном колебательном контуре необходимо в течение каждого периода колебаний пополнять электрическую энергию на активном сопротивлении контура в такт с частотой собственных колебаний. Это осуществляется с помощью генератора.

Если подключить колебательный контур к генератору переменного тока, частота которого отличается от частоты свободных колебаний контура, то в цепи протекает ток с частотой равной частоте напряжения генератора. Эти колебания называют вынужденным.

Если частота генератора отличается от собственной частоты контура, то такой колебательный контур является ненастроенным относительно частоты внешнего воздействия, если же частоты совпадают, то настроенным.

Задача: Определить индуктивность, угловую частоту контура, характеристическое сопротивление, если емкость колебательного контура 100 пФ, частота свободных колебаний 1,59 МГц.

Решение:

Тестовые задания:

Тема занятия 8: РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Резонанс напряжений – явление возрастания напряжений на реактивных элементах, превышающих напряжение на зажимах цепи при максимальном токе в цепи, которое совпадает по фазе с входным напряжением.

Условия возникновения резонанса:

    Последовательное соединение LиCс генератором переменного тока;

    Частота генератора должна быть равна частоте собственных колебаний контура, при этом характеристические сопротивления равны;

    Сопротивление должно быть меньше, чем 2ρ, так как только в этом случае в цепи возникнут свободные колебания, поддерживаемые внешним источником.

Полное сопротивление цепи:

так как равны характеристические сопротивления. Следовательно, при резонансе цепь носит чисто активный характер, значит, входное напряжение, и ток в момент резонанса совпадают по фазе. Ток принимает максимальное значение.

При максимальном значении тока напряжение на участках L и C будут большими и равными между собой.

Напряжение на зажимах цепи:

Рассмотрим следующие соотношения:

, следовательно

Q добротность контура –при резонансе напряжения показывает, во сколько раз напряжение на реактивных элементах больше входного напряжения генератора, питающего цепь. При резонансе коэффициент передачи последовательного колебательного контура

резонанса.

Пример:

Uc=Ul=QU =100В,

то есть напряжение на зажимах меньше напряжений на емкости и индуктивности. Это явление называется резонансом напряжений

При резонансе, коэффициент передачи равен добротности.

Построим векторную диаграмму напряжения

Напряжение на емкости равно напряжению на индуктивности, следовательно напряжение на сопротивлении равно напряжению на зажимах и совпадает по фазе с током.

Рассмотрим энергетический процесс в колебательном контуре:

В цепи имеется обмен энергии между электрическим полем конденсатора и магнитным полем катушки. К генератору энергия катушки не возвращается. От генератора в цепь поступает такое количество энергии, которое тратится на резисторе. Это необходимо для того, чтобы в контуре наблюдались незатухающие колебания. Мощность в цепи только активная.

Докажем это математически:

, полная мощность цепи, которая равна активной мощности.

Реактивная мощность.

8.1 Резонансная частота. Расстройка.

Lώ=l/ώC , следовательно

, угловая резонансная частота.

Из формулы видно, что резонанс наступает, если частота питающего генератора равна собственным колебаниям контура.

При работе с колебательным контуром необходимо знать, совпадает ли частота генератора и частота собственных колебаний контура. Если частоты совпадают, то контур остается настроенным в резонанс, если не совпадает – то в контуреприсутствует расстройка.

Настроить колебательный контур в резонанс можно тремя способами:

1 Изменять частоту генератора, при значениях емкости и индуктивности const, то есть изменяя частоту генератора мы подстраиваем эту частоту под частоту колебательного контура

2 Изменять индуктивность катушки, при частоте питания и емкости const;

3 Изменять емкость конденсатора, при частоте питания и индуктивности const.

Во втором и третьем способе изменяя частоту собственных колебаний контура, подстраиваем ее под частоту генератора.

При ненастроенном контуре частота генератора и контура не равны, то есть присутствует расстройка.

Расстройка – отклонение частоты от резонансной частоты.

Существует три вида расстройки :

    Абсолютная – разность между данной частотой и резонансной

    Обобщенная – отношение реактивного сопротивления к активному:

    Относительная – отношение абсолютной расстройки к резонансной частоте:

При резонансе все расстройки равны нулю , если частота генератора меньше частоты контура, то расстройка считается отрицательной,

Если больше – положительной.

Таким образом добротность характеризует качество контура, а обобщенная расстройка- удаленность от резонансной частоты.

8.2 Построение зависимостейX , X L , X C отf .

Задачи:

    Сопротивление контура 15 Ом, индуктивность 636 мкГн, Емкость 600 пФ, напряжение питающей сети 1,8 В. Найти собственную частоту контура, затухание контура, характеристическое сопротивление, ток, активную мощность, добротность, напряжение на зажимах контура.

Решение:

    Напряжение на зажимах генератора 1 В, частота питающей сети 1 МГц, добротность 100, емкость 100 пФ. Найти: затухание, характеристическое сопротивление, активное сопротивление, индуктивность, частоту контура, ток, мощность, напряжения на емкости и индуктивности.

Решение:

Тестовые задания:

Тема занятия 9 : Входные и передаточные АЧХ и ФЧХ последовательного колебательного контура.

9.1 Входные АЧХ и ФЧХ.

В последовательном колебательном контуре:

R – активное сопротивление;

X – реактивное сопротивление.

Колебательный контур — электрическая цепь, в которой могут возникать колебания с частотой, определяемой параметрами цепи.

Простейший колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных параллельно или последовательно.

Конденсатор C – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать электрическую энергию.
— Катушка индуктивности L – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать магнитную энергию.

Свободные электрические колебания в параллельном контуре.

Основные свойства индуктивности:

Ток, протекающий в катушке индуктивности, создаёт магнитное поле с энергией .
— Изменение тока в катушке вызывает изменение магнитного потока в её витках, создавая в них ЭДС, препятствующую изменению тока и магнитного потока.

Период свободных колебаний контура LC можно описать следующим образом:

Если конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения U , потенциальная энергия его заряда составит.
Если параллельно заряженному конденсатору подключить катушку индуктивности L , в цепи пойдёт ток его разряда, создавая магнитное поле в катушке.

Магнитный поток, увеличиваясь от нуля, создаст ЭДС в направлении противоположном току в катушке, что будет препятствовать нарастанию тока в цепи, поэтому конденсатор разрядится не мгновенно, а через время t 1 , которое определяется индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора из расчёта t 1 = .
По истечении времени t 1 , когда конденсатор разрядится до нуля, ток в катушке и магнитная энергия будут максимальны.
Накопленная катушкой магнитная энергия в этот момент составит.
В идеальном рассмотрении, при полном отсутствии потерь в контуре, E C будет равна E L . Таким образом, электрическая энергия конденсатора перейдёт в магнитную энергию катушки.

Изменение (уменьшение) магнитного потока накопленной энергии катушки создаст в ней ЭДС, которая продолжит ток в том же направлении и начнётся процесс заряда конденсатора индукционным током. Уменьшаясь от максимума до нуля в течении времени t 2 = t 1 , он перезарядит конденсатор от нуля до максимального отрицательного значения (-U ).
Так магнитная энергия катушки перейдёт в электрическую энергию конденсатора.

Описанные интервалы t 1 и t 2 составят половину периода полного колебания в контуре.
Во второй половине процессы аналогичны, только конденсатор будет разряжаться от отрицательного значения, а ток и магнитный поток сменят направление. Магнитная энергия вновь будет накапливаться в катушке в течении времени t 3 , сменив полярность полюсов.

В течении заключительного этапа колебания (t 4), накопленная магнитная энергия катушки зарядит конденсатор до первоначального значения U (в случае отсутствия потерь) и процесс колебания повторится.

В реальности, при наличии потерь энергии на активном сопротивлении проводников, фазовых и магнитных потерь, колебания будут затухающими по амплитуде.
Время t 1 + t 2 + t 3 + t 4 составит период колебаний .
Частота свободных колебаний контура ƒ = 1 / T

Частота свободных колебаний является частотой резонанса контура, на которой реактивное сопротивление индуктивности X L =2πfL равно реактивному сопротивлению ёмкости X C =1/(2πfC) .

Расчёт частоты резонанса

LC -контура:

Предлагается простой онлайн-калькулятор для расчёта резонансной частоты колебательного контура.

Постановка задачи: Мы уже много знаем о механических колебаниях: свободные и вынужденные колебания, автоколебания, резонанс и т.д. Приступаем к изучению электрических колебаний. Тема сегодняшнего урока: получение свободных электромагнитных колебаний.

Вспомним вначале: Каким условиям должна соответствовать колебательная система, система, в которой могут возникать свободные колебания. Ответ: в колебательной системе должна возникать возвращающая сила и происходить превращение энергии из одного вида в другой.

(Разбор нового материала по презентации с подробным пояснением всех процессов и записью в тетради первых двух четвертей периода, 3 и 4-ые четверти описать дома, по образцу).

Колебательный контур – это электрическая цепь, в которой можно получить свободные электромагнитные колебания. К.К. состоит всего из двух приборов: катушки индуктивностью L и конденсатора электроёмкостью С. Идеальный колебательный контур не имеет сопротивления.

Чтобы сообщить энергию в К.К., т.е. вывести его из положения равновесия, нужно временно разомкнуть его цепь и поставить ключ с двумя положениями. Когда ключ замкнут на источник тока, то конденсатор заряжается до максимального заряда. Этим подают в К.К. энергию в виде энергии электрического поля. Когда ключ замкнут в правое положение, то источник тока отключен, К.К. предоставлен самому себе.

Такое состояние К.К. соответствует положению математического маятника в крайнем правом положении, когда его вывели из состояния покоя. Колебательный контур выведен из положения равновесия Заряд конденсатора – максимален и энергия заряженного конденсатора – энергия электрического поля максимальна. Будем рассматривать весь процесс, который происходит в нём по четвертям периода.

В 1-ый момент конденсатор заряжен до максимального заряда (нижняя обкладка заряжена положительно), энергия в нём сосредоточена в виде энергии электрического поля. Конденсатор замкнут сам на себя, и он начинает разряжаться. Положительные заряды по закону Кулона притягиваются к отрицательным, и возникает ток разрядки, направленный против часовой стрелки. Если бы на пути тока не было бы катушки индуктивности, то всё произошло бы мгновенно: конденсатор бы просто разрядился. Накопленные заряды компенсировали бы друг друга, энергия электрическая превратилась бы в тепловую. Но в катушке возникает магнитное поле, направление которого можно определить по правилу буравчика – «вверх». Магнитное поле — растущее и возникает явление самоиндукции, которое препятствует росту тока в нём. Ток растёт не мгновенно, а постепенно, в течение всей 1-ой четверти периода. За это время ток будет расти до тех пор, пока его поддерживает конденсатор. Как только конденсатор разрядится, ток больше не растёт, он к этому моменту достигнет максимального значения. Конденсатор разрядился, заряд равен 0, значит и энергия электрического поля равна 0. Но в катушке течёт максимальный ток, вокруг катушки существует магнитное поле, значит, произошло превращение энергии электрического поля в энергию магнитного поля. К концу 1-ой четверти периода в К.К.ток максимальный, энергия сосредоточена в катушке в виде энергии магнитного поля. Это соответствует, тому положению маятника, когда он проходит положение равновесия.

В начале 2-ой четверти периода, конденсатор разряжен, а ток достиг максимального значения и он должен был бы мгновенно исчезнуть, ведь конденсатор его не поддерживает. И ток действительно начинает резко убывать, но он течёт по катушке, и в ней возникает явление самоиндукции, которое препятствует любому изменению магнитного поля, вызывающего это явление. ЭДС самоиндукции поддерживает исчезающее магнитное поле, индукционный ток имеет то же направление, что и существующий. В К.К. ток течёт против часовой стрелки – в пустой конденсатор. В конденсаторе накапливается электрический заряд — на верхней обкладке – положительный заряд. Ток течёт до тех пор, пока его поддерживает магнитное поле, до конца 2-ой четверти периода. Конденсатор зарядится до максимального заряда (если не произойдёт утечки энергии), но противоположного направления. Говорят, конденсатор перезарядился. К концу 2-ой четверти периода ток исчезает, значит, энергия магнитного поля равна 0.Конденсатор перезарядился, его заряд равен (– максимальному). Энергия сосредоточена в виде энергии электрического поля. В течение этой четверти произошло превращение энергии магнитного поля в энергию электрического поля. Состояние колебательного контура соответствует такому положению маятника, при котором он отклоняется в крайнее левое положение.

В 3-ей четверти периода происходит всё также, что и в 1-ой четверти, только противоположного направления. Конденсатор начинает разряжаться. Ток разрядки растёт постепенно, в течение всей четверти, т.к. быстрому росту его препятствует явление самоиндукции. Ток растёт до максимальной величины, пока конденсатор не разрядится. К концу 3-ей четверти энергия электрического поля превратится в энергию магнитного поля, полностью, если не будет утечки. Это соответствует такому положению маятника, когда он снова проходит положение равновесия, но в противоположном направлении.

В 4-ой четверти периода происходит всё так же, как и во 2-ой четверти, только в противоположном направлении. Ток, поддерживаемый магнитным полем, постепенно убывает, поддерживаемый ЭДС самоиндукции и перезаряжает конденсатор, т.е. возвращает его к первоначальному положению. Энергия магнитного поля превращается в энергию электрического поля. Что соответствует возвращению математического маятника в первоначальное положение.

Анализ рассмотренного материала:

1. Можно ли колебательный контур рассматривать, как колебательную систему? Ответ: 1. В колебательном контуре происходит превращение энергии электрического поля в энергию магнитного поля и наоборот. 2. Явление самоиндукции играет роль возвращающей силы. Поэтому колебательный контур рассматривать, как колебательную систему. 3. Колебания в К.К. можно считать свободными.

2. Можно ли колебания в К.К. рассматривать, как гармонические? Анализируем изменение величины и знака заряда на обкладках конденсатора и мгновенного значения тока и его направления в цепи.

На графике видно:

3. Что в колебательном контуре колеблется? Какие физические тела совершают колебательные движения? Ответ: колеблются электроны, они совершают свободные колебания.

4. Какие физические величины изменяются при работе колебательного контура? Ответ: изменяются сила тока в цепи, заряд в конденсаторе, напряжение на обкладках конденсатора, энергия электрического поля и энергия магнитного поля.

5. Период колебаний в колебательном контуре зависит только от индуктивности катушки L и ёмкости конденсатора C. Формула Томсона: Т = 2π можно сравнить и с формулами для механических колебаний.

Электрический колебательный контур это система для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний. В простейшем виде это цепь, состоящая из включенных последовательно катушки индуктивностью L, конденсатора ёмкостью С и резистора сопротивлением R (рис.129). Когда переключатель П установлен в положении 1, происходит зарядка конденсатора С до напряжения U т . При этом между пластинами конденсатора образуется электрическое поле, максимальная энергия которого равна

При переводе переключателя в положение 2 контур замыкается и в нём протекают следующие процессы. Конденсатор начинает разряжаться и по цепи пойдёт ток i , величина которого возрастает от нуля до максимального значения , а затем снова уменьшается до нуля. Так как в цепи протекает переменный по величине ток, то в катушке индуцируется ЭДС, которая препятствует разрядке конденсатора. Поэтому процесс разрядки конденсатора происходит не мгновенно, а постепенно. В результате появления тока в катушке возникает магнитное поле, энергия которого
достигает максимального значения при токе равном. Максимальная энергия магнитного поля будет равна

После достижения максимального значения ток в контуре начнёт убывать. При этом будет происходить перезаряда конденсатора, энергия магнитного поля в катушке будет убывать, а энергия электрического поля в конденсаторе возрастать. По достижении максимального значения. Процесс начнёт повторяться и в контуре происходят колебания электрического и магнитного полей. Если считать, что сопротивление
(т.е. энергия на нагревание не расходуется), то по закону сохранения энергии полная энергияW остаётся постоянной

и
;
.

Контур, в котором не происходит потерь энергии, называется идеальным. Напряжение и ток в контуре изменяются по гармоническому закону

;

где — круговая (циклическая) частота колебаний
.

Круговая частота связана с частотой колебаний и периодам колебаний Т соотношении.

На рис. 130 представлены графики изменения напряженияU и тока I в катушке идеального колебательного контура. Видно, что сила тока отстаёт по фазе от напряжения на .

;
;
— формула Томсона.

В том случае, когда сопротивление
, формула Томсона принимает вид

.

Основы теории Максвелла

Теорией Максвелла называется теория единого электромаг­нитного поля, создаваемого произвольной системой зарядов и то­ков. В теории решается основная задача электродинамики – по за­данному распределению зарядов и токов отыскиваются характери­стики создаваемых ими электрического и магнитного полей. Тео­рия Максвелла является обобщением важнейших законов, описы­вающих электрические и электромагнитные явления – теоремы Остроградского-Гаусса для электрического и магнитного полей, закона полного тока, закона электромагнитной индукции и теоремы о циркуляции вектора напряженности электрического поля. Теория Максвелла носит феноменологический характер, т.е. в ней не рас­сматриваются внутренний механизм явлений, происходящих в среде и вызывающих появление электрического и магнитного по­лей. В теории Максвелла среда описывается с помощью трех харак­теристик – диэлектрической ε и магнитной μ проницаемостями среды и удельной электропроводностью γ.

Классификация Библиотеки Конгресса (LC)

Материалы библиотеки Рэндалла

организованы в соответствии со схемой классификации Библиотеки Конгресса, и каждому элементу присваивается индивидуальный номер вызова в соответствии с предметной областью, к которой он относится. Ниже приводится краткое описание классификации LC и соответствующий базовый номер вызова. Также включено руководство по чтению и пониманию порядка номеров телефонов LC.

  1. Каждый телефонный номер Библиотеки Конгресса (LC) начинается с одной-трех букв, за которыми следуют различные комбинации целых чисел, десятичных чисел и / или букв.Иногда в конце номера звонка будет год, номер тома и номер копии.
  2. Пункты расположены в буквенно-цифровом порядке, при этом однобуквенные телефонные номера расположены на полках перед многобуквенными номерами вызовов с той же первой буквой.
    Таким образом, h50 стоит перед HA1.
  3. Цифры слева от десятичной точки в телефонных номерах LC являются целыми числами.
    Таким образом, HF54 (HF пятьдесят четыре) идет перед HF5381 (HF пять тысяч, триста, восемь-один).
  4. Цифры справа от десятичной точки в телефонных номерах LC являются десятичными числами.
    Таким образом, HF5381 .M37 (M Тридцать семь сотых) идет перед HF5381 .M5 (M Пять десятых или Пятьдесят сотых).

Следующие номера телефонов указаны в правильном порядке на полках по указанным причинам:

  • GV1787 .D513
  • h50 .A2 I5 — H идет после G в алфавитном порядке
  • HA1 .D3 1989 — HA следует после H
  • HA1 .D3 1990 1990 — после 1989 г.
  • HF54 .U5 P74 — HF идет после HA
  • HF5381.E52 — 5,381 больше 54
  • HF5381 .M37 — M идет после E
  • HF5381 .M5 — 0,5 (0,50) больше 0,37
  • HF5415 .S272 — 5,415 больше 5,381
  • HF5415.1263 .B46 — 5415.126 больше, чем 5415 (5415.0000)
  • HF5415.2 .S89 — .2 (.2000) больше, чем .1263

Калькулятор диссертаций · Библиотеки Университета Миннесоты

Ваш комитет по защите диссертации проинформирует вас о том, что вы прошли защиту или прошли ее с небольшими исправлениями.В некоторых случаях необходимы существенные исправления, прежде чем члены комитета согласны сдать диссертацию. Процедуры, требования и сроки завершения процесса защиты диссертации могут различаться в зависимости от факультета и колледжа, с которым вы связаны, и типа докторской степени, которую вы получите. После того, как все необходимые изменения будут завершены и одобрены, вы готовы закончить диссертацию и отправить окончательную версию в аспирантуру.

Стратегий:

  • На многих факультетах есть свои собственные руководства, помогающие студентам пройти через процесс, с указанием сроков и конкретных рекомендаций по академическому стилю.Подробную информацию можно найти в справочнике для докторантуры вашего факультета и колледжа.
  • Ознакомьтесь с требованиями к подаче докторских диссертаций, которые можно найти на веб-сайте Службы поддержки и успеваемости аспирантов. Следуйте инструкциям
    для подачи докторской диссертации.

Советы из библиотек:

  • При подаче диссертации учитывайте свои права как автора. Например, вы можете захотеть сохранить свои законные права на авторские права на свою работу.
  • Копия вашей диссертации отправлена ​​в University Digital Conservancy (UDC) для долгосрочного, открытого доступа и архивирования.
    • Права на диссертацию сохраняются при ее подаче в УДК.
    • Копия вашей диссертации UDC будет в свободном доступе для вас и других лиц, чтобы читать и ссылаться на нее с постоянным адресом.
    • Узнайте больше о преимуществах УДК для вашей диссертации.
  • Копия вашей диссертации отправляется в ProQuest / UMI Диссертации, делая информацию о вашей диссертации доступной через ProQuest Digital Dissertations.Полный текст вашей диссертации будет доступен в библиотеках, которые подписаны на этот продукт, или копии могут быть приобретены. Вы также можете сделать свою диссертацию доступной в открытом доступе через ProQuest Open Access Publishing.

Закрытие

После того, как вы выполнили требования комитета, факультета и аспирантуры в отношении диссертации, вы почти закончили. Пришло время для личных и профессиональных размышлений. Найдите способ завершить диссертацию и докторскую степень как цель, крайний срок и ориентир в своей жизни и загляните в будущее и на следующие шаги в своей карьере.Если вы потратите время на то, чтобы отпраздновать свои достижения, почтить и оценить тех, кто помогал на этом пути, а также переориентировать свою деятельность, это поможет вам сформулировать и преследовать новые цели в исследованиях, публикациях, обучении и общественных работах.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Краткое описание классификации LC

: содержание Краткое описание классификации LC

: Содержание

LC Краткое описание классификации, 7-е издание: содержание

© Библиотечная корпорация

Источник: США. Библиотека Конгресса

Ниже перечислены основные классы. в классификационных таблицах Библиотеки Конгресса.Нажмите на письмо для прямой ссылки на схему класса или щелкните его подклассы для разбивки класса.

Предисловие

Генерал Работы:

B Философия. Психология. Религия:

C Вспомогательный Исторические науки:

D Мир История и история Европы, Азии, Африки, Австралии, Новой Зеландии и т. Д .:

E История Северной и Южной Америки:

F История Америки:

Г География.Антропология. Отдых:

H Социальные сети Наук:

J Политический Наука:

K Закон:

L Образование:

M Музыка и книг о музыке:

N штраф Искусство:

P Язык и литература:

Q Science:

R Лекарство:

S Сельское хозяйство:

T Технология:

U Военный Наука:

V Морской Наука:

Z Библиография.Библиотечное дело. Информационные ресурсы (общие):


См. Также:

MARC 21 Формат библиографических данных

Каталогизатор Справочная полка

Источник: Информация, содержащаяся в этом разделе Справочника каталогизатора Полка основана на схеме классификации LC, седьмое издание, 2003 г., каталогизация Отдел политики и поддержки, Библиотека Конгресса; Распространение каталогизации Service, Библиотека Конгресса США, Вашингтон, округ Колумбия.C. Он включает более подробная версия на основе Политики каталогизации и Службы поддержки веб-сайт (http://lcweb.loc.gov/catdir/cpso/lcco/lcco.html). См. Отказ от ответственности.

Оценка основных онлайн-калькуляторов риска диабета и компьютеризированных прогностических моделей

Abstract

Классические анкеты для оценки рисков на бумаге и карандаше часто сопровождаются онлайновыми версиями анкеты, чтобы охватить более широкие слои населения.В этом исследовании основное внимание уделяется потерям, особенно при оценке рисков, которые могут быть понесены путем прямого преобразования бумажных версий калькуляторов оценки рисков в онлайн-версии, игнорируя возможности более сложных и точных расчетов, которые могут быть выполнены с использованием онлайн-калькуляторов. Мы эмпирически сравниваем эффективность оценки риска между четырьмя основными калькуляторами риска диабета и двумя более продвинутыми прогностическими моделями. Данные Национального обследования здоровья и питания (NHANES) за 1999–2012 гг. Использовались для оценки эффективности выявления диабета и преддиабета.

Тест

Американской диабетической ассоциации показал наилучшие прогностические характеристики в категории классических тестов, основанных на бумаге и карандаше, с областью под кривой ROC (AUC) 0,699 для недиагностированного диабета (0,662 для преддиабета) и 47% (47%). для предиабета) лиц, выбранных для скрининга. Наши результаты демонстрируют значительную разницу в производительности с дополнительными преимуществами для меньшего числа лиц, выбранных для скрининга, при использовании статистических методов. Наилучшая общая AUC была получена при прогнозировании риска диабета с использованием логистической регрессии с AUC, равным 0.775 (0,734) и в среднем 34% (48%) человек, выбранных для скрининга. Однако модели обобщенной ускоренной регрессии могут быть лучшим вариантом с экономической точки зрения, поскольку 30% (47%) лиц, отобранных для скрининга, значительно ниже для оценки риска диабета по сравнению с логистической регрессией (p <0,001), со значительно более высокой AUC (p <0,001) 0,774 (0,740) для предиабетической группы.

Наши результаты демонстрируют серьезную неэффективность прогнозирования четырех основных онлайн-калькуляторов риска диабета.Поэтому следует проявлять большую осторожность и рассмотреть возможность оптимизации онлайн-версий анкет, которые изначально были разработаны как классические бумажные анкеты.

Образец цитирования: Stiglic G, Pajnkihar M (2015) Оценка основных онлайн-калькуляторов риска диабета и компьютеризированных прогностических моделей. PLoS ONE 10 (11): e0142827. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142827

Редактор: Донгмэй Ли, Университет Рочестера, США

Поступила: 7 августа 2015 г .; Одобрена: 27 октября 2015 г .; Опубликовано: 11 ноября 2015 г.

Авторские права: © 2015 Stiglic, Pajnkihar.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника

Доступность данных: Все наборы данных NHANES, используемые в это исследование находится в открытом доступе по адресу http://www.cdc.gov/nchs/nhanes/nhanes_questionnaires.htm.

Финансирование: Оба автора этого исследования были поддержаны Швейцарским национальным научным фондом в рамках гранта IZ73Z0_152415 для совместных исследовательских проектов SCOPES 2013 (http: // www.snf.ch/en/funding/programmes/scopes/). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Раннее выявление лиц с повышенным риском развития диабета 2 типа имеет большое значение. Одним из распространенных подходов к изменению образа жизни является скрининг населения для выявления лиц из группы риска с использованием анкет для самооценки.

Исследования, сравнивающие бумажные и электронные вопросники, датируются более чем десятилетием, при этом большинство из них сосредоточено на опыте пользователей и восприятии электронных вопросников по сравнению с их версиями на бумаге и карандаше. Cook et al. [1] сравнивали электронные анкеты с бумажными для оценки хронической боли в рандомизированном перекрестном исследовании. Их результаты подтверждают достоверность и приемлемость электронных версий, при этом большинство пользователей оценивают электронные вопросники как более простые в использовании и предпочтительные.

Сегодня большинство национальных диабетических ассоциаций публикуют свои анкеты для скрининга диабета среди населения в бумажных и карандашных формах, а также в онлайн-формах. Однако большинство инструментов онлайн-скрининга напрямую копируются из бумажных версий в онлайн-среду. Таким образом, можно заметить, что существует очень мало моделей прогнозирования диабета, которые не основаны на множественной логистической регрессии или очень похожих методах, которые можно легко преобразовать в простую систему подсчета очков, в которой пользователю нужно только сложить баллы, набранные за каждый ответ в анкета.

В исследовании Yu et al. [2] был предложен новый подход к скринингу диабета и преддиабета с использованием методов машины опорных векторов (SVM). Хотя их результаты показывают, что они могут превзойти классические методы с точки зрения площади под кривой ROC (AUC), это доступно только в виде веб-приложения, которое было разработано в качестве демонстрации и дополнения к опубликованной статье.

Проблема, рассматриваемая в настоящем исследовании, заключается не только в использовании логистической регрессии в большинстве инструментов скрининга, опубликованных основными диабетическими ассоциациями, но и в том, что такие модели не используются напрямую, т.е.е. без перехода на целочисленную скоринговую систему оценки рисков в онлайн-среде. Недавнее исследование Коллинза [3] указывает на то, что примерно 57% моделей прогнозирования в литературе представлены и оцениваются как упрощенные системы оценки. Они подчеркнули, что часто неясно, относятся ли представленные показатели эффективности к полной регрессионной модели или к упрощенным моделям. Следует отметить, что есть и положительные стороны использования упрощенных систем оценки, такие как простота использования для врачей общей практики и самих пациентов, но только тогда, когда они используются в классической бумажной форме.

В этом исследовании сравниваются четыре широко используемых инструмента скрининга диабета и преддиабета, а также прогностическая модель логистической регрессии, используемая непосредственно для прогнозирования риска диабета и преддиабета. Кроме того, мы наблюдаем за производительностью более сложной модели прогнозирования на основе повышения, чтобы продемонстрировать потерю производительности, которая может возникнуть при использовании систем оценки на основе целых чисел в онлайн-среде. Сравнение прогностической эффективности (AUC) шести методов в этой статье дополняется прямым сравнением согласия между тремя наиболее эффективными моделями.Анализ согласованности результатов модели позволяет идентифицировать входные переменные и их конкретные значения, которые могут помочь нам объяснить, почему компьютеризированные прогностические модели, развернутые в Интернете, превосходят более традиционные бумажные и карандашные версии проверочных тестов.

Методы

Моделирование онлайн-калькуляторов рисков

Несмотря на то, что существует множество моделей прогнозирования риска диабета [4, 5], в этом исследовании мы использовали четыре модели, основанные на потенциальном охвате населения в целом.Мы выбрали четыре онлайн-калькулятора риска диабета от национальных диабетических ассоциаций в США, Великобритании, Канаде и Австралии, предполагая, что веб-сайты национальных диабетических ассоциаций привлекают наибольшее количество потенциальных пользователей калькуляторов риска диабета. Чтобы сравнить производительность наблюдаемых калькуляторов, мы построили модель для каждой онлайн-анкеты. В таблице 1 представлен список переменных, которые были сопоставлены из вопросов в анкетах с переменными NHANES. Поскольку нам пришлось адаптировать некоторые модели из-за ограниченной доступности данных для трех переменных, мы использовали процесс настройки пороговых значений для всех четырех моделей.Следует отметить, что назначение калькуляторов Leicester Risk Assessment (LRA) и Австралийского инструмента оценки риска диабета 2 типа (AUSDRISK) отличается от калькуляторов опросника Американской диабетической ассоциации (ADA) и Канадского опросника риска диабета (CANRISK) тем, что они изначально были разработаны для оценки риска диабета в будущем вместо выявления недиагностированного диабета или преддиабета. Однако, настроив параметр пороговой оценки в обучающем наборе, мы оптимизировали результат вычислений LRA и AUSDRISK, чтобы предсказать текущий риск диабета 2 типа.На этом этапе использовались обучающие данные, которые использовались для обучения моделей классификации. Однако в случае четырех моделей на основе анкет мы использовали обучающую выборку, чтобы найти оптимальный порог, который максимизирует AUC. Установив оптимальные пороги с использованием данных обучения, мы могли бы протестировать каждый вопросник в обоих сценариях, чтобы определить людей с риском диабета, а также преддиабетом. Как только порог для модели был установлен, мы смогли протестировать модель на тестовых данных. Пороговое значение было установлено для каждой оценки задержек отдельно, чтобы избежать предвзятости при оценке производительности [6].Значения пороговых кандидатов были взяты из интервалов целочисленных значений в диапазоне от минимального до максимально возможного балла для ADA, LRA и AUSDRISK. В случае eCANRISK, где результат не является целым числом, мы проверили оптимальное пороговое значение, увеличивая порог с шагом 0,1.

Таблица 1. Наличие вопросов в четырех сравниваемых онлайн-калькуляторах риска диабета с соответствующими интервалами оценок, используемых в этом исследовании.

Переменные, выделенные жирным шрифтом, представляют собой набор общих переменных, которые используются в большинстве сравниваемых онлайн-калькуляторов.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142827.t001

В следующих подразделах описываются основные характеристики исходных вопросников, их онлайн-версий и исследований, предоставляющих дополнительную информацию о разработке базовых моделей, как показано в Таблице 2.

Таблица 2. Сводка анкет, использованных в данном исследовании.

Сравнение проводится по максимальному количеству баллов, которое может набрать пользователь, значению пороговой точки для высокого риска и количеству вопросов в анкете.Кроме того, предоставляются наборы данных, используемые для разработки и проверки модели, а также соответствующие сообщенные значения прогнозной производительности.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142827.t002

Анкета Американской диабетической ассоциации (ADA).

Этот широко используемый онлайн-калькулятор доступен на официальном сайте ADA [7] и основан на слегка адаптированной методологии, опубликованной в исследовании Bang et al. [8]. Та же онлайн-версия анкеты также доступна на веб-сайте Национальной программы по диабету (NDEP) [9], размещенном в Национальных институтах здравоохранения (NIH).По сравнению с оригинальным исследованием, онлайн-версия также включает вопрос о гестационном диабете. Порог для этого вопросника установлен на уровне 5 баллов (из 11 возможных), что указывает всем пользователям, набравшим выше этого порога, что они подвержены повышенному риску развития диабета 2 типа. Кроме того, пользователям из группы риска рекомендуется обратиться к врачу и проверить, не требуется ли дополнительное тестирование. По сравнению с другими калькуляторами, включенными в это исследование, ADA задает всего семь вопросов и является самым простым с точки зрения усилий, необходимых для заполнения анкеты.Модель ADA была разработана с использованием данных NHANES за 1999–2004 гг. И подтверждена в исследованиях NHANES 2005–2006, «Риск атеросклероза в сообществах» (ARIC) [10] и «Исследование здоровья сердечно-сосудистой системы» (CHS) [11]. Окончательная модель Банга и др. дало AUC 0,83 для NHANES, 0,74 для ARIC / CHS для оценки риска диабета и 0,72 для предиабета.

Канадский опросник риска диабета (CANRISK).

Онлайн-версия калькулятора CANRISK размещена на веб-сайте правительства Канады [12] с дополнительной ссылкой Канадской диабетической ассоциации [13].CANRISK, состоящий из 13 вопросов, представляет собой наиболее сложную анкету, и пользователю нужно приложить максимум усилий, чтобы ответить на все вопросы. В отличие от ADA, CANRISK использует два пороговых значения и разделяет людей на три категории с преддиабетом или диабетом 2 типа: низкий риск (совокупный балл менее 21), средний риск (21–32) и высокий риск (33 и сверху) с максимальным баллом 86. В случае умеренного риска пользователям рекомендуется проконсультироваться с врачом о риске развития диабета.Для группы высокого риска в анкете предлагается проконсультироваться с практикующим врачом, чтобы обсудить вопрос о проверке уровня сахара в крови. CANRISK основан на Финской модели риска диабета (FINDRISK) с адаптацией, отражающей многоэтническое население Канады [14]. CANRISK — единственный калькулятор, в котором мы смогли найти исследование, в котором использовался электронный формат подсчета баллов под названием eCANRISK. Это единственный случай, когда было явно рекомендовано использовать другой подход к подсчету баллов при разработке онлайн или мобильной версии приложения.Валидационное исследование CANRISK, проведенное Robinson et al. предоставляет коэффициенты регрессионной модели, которые можно использовать для «запрограммированных калькуляторов риска (например, приложение для iPad, онлайн-калькулятор)» и в дополнительном бумажном формате [15]. Важно отметить, что Robinson et al. проверили CANRISK и eCANRISK на 6223 взрослых разных этнических группах и получили одинаковые значения AUC для обеих версий (0,75, 95% ДИ: 0,73–0,78). В этом исследовании мы используем показатель eCANRISK, основанный на коэффициентах регрессии, который также используется в онлайн-калькуляторе CANRISK.

Leicester Risk Assessment (LRA). Оценка риска Leicester Risk Assessment — это инструмент оценки риска нарушения регуляции глюкозы и сахарного диабета 2 типа, разработанный Gray et al. [16] для многонационального населения Великобритании. Онлайн-версия этой анкеты доступна на сайтах Diabetes UK [17] и Национальной службы здравоохранения Великобритании (NHS) [18]. Для разработки инструмента оценки риска использовались данные 6390 участников в возрасте 40–75 лет. Внешняя проверка оценки была проведена с использованием данных 3171 участника отдельного скринингового исследования и дала AUC, равную 0.72 (95% ДИ: 0,69–0,74). Анкета включает восемь вопросов (таблица 1) с диапазоном баллов [0–47], где более высокий балл соответствует более высокому риску.

Австралийский инструмент оценки риска диабета 2 типа (AUSDRISK).

По сравнению с первыми тремя онлайн-инструментами оценки риска, ориентированными на выявление лиц с высоким риском диабета или преддиабета, AUSDRISK фокусируется на оценке риска развития диабета 2 типа в течение следующих пяти лет. Онлайн-версия анкеты доступна на веб-сайте Министерства здравоохранения Австралии [19] с дополнительной ссылкой на веб-сайте Diabetes Australia [20].Для разработки этого инструмента оценки риска были использованы данные австралийского исследования диабета, ожирения и образа жизни AusDiab (1999–2000 гг.) [21] с последующим пятилетним наблюдением (2004–2005 гг.). За пятилетний период 362 человека из 6060, участвовавших в исследовании AusDiab, заболели диабетом. Для проверки инструмента оценки риска использовались данные 1993 участников исследования «Глаз голубых гор» (BMES) [23] и 1465 участников исследования здоровья северо-западной части Аделаиды (NWAHS) [24]. AUC AUSDRISK составила 0,78 (95% ДИ: 0.76–0,81) с использованием порогового значения 12 из максимальных 35 баллов.

Ограничения отображения. Таблица 3 суммирует процесс сопоставления, чтобы определить, какая переменная NHANES может отображаться на конкретный вопрос в тесте оценки риска, а в некоторых случаях также решает проблему разных вопросов в разных волнах NHANES.

В анкете ADA была проблема с отображением вопроса о гестационном диабете, потому что этот вопрос существует только в двух последних волнах (2009–2010 и 2011–2012) NHANES.Включение этой переменной приведет к появлению большого количества пропущенных значений (более 70%), поэтому эта переменная не была включена в этот анализ (значение всегда было нулевым).

Вопросы о гестационном диабете и употреблении овощей и фруктов также были исключены из нашей модели опросника CANRISK. Исследование Robinson et al. [15] при проверке CANRISK представили результаты, в которых гестационный диабет представляет собой переменную с самым низким β-коэффициентом в регрессионной модели.Хотя мы смогли идентифицировать вопросы (таблица 3) в волнах 3 и 4 NHANES, которые позволили бы нам проверить, потреблялись ли участниками определенные фрукты и овощи, мы снова столкнемся с большим количеством пропущенных значений, поэтому эта переменная также была исключены в этом исследовании. CANRISK и AUSDRISK также включают вопрос об истории сахара в крови, который использовался для определения класса недиагностированного диабета и поэтому не используется в этом исследовании.

Нам удалось определить сопоставления для всех вопросов анкеты LRA, но следует выделить вопрос об этнической принадлежности и стране рождения в AUSDRISK.Этот вопрос в анкете AUSDRISK разделен на две части: (a) Вы являетесь аборигеном, жителем островов Торресова пролива, выходцем с островов Тихого океана или маори? и б) где вы родились? Пользователь получит два балла за ответ «да» на первый вопрос и два дополнительных балла, если он родился в Азии, на Ближнем Востоке, в Северной Африке или Южной Европе. Поскольку у нас нет такой информации в NHANES, мы не использовали эту переменную для моделей AUSDRISK. Следует отметить, что эта переменная влияет на конечный результат только для небольшого процента людей, даже среди населения Австралии.

Наборы данных

Экспериментальная работа в этой статье основана на семи поперечных волнах данных NHANES за 1999–2000 и 2011–2012 гг. [25]. В это исследование были включены только люди старше 20 лет, за исключением беременных женщин. Отдельный набор данных, полученный из данных NHANES, был подготовлен для оценки риска диабета и преддиабета. Уровень глюкозы в плазме натощак ≥ 126 мг / дл использовался для определения группы лиц с диабетом, в то время как уровни ≥ 100 мг / дл использовались для определения положительной группы во втором наборе данных (до диабета).Лица из положительной группы в обоих наборах данных, которые ответили «да» на вопрос «кроме периода беременности, вам когда-либо говорил врач или медицинский работник, что у вас диабет или сахарный диабет?» или прием инсулина или пероральных лекарств от диабета были удалены из наборов данных. Всего было 14207 человек с доступными данными об измерениях глюкозы в плазме натощак. Набор данных диабета включал 621 (4,4%) положительный случай, в то время как набор данных до диабета включал 5720 (40,3%) положительных случаев.

Было восемь переменных с пропущенными значениями до 76% для переменной, представляющей, принимает ли человек какие-либо лекарства от артериального давления, за которыми следовали вопросы об истории приема лекарств от артериального давления и курении с отсутствующими значениями 70% и 53% соответственно. При наличии пропущенных значений значение было установлено на ноль с дополнительной фиктивной переменной, обозначающей наличие пропущенных значений, добавленных в набор данных.

Статистический анализ

В дополнение к простым моделям оценки четырех основных онлайн-калькуляторов риска диабета, это исследование эмпирически оценило два дополнительных подхода к оценке риска — i.е. логистическая регрессия с использованием обобщенных линейных моделей (GLM) и деревья регрессии с использованием обобщенных ускоренных моделей (GBM), которые реализованы на статистическом языке R. GLM — это широко используемое семейство регрессионных моделей, допускающих негауссовские распределения. Нелдер и Винтерберн описывают это как обобщение, которое включает линейную, логистическую и пуассоновскую регрессию [26]. В нашем случае использовалась двоичная распределенная переменная результата. Реализация GBM, реализованная Риджуэем [27], которая использовалась в этом исследовании, близко следует подходу Gradient Boosting Machine Фридмана [28].Подобно GLM, GBM можно использовать как для решения задач регрессии, так и для классификации. Фридман использует аддитивное усиление для построения множественных деревьев регрессии и даже предоставляет различные методы для интерпретации результатов, что является чрезвычайно важной характеристикой прогнозной модели, особенно в биомедицинской области [29]. Были использованы значения параметров по умолчанию для GBM, за исключением случая глубины взаимодействия деревьев решений, где разрешалось до 3-сторонних взаимодействий, и в количестве итераций, которые были увеличены со 100 до 200, чтобы получить лучшую производительность с управляемой вычислительной сложностью.Модели логистической регрессии являются наиболее широко используемым подходом к построению моделей риска, поэтому в этом исследовании также использовалась GLM. Мотивация для выбора GBM в качестве второго варианта построения прогнозной модели заключается в том, что он использует концепцию усиления классификаторов и поэтому концептуально сильно отличается от GLM. Примечательно, что хотя GBM в большинстве случаев превосходит GLM, GLM легко интерпретировать, в то время как интерпретация результатов GBM представляет собой сложную проблему.

Во всех экспериментах использовалась стратифицированная оценка удержания на основе случайной выборки, при которой 50% выборок были отобраны в обучающей выборке, а оставшиеся 50% — в тестовой. Оценка удержания была повторена 1000 раз, чтобы позволить эмпирическую оценку доверительных интервалов для всех показателей производительности.

Шесть показателей эффективности использовались для наблюдения за эффективностью классификации шести сравниваемых подходов к расчету риска диабета. Первоначальные сравнения моделей проводились с использованием площади под кривой рабочих характеристик приемника (AUC), за которой следовали чувствительность, специфичность, положительная прогностическая ценность (PPV) и отрицательная прогностическая ценность (NPV).Все шесть показателей производительности были рассчитаны на тестовой выборке в каждом из 1000 экспериментальных запусков. Затем результаты были визуализированы с помощью коробчатых диаграмм, которые позволяют визуализировать распределение показателей производительности, что важно при сравнении различных методов. Кроме того, мы использовали t-критерий парных выборок с поправкой Бонферрони для p-значений для множественного тестирования, чтобы оценить значимость разницы между значениями AUC.

При сравнении согласованности между калькуляторами конкретных рисков был рассчитан коэффициент Каппа Коэна [30].Каппа Коэна может варьироваться от -1 для совершенно противоположных результатов до +1, представляющего идеальное соответствие между двумя сравниваемыми векторами результатов. В отличие от процента случаев, когда два классификатора соглашаются, Каппа учитывает возможность того, что два классификатора соглашаются просто случайно. Ландис и Кох [31] определяют значения Каппа ниже 0 как отсутствие согласия, 0–0,20 как незначительное, 0,21–0,40 как удовлетворительное, 0,41–0,60 как умеренное, 0,61–0,80 как существенное и 0,81–1 как почти полное совпадение.

Все статистические анализы были выполнены с использованием статистического языка R версии 3.0.2 [32].

Результаты

В этом разделе представлены результаты эмпирического сравнения, измерения эффективности классификации четырех основных онлайн-калькуляторов риска диабета, логистической регрессии и альтернативного подхода, основанного на бустинге. Все эксперименты проводились на двух разных наборах данных (диабет и преддиабет) с двумя разными наборами переменных. В первом эксперименте использовались все доступные переменные, которые можно было сопоставить из вопросов, заданных в онлайн-калькуляторах оценки риска, с данными NHANES, а во втором эксперименте использовался только набор переменных, которые были общими для всех четырех онлайн-калькуляторов.Полный и общий (выделенный жирным шрифтом) наборы переменных можно найти в Таблице 1.

Полный набор переменных

В экспериментах с использованием полного набора переменных мы использовали разное количество переменных для разных моделей прогнозирования, начиная от шести переменных в модели ADA и заканчивая полным набором из 12 переменных, используемых в моделях GLM и GBM. На рис. 1 представлены результаты AUC для всех шести прогнозных моделей, где можно наблюдать значительный разрыв в производительности между моделями на основе вопросника и обеими предложенными прогнозными моделями.Как и ожидалось, две модели, в которых использовались все доступные переменные, превзошли другие модели, как показано на рисунке 1. Сравнивая результаты диабета и преддиабета, можно заметить более высокую вариабельность результатов в оценке риска диабета, происходящую из-за большого дисбаланса классов, присутствующего в проблема оценки риска диабета.

В таблице 4 представлены дополнительные показатели производительности, которые позволяют сравнивать прогнозные модели с разных точек зрения. В классификации преддиабета мы можем наблюдать хорошо сбалансированные значения чувствительности и специфичности, особенно для ADA, GLM и GBM, с наивысшей чувствительностью при AUSDRISK и высочайшей специфичностью при GBM.

Сила подхода GBM может быть ясно видна при наблюдении за PPV, NPV и процентом отобранных случаев, особенно в задаче оценки преддиабетического риска. С самым низким процентом отобранных случаев (29,6%) GBM получила самый высокий процент правильно классифицированных случаев в группе лиц, отобранных для скрининга (58,4%). Очень похожее распределение результатов можно наблюдать при оценке риска диабета. Важно отметить, что низкий процент отобранных случаев с высоким PPV приводит к снижению затрат, поскольку меньшему количеству людей требуется дальнейшее более дорогостоящее тестирование на диабет.

Минимальный набор переменных

Чтобы обеспечить справедливое сравнение, мы определили набор общих переменных, которые используются по крайней мере в трех из четырех сравниваемых моделей на основе вопросников. Таким образом, мы получили минимальный набор характеристик, включая возраст, пол, семейный диабет, гипертонию, физическую активность, ИМТ и окружность талии. По сравнению с результатами, полученными с использованием полного набора переменных, существенных различий нет (таблица 5). Здесь GLM немного лучше показывает AUC для прогнозирования диабета (рис. 2), в то время как GBM выбирает наименьшее количество людей для скрининга.Это особенно важно при прогнозировании диабета, где даже 29,7% людей, отобранных для скрининга, являются большим числом, учитывая, что распространенность диабета в данных NHANES за 1999–2012 гг. Составляет 4,4%. Никаких специальных методов, таких как передискретизация или недостаточная выборка, не использовалось для устранения классового дисбаланса. Это было сделано намеренно, чтобы обеспечить справедливое сравнение с моделями на основе вопросников, где только порог может быть адаптирован для обучающей выборки.

Сравнение AUC между полным и минимальным набором показывает снижение производительности в некоторых случаях: GBM с 0.От 740 (95% ДИ: 0,732–0,747) до 0,735 (95% ДИ: 0,727–0,742) для предиабета и от 0,774 (95% ДИ: 0,755–0,791) до 0,768 (95% ДИ: 0,750–0,785) для диабета. , CANRISK от 0,676 (95% ДИ: 0,654–0,694) до 0,662 (95% ДИ: 0,644–0,677) и LRA от 0,664 (95% ДИ: 0,645–0,683) до 0,656 (95% ДИ: 0,636–0,674), оба при сахарном диабете. Однако положительное влияние выбора функций также можно заметить в некоторых случаях, когда производительность улучшилась с уменьшенным набором переменных. Так было в классификации преддиабета для LRA, где AUC увеличилась с 0.622 (95% ДИ: 0,614–0,629) до 0,635 (0,627–0,643) и CANRISK с увеличением с 0,645 (95% ДИ: 0,637–0,653) до 0,652 (95% ДИ: 0,644–0,660).

Соглашение прогнозных моделей

Чтобы получить лучшее представление о характеристиках конкретных моделей, был проведен дальнейший анализ путем сравнения соответствия между выходными данными ADA и двух предложенных прогнозных моделей. Этот эксперимент направлен на то, чтобы показать, в каких случаях результаты более простых моделей отличаются от предлагаемых подходов GLM и GBM.Следовательно, причины лучшей производительности GLM и GBM. Статистика Каппа использовалась для измерения согласия между результатами ADA, GLM и GBM.

На рис. 3 сравниваются коэффициенты Каппа, рассчитанные для 1000 удерживающих наборов из 7103 случайно выбранных тестовых примеров для каждого попарного сравнения. В некоторых регионах уровни согласия между тремя сравниваемыми методами не различаются, но есть некоторые регионы (например, диапазон ИМТ от 25 до 35) с более высокими уровнями согласия для GLM и GBM.Также заметны резкие спады согласия ADA с GLM и ADA с GBM при ИМТ 30 и 40, особенно в случае прогноза диабета.

На рис. 4 представлены аналогичные результаты, где каппа наблюдается в зависимости от возраста людей. Дискретные границы для возраста из анкеты ADA можно увидеть, особенно для людей в возрасте 59 лет и старше, где Каппа значительно падает по сравнению с ADA, в то время как GLM и GBM поддерживают согласие на высоком уровне. Также возможно наблюдать более низкие уровни согласия даже для GLM vs.Сравнение GBM, но только для очень молодого или пожилого населения, где размеры выборки малы и, следовательно, приводят к более высоким отклонениям.

Обсуждение и выводы

Прогностические модели играют важную роль в прогнозировании исходов, связанных со здоровьем пациентов, что все чаще признается в качестве важнейшего вида деятельности при принятии клинических решений, клинических исследованиях и оценке качества здравоохранения [33]. Исследование Buijsse et al. [34] систематически исследовали методологические вопросы инструментов оценки риска диабета и отметили, что большинство инструментов оценки риска продемонстрировали высокую эффективность в наборах данных и группах населения, в которых они были разработаны.Однако производительность снизилась во внешнем населении. В этом отношении авторы предлагают валидировать инструменты оценки риска на популяциях с характеристиками исходной популяции, которая использовалась для разработки таких инструментов. Поэтому в данном исследовании основное внимание уделяется инструментам оценки риска из развитых стран со схожими характеристиками населения. Существуют некоторые ограничения по таким характеристикам, как расовая и этническая принадлежность, причем распределение может варьироваться в зависимости от страны.Это могло быть одной из причин хорошей работы анкеты ADA, которая была специально разработана для населения США. Модель ADA позволила лучше понять разрыв между использованием моделей на основе анкет, основанных на бумаге и карандаше, и конкретных подходов, основанных на машинном обучении, в сетевых условиях. Дополнительное ограничение по сравнению с моделями оценки риска диабета заключается в том, что некоторые модели нацелены на прогнозирование риска недиагностированного диабета, в то время как другие модели нацелены на прогноз развития диабета в будущем (например,грамм. через пять или десять лет). Это исследование частично решает эту проблему, устанавливая пороговый уровень на основе производительности набора обучающих данных.

Одна из основных причин слабой работы инструментов скрининга связана с проблемой дискретизации, используемой с числовыми значениями в вопросниках, основанных на бумаге и карандаше. Наблюдая за общим набором переменных, используемых в этом исследовании, числовые переменные (возраст, ИМТ и окружность талии) использовались GLM и GBM гораздо более эффективно по сравнению с их интервальным представлением в модели ADA.Это можно продемонстрировать в разделе каппа-анализа с увеличением разногласий между ADA и двумя другими методами в начале и в конце интервалов возраста или ИМТ. Есть возможности для улучшения показателей GLM и GBM путем замены бинарной переменной для гипертонии средним измерением диастолического и систолического артериального давления, которые также доступны в данных NHANES, но не использовались в этом исследовании.

Скрининг населения на предмет риска диабета и предиабета является важным шагом в снижении бремени затрат, связанных с осложнениями диабета, для политиков [35].Поэтому важно выбрать соответствующее количество кандидатов для дальнейшего отбора. Модели, сравниваемые в этом исследовании, показывают, что оптимизация AUC не обязательно приводит к оптимальному количеству отобранных людей. Только GLM и GBM приблизились к проценту отобранных для скрининга людей при сравнении результатов с исследованием Bang et al. [8] оценена на основе данных NHANES за 2005–2006 гг. Тот факт, что в настоящем исследовании более высокий процент отобранных лиц для ADA, может заключаться в другом распределении данных, особенно в последние годы с увеличением распространенности диабета (Bang et al.сообщают о недиагностированном диабете 2,8% по сравнению с 4,4% в этом исследовании).

Интересно, что исследование Robinson et al. [15] не показывает существенных различий в прогностической эффективности при сравнении результатов, полученных с помощью электронных и бумажных оценок риска. Однако наше исследование показывает, что существует большой разрыв в производительности при сравнении используемых в настоящее время бумажных моделей с простыми статистическими методами, такими как GLM и GBM, которые легко реализовать в онлайн-настройках. Поэтому очень важно проявить большую осторожность и рассмотреть возможность оптимизации онлайн-версий вопросников, которые в основном были разработаны как классические бумажные вопросники.

Можно предположить, что этот пробел существует не только в онлайн-тестах риска на веб-сайтах, но и в широком спектре мобильных приложений, где в большинстве приложений используются модели, ориентированные на бумагу и карандаш, аналогичные моделям, описанным в этом исследовании [36 , 37]. Для подтверждения этой гипотезы потребуются дальнейшие исследования с использованием наиболее часто используемых инструментов скрининга в мобильных приложениях для оценки риска диабета.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: GS MP.Проанализированы данные: GS. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: GS. Написал статью: GS MP.

Ссылки

  1. 1. Кук А.Дж., Робертс Д.А., Хендерсон, доктор медицины, ван Винкль, Л.С. Честейн, округ Колумбия, Хэмилл-Рут, Р.Дж. Электронные анкеты по боли: рандомизированное перекрестное сравнение с бумажными анкетами для оценки хронической боли. Боль. 2004; 110 (1): 310–317.
  2. 2. Ю. В., Лю Т., Вальдез Р., Гвинн М., Хури М.Дж. Применение машинного моделирования опорных векторов для прогнозирования распространенных заболеваний: диабет и предиабет.BMC Медицинская информатика и принятие решений. 2010; 10 (1): 16.
  3. 3. Коллинз Г.С., де Гроот Дж. А., Даттон С., Омар С., Шанайнде М., Таджар А. и др. Внешняя проверка моделей многомерного прогнозирования: систематический обзор методологического поведения и отчетности. Методология медицинских исследований BMC. 2014; 14 (1): 40.
  4. 4. Коллинз Г.С., Маллетт С., Омар О, Ю. Л.М. Разработка моделей прогнозирования риска для диабета 2 типа: систематический обзор методологии и отчетности.BMC медицина. 2011; 9 (1): 103.
  5. 5. Abbasi A, Peelen LM, Corpeleijn E, van der Schouw YT, Stolk RP, Spijkeman AM и др. Модели прогнозирования риска развития диабета 2 типа: систематический поиск литературы и независимое внешнее валидационное исследование. BMJ. 2012; 345: e5900. pmid: 22990994
  6. 6. Варма С., Саймон Р. Предвзятость в оценке ошибок при использовании перекрестной проверки для выбора модели. Биоинформатика BMC. 2006; 7 (1): 91.
  7. 7. Веб-сайт Американской диабетической ассоциации.2014. Доступно: http://www.diabetes.org/.
  8. 8. Банг Х., Эдвардс А.М., Бомбэк А.С. и др. Разработка и валидация шкалы самооценки пациента для оценки риска диабета. Анналы внутренней медицины. 2009; 151 (11): 775–783. pmid: 19949143
  9. 9. Тест ADA на риск диабета в Национальной программе диабета. 2014. Доступно: http://ndep.nih.gov/am-i-at-risk/diabetes-risk-test.aspx.
  10. 10. Hwang SJ, Ballantyne CM, Sharrett AR, Smith LC, Davis CE, Gotto AM и др.Циркулирующие адгезионные молекулы VCAM-1, ICAM-1 и E-селектин при атеросклерозе сонных артерий и коронарной болезни сердца — исследование риска атеросклероза в сообществах (ARIC). Тираж. 1997; 96 (12): 4219–4225. pmid: 9416885
  11. 11. О’Лири Д.Х., Полак Дж.Ф., Вольфсон С.К., Бонд М.Г., Боммер В., Шет С. и др. Использование сонографии для оценки атеросклероза сонных артерий у пожилых людей. Исследование здоровья сердечно-сосудистой системы. Группа совместных исследований CHS. Гладить. 1991; 22 (9): 1155–1163.pmid: 1926258
  12. 12. Анкета канадского риска диабета на веб-сайтах правительства Канады. 2014. Доступно: http://publichealth.gc.ca/canrisk/.
  13. 13. Анкета канадского риска диабета на веб-сайте Канадской диабетической ассоциации. 2014. Доступно: http://www.diabetes.ca/about-diabetes/risk-factors/are-you-at-risk
  14. 14. Kaczorowski J, Robinson C, Nerenberg K. Разработка опросника CANRISK для скрининга преддиабета и недиагностированного диабета 2 типа.Канадский журнал диабета. 2009; 33 (4): 381–385.
  15. 15. Робинсон К.А., Агарвал Г., Неренберг К. Проверка прогностической модели CANRISK для оценки риска диабета среди многоэтнического населения Канады. Chronic Dis Inj Can. 2011; 32 (1): 19–31. pmid: 22153173
  16. 16. Gray LJ, Taub NA, Khunti K, Gardiner E, Hiles S, Webb DR, et al. Оценка риска Лестера для выявления недиагностированного диабета 2 типа и нарушения регуляции глюкозы для использования в многонациональных условиях Великобритании.Диабетическая медицина. 2010; 27 (8): 887–895. pmid: 20653746
  17. 17. Приложение для оценки риска диабета на сайте Diabetes UK. 2014. Доступно: http://riskscore.diabetes.org.uk/2013.
  18. 18. Приложение для оценки риска диабета на веб-сайте Национальной службы здравоохранения. 2014. Доступно: http://www.nhs.uk/Tools/Pages/Diabetes.aspx.
  19. 19. Инструмент оценки риска диабета при правительстве Австралии, веб-сайты Министерства здравоохранения. 2014. Доступно: http: // www.health.gov.au/internet/main/publishing.nsf/Content/diabetesRiskAssessmentTool.
  20. 20. Австралийский инструмент оценки риска диабета 2 типа (AUSDRISK) на веб-сайте Diabetes Australia. 2014. Доступно: http://www.diabetesaustralia.com.au/Understanding-Diabetes/Are-You-at-Risk/.
  21. 21. Кэмерон А.Дж., Велборн Т.А., Зиммет П.З., Данстан Д.В., Оуэн Н., Салмон Дж. И др. Избыточный вес и ожирение в Австралии: исследование диабета, ожирения и образа жизни в Австралии в 1999–2000 гг. (AusDiab).Медицинский журнал Австралии. 2003; 178 (9): 427–432. pmid: 12720507
  22. 22. Chen L, Magliano DJ, Balkau B, Colagiuri S, Zimmet PZ, Tonkin A, et al. AUSDRISK: австралийский инструмент оценки риска диабета 2 типа, основанный на демографических данных, образе жизни и простых антропометрических показателях. Med J Aust. 2010; 192: 197–202. pmid: 20170456
  23. 23. Митчелл П., Смит В., Аттебо К., Ван Дж. Дж. Распространенность возрастной макулопатии в Австралии: исследование глаз Голубых гор. Офтальмология.1995; 102 (10): 1450–1460. pmid: 9097791
  24. 24. Грант Дж. Ф., Читтлборо С. Р., Тейлор А. В., Дал Гранде Э., Уилсон Д. Х., Филлипс П. Дж. И др. Исследование здоровья North West Adelaide: подробные методы и базовая сегментация когорты для отдельных хронических заболеваний. Эпидемиологические перспективы и инновации. 2006; 3 (1): 4.
  25. 25. Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Национальный центр статистики здравоохранения (NCHS). Данные национального обследования здоровья и питания.Хяттсвилл, Мэриленд: Министерство здравоохранения и социальных служб США, Центры по контролю и профилактике заболеваний [1999–2012].
  26. 26. Нелдер Дж., Уэддерберн Р. Обобщенные линейные модели. Журнал Королевского статистического общества. Серия А (Общие). 1972; 135 (3): 370–384.
  27. 27. Риджуэй Г. 2013. Gbm: модели обобщенной регрессии с ускорением. Пакет R версии 2.1. Доступно: http://CRAN.R-project.org/package=gbm.
  28. 28. Friedman JH. Аппроксимация жадной функции: машина для повышения градиента.Анналы статистики. 2001; 1189–1232.
  29. 29. Стиглиц Г., Кочбек С., Пернек И., Кокол П. Комплексные модели дерева решений в биоинформатике. PloS один. 2012; 7 (3), е33812. pmid: 22479449
  30. 30. Коэн Дж. Взвешенная каппа: положение о соглашении по номинальной шкале в случае масштабного несогласия или частичного кредита. Психологический бюллетень. 1968; 70 (4): 213. pmid: 19673146
  31. 31. Ландис-младший, Кох Г.Г. Измерение согласия наблюдателя для категориальных данных.Биометрия. 1977; 159–174. pmid: 843571
  32. 32. R Core Team. R: Язык и среда для статистических вычислений. 2013. Фонд R для статистических вычислений, Вена, Австрия.
  33. 33. Пик Н., Абу-Ханна А. Клинические прогностические методы: тенденции и развитие. Журнал биомедицинской информатики. 2014; 48: 1–4. pmid: 24632079
  34. 34. Buijsse B, Simmons RK, Griffin SJ, Schulze MB. Инструменты оценки риска для выявления лиц, подверженных риску развития диабета 2 типа.Эпидемиологические обзоры. 2011; mxq019.
  35. 35. Пенн Л., Уайт М., Линдстрём Дж., Ден Бур А.Т., Блаак Э., Эрикссон Дж. Г. и др. Важность поддержания потери веса и прогнозирования рисков в профилактике диабета 2 типа: анализ РКИ Европейского исследования по профилактике диабета. PLoS One. 2013; 8 (2), е57143. pmid: 23451166
  36. 36. Грей Л.Дж., Ли Т., Дэвис М.Дж., Патель Н., Стоун М., Бонар М. и др. Систематический обзор разработки, внедрения и доступности приложений для смартфонов для оценки риска диабета 2 типа.Диабетическая медицина. 2013; 30 (6): 758–760. pmid: 23683104
  37. 37. Chomutare T, Fernandez-Luque L, Årsand E, Hartvigsen G. Особенности мобильных приложений для диабета: обзор литературы и анализ текущих приложений по сравнению с руководящими принципами, основанными на фактах. Журнал медицинских интернет-исследований. 2011; 13 (3).

Порядок поступления в колледж и требования к поступающим

Введение

Вы подаете заявку почти на все дневные курсы бакалавриата через Центральную Офис приложений (CAO).Бакалавриат в университетах и технологические институты имеют высшие сертификаты — уровень 6, обычный Степени бакалавра — уровень 7 и дипломы бакалавра с отличием — уровень 8. Вы можете найти больше информации об этих квалификациях в нашем документе на третьем уровне образование в Ирландии.

CAO предоставляет справочник, в котором перечислены все предлагаемые курсы и дана информация о том, как применять.

Нет центрального органа по подаче заявлений о послепродажном отпуске. Сертификационные (PLC) курсы.Студенты должны обращаться напрямую к физическому лицу. колледжи.

Заявки САО на 2021-2022 годы

заявки CAO на 2021-2022 учебный год от ирландцев и других Для граждан Европейского Союза закрытие в 17.15 1 февраля 2021 года. заявки принимаются до 17.15 1 мая 2021 года.

Передумать

Вы можете изменить свой выбор курса онлайн до 17.15 1 февраля 2021 г. бесплатно. Изменения внесены с 5 февраля до 17.15 1 марта. Стоимость 10 евро.

Есть еще один шанс изменить свое мнение, бесплатно с 5 мая. 2021 г. до 17.15. 1 июля 2021 г.

Поздние заявки

Поздние заявки принимаются до 17.15 1 мая 2021 года.

Вы не можете рассматриваться для СЛУШАНИЯ или СМЕЙ или быть признанным зрелым студентом, если вы подадите заявление с опозданием. Есть также некоторые ограниченные курсы, на которые вы не можете подать заявку после 1 февраля 2021.

Курсы по медицине

абитуриента из ЕС на бакалавриат по медицине в 2021 году должны пройти Вступительный экзамен по медицинским специальностям (HPAT).Есть еще информация на веб-сайте HPAT-Ireland. Вы можете найти информацию о программы поступления в магистратуру по медицине в 2021 году на сайте ЦАО.

Заявления в колледж и Brexit

The Common Зона путешествия (CTA) позволяет гражданам Ирландии и Великобритании свободно передвигаться и жить. в любой юрисдикции. Под призывом к действию, ирландский и британские граждане могут продолжать получать дальнейшее и высшее образование на текущая основа.

ирландских студента могут подать заявку на обучение в Великобритании по действующей системе.Дополнительная информация о как британские студенты могут подать заявку на обучение в Ирландии.

Сборы для ирландских студентов будут установлены на том же уровне, что и для граждан Великобритании за 2020-2021 учебный год и будет продолжаться на протяжении всей программы они зарегистрированы на.

Если вы являетесь правомочным ирландским студентом, обучающимся в Великобритании, или правомочным студентом Великобритании студент, обучающийся в ирландском высшем образовании, вы можете подать заявку на студента грант.

Права на единую зону передвижения могут осуществляться только гражданами Ирландии и Великобритания.Если вы не являетесь гражданином Ирландии или Великобритании, вы не сможете осуществлять права на единую зону передвижения.

Требования к поступающим

Очки

Студенты, взявшие отпуск Сертификационные экзамены начисляются за полученные результаты. их 6 лучших предметов на одной сдаче аттестата об отпуске. В начисляемые баллы зависят от уровня достижений по предмету. Вы можете использовать точки калькулятор на qualifax.ie, чтобы определить, какие баллы начисляются за любые конкретный набор результатов.

Государство Свидетельство о расчетных оценках, предлагаемое учащимся при отчислении Сертификат 2020 имеет тот же статус, что и аттестат об окончании учебы, выданный студенты в предыдущие годы.

Количество баллов начального уровня, необходимых для любого курса, зависит от количества мест и количество претендентов на эти места, поэтому начальный уровень меняется из года в год. Более высокие баллы присуждаются за работы высшего уровня. чем для бумаг обычного уровня.

В рамках пилотной схемы, действующей на основании свидетельства об отпуске 2012 г., семь университетов, Дублинский технологический институт (ныне часть Дублинского технологического университета (TU Дублин)) и Королевский колледж хирургов в Ирландии выделяют дополнительные бонусные баллы за высшую математику.

CAO публикует минимальные баллы, необходимые для допуск на курсы по мере подачи каждого раунда предложений. Вы также можете проверить баллы, необходимые в предыдущие годы.

Если у вас инвалидность

Вы можете иметь право на участие в схеме доступа для инвалидов к образованию (DARE), который направлен на улучшение доступа к высшим образование для выпускников школ с ограниченными возможностями.

Маршрут доступа к высшему образованию (HEAR)

Схема приема HEAR распределяет ряд мест третьего уровня в пониженная балльная база для выпускников школ из социально незащищенных слоев населения.Чтобы иметь право на участие в программе, вы должны соответствовать определенным критериям, связанным с вашим финансовые, социальные и культурные обстоятельства. Подробнее читайте в нашей документ по схеме СЛУШАТЬ.

Особые академические требования для поступления

Студент также должен соответствовать определенным академическим требованиям для поступления (также так называемые требования к зачислению) на курс, который он или она хочет пройти. Ты можете получить подробную информацию об академических требованиях к поступающим в каждом университет, колледж или институт.

Университетский сектор

Университеты Ирландии финансируются государством, но, как правило, автономны.В Ирландии 8 университетов. К ним относятся:

Технологический сектор

Технологический сектор включает технологические университеты (ТУ) и технологические институты (ИТ).

Дублинский, Таллагский и Бланчардстаунский технологические институты объединились создать Дублинский технологический университет (TU Дублин).

По всей стране расположены 11 технологических институтов. в Район Дублина есть Дун Laoghaire. За пределами Дублина это Корк, Уотерфорд, Трали, Дандолк, Атлон, Голуэй и Мейо, Слайго, Леттеркенни, Лимерик и Карлоу.

1 января 2021 года Технологический институт Корка присоединился к Институту Technology Tralee основывает Munster Технологический университет.

Педагогические колледжи

Педагогические колледжи проводят специализированную подготовку для начальной школы учителя. Существуют определенные минимальные оценки по математике и английскому языку. Вход Требования к профильной подготовке учителей устанавливаются Департаментом Образование.

PLC курсы

мест после отъезда Сертификационные курсы распределяются не на основе баллов, а соискатели должны иметь выпускной сертификат стандарта.Интервью в большинстве колледжей кандидатов, чтобы определить их пригодность.

Тарифы

Сборы за подачу заявления в CAO на 2021-2022 годы:

Приложение Оценка
Онлайн-тариф со скидкой до 20 января € 30
Онлайн-заявка до 1 февраля € 45
Поздняя онлайн-заявка до 1 мая € 60

Вы можете изменить свой выбор курса онлайн до 1 февраля бесплатно.Изменения, сделанные с 5 февраля по 1 марта, стоят 10 евро.

Программа Change of Mind с 5 мая по 1 июля бесплатна.

Как поступать

Подача заявки через CAO: Для участия выше образовательные учреждения (ВУЗы), вы можете подать заявление онлайн через CAO.

Другие заявки: Вы должны подавать заявление напрямую в вуз. (не через CAO) в следующих случаях:

  • Аспирантура.
  • Запись на курсы после окончания первого года обучения.
  • Краткосрочные, однократные, заочные и разовые курсы.
  • Повторное поступление в Дублинский городской университет, Колледж Непорочной Марии, Тринити Колледж и университет Лимерика.
  • Повышение квалификации в технологических институтах.
  • Любой курс, не упомянутый в Руководстве CAO.
  • Некоторые зрелые кандидаты.
  • Выпускники / зрелые абитуриенты Королевского колледжа хирургов.

Резидент за пределами ЕС

Если вы проживаете или проживали за пределами ЕС, возможно, вам придется подать заявление напрямую в некоторые вузы.Вам необходимо обратиться в приемную комиссию вуза, чтобы поинтересуйтесь, следует ли вам подавать заявление через CAO или напрямую в вуз. Очень важно проверить процедуры подачи заявок на курсы, так как ошибки может быть трудно или невозможно исправить.

Вам следует направить свои запросы задолго до даты закрытия 1 февраля, желательно не позднее 15 декабря предыдущего года.

Основные даты приема заявок в САО на 2021-2022 годы

5 ноября 2020 года — онлайн-заявки открываются в 12:00

20 января 2021 г. — Дата закрытия для онлайн-заявок со скидкой платеж.

1 февраля — Обычная дата окончания приема заявок

март и апрель — Интервью и презентации портфолио для большинства ограниченные курсы *

1 мая — Дата окончания подачи поздних заявок

5 мая — открывается онлайн-сервис по изменению мнения

1 июля — Последняя дата изменения вашего мнения о курсе выборы в ранее отправленной форме CAO

Середина июля — предложения по раунду A сделаны CAO (для студентов старшего возраста, кандидаты, отложившие места, люди, которым нужны визы и некоторые другие)

Начало августа — CAO делает предложения Round Zero (для аспирантов и некоторых других категорий)

Подлежит уточнению — Выдаются результаты аттестата об отпуске

Подлежит уточнению — предложения первого раунда сделаны CAO

Подлежит уточнению — Дата окончания приема предложений первого раунда

Подлежит подтверждению — предложения второго раунда сделаны CAO

Подлежит уточнению — Дата окончания приема предложений второго раунда

Подлежит уточнению — предложения будут выдаваться по мере необходимости для заполнения любых вакансий.

* Некоторые курсы являются курсами с ограниченным доступом.Такой курсы имеют процедуры ранней оценки (иногда еще в феврале) и необходимо вовремя упомянуть в вашем заявлении CAO для получения соответствующего высшего учебное заведение (ВУЗ) для организации процедуры. Это означает, что вы не может подать заявку на такие курсы в позднем заявлении CAO издает календарь этих тестов и интервью.

Куда обращаться

Центральный офис приложений

Tower House
Eglinton Street
Голуэй
Ирландия

Часы работы: Часы работы 9: 30-17: 00

Тел .: (091) 509 800

Факс: (091) 562 344

Что такое SDLC? Понимание жизненного цикла разработки программного обеспечения — Stackify

Жизненный цикл разработки программного обеспечения (SDLC) относится к методологии с четко определенными процессами для создания высококачественного программного обеспечения.Более подробно, методология SDLC фокусируется на следующих этапах разработки программного обеспечения:

  • Анализ требований
  • Планирование
  • Дизайн программного обеспечения, например архитектурный дизайн
  • Разработка программного обеспечения
  • Тестирование
  • Развертывание

В этой статье объясняется, как SDLC работает, погрузитесь глубже в каждый из этапов и предоставьте вам примеры, чтобы лучше понять каждый этап.

Каков жизненный цикл разработки программного обеспечения?

SDLC или жизненный цикл разработки программного обеспечения — это процесс, позволяющий создавать программное обеспечение с высочайшим качеством и наименьшими затратами в кратчайшие сроки.SDLC обеспечивает хорошо структурированный поток этапов, который помогает организации быстро создавать высококачественное программное обеспечение, которое хорошо протестировано и готово к использованию в производственной среде.

SDLC включает шесть этапов, как объяснено во введении. Популярные модели SDLC включают модель водопада, спиральную модель и гибкую модель.

Итак, как работает жизненный цикл разработки программного обеспечения?

Как работает SDLC

SDLC работает, снижая стоимость разработки программного обеспечения, одновременно улучшая качество и сокращая время производства.SDLC достигает этих явно расходящихся целей, следуя плану, который устраняет типичные подводные камни проектов разработки программного обеспечения. Этот план начинается с оценки существующих систем на предмет недостатков.

Далее определяются требования новой системы. Затем он создает программное обеспечение на этапах анализа, планирования, проектирования, разработки, тестирования и развертывания. Предвидя дорогостоящие ошибки, такие как отказ от запроса обратной связи у конечного пользователя или клиента, SLDC может устранить избыточные переделки и исправления постфактум.

Также важно знать, что уделяется большое внимание фазе тестирования. Поскольку SDLC — это повторяющаяся методология, вы должны обеспечивать качество кода на каждом цикле. Многие организации склонны тратить немного усилий на тестирование, в то время как более пристальное внимание к тестированию может сэкономить им много времени и денег. Будьте умны и напишите правильные типы тестов.

Теперь давайте рассмотрим различные этапы жизненного цикла разработки программного обеспечения.

Этапы и передовой опыт

Следование передовым практикам и / или этапам SDLC обеспечивает бесперебойную, эффективную и продуктивную работу процесса.

1. Определите текущие проблемы

«Каковы текущие проблемы?» Этот этап SDLC означает получение информации от всех заинтересованных сторон, включая клиентов, продавцов, отраслевых экспертов и программистов. Изучите сильные и слабые стороны существующей системы, поставив перед собой цель улучшения.

2. План

«Чего мы хотим?» На этом этапе SDLC команда определяет стоимость и ресурсы, необходимые для реализации проанализированных требований. В нем также подробно описаны связанные с этим риски и представлены подпланы по их смягчению.

Другими словами, команда должна определить осуществимость проекта и то, как они могут успешно реализовать проект с наименьшим риском.

3. Дизайн

«Как мы получим то, что хотим?» Эта фаза SDLC начинается с превращения спецификаций программного обеспечения в план проектирования, называемый Спецификацией проекта. Затем все заинтересованные стороны просматривают этот план и предлагают отзывы и предложения. Крайне важно иметь план сбора и включения мнений заинтересованных сторон в этот документ.Неудача на этом этапе почти наверняка приведет в лучшем случае к перерасходу средств, а в худшем — к полному краху проекта.

4. Сборка

«Давайте создадим то, что мы хотим».

На этом этапе начинается собственно разработка. Важно, чтобы каждый разработчик придерживался согласованного плана. Кроме того, убедитесь, что у вас есть надлежащие рекомендации относительно стиля и практики кода.

Например, определите номенклатуру для файлов или определите стиль именования переменных, такой как camelCase.Это поможет вашей команде создать организованный и последовательный код, который будет легче понять, но его также можно будет протестировать на следующем этапе.

5. Кодовый тест

«Мы получили то, что хотели?» На этом этапе мы проверяем наличие дефектов и недостатков. Мы исправляем эти проблемы до тех пор, пока продукт не будет соответствовать исходным спецификациям.

Короче говоря, мы хотим проверить, соответствует ли код определенным требованиям.

6. Развертывание программного обеспечения

«Давайте начнем использовать то, что у нас есть.”

На данном этапе цель состоит в развертывании программного обеспечения в производственной среде, чтобы пользователи могли начать использовать продукт. Однако многие организации предпочитают перемещать продукт через различные среды развертывания, такие как среда тестирования или промежуточная среда.

Это позволяет всем заинтересованным лицам безопасно поиграть с продуктом перед его выпуском на рынок. Кроме того, это позволяет выявить любые окончательные ошибки до выпуска продукта.

Дополнительно: обслуживание программного обеспечения

«Давайте приблизим это к тому, что мы хотим.«План почти никогда не оказывается идеальным, когда он соответствует действительности. Кроме того, по мере изменения условий в реальном мире нам необходимо обновлять и совершенствовать программное обеспечение, чтобы оно соответствовало.

Движение DevOps в некоторой степени изменило SDLC. Разработчики теперь несут ответственность за все больше и больше этапов всего процесса разработки. Мы также видим ценность сдвига влево. Когда группы разработки и эксплуатации используют один и тот же набор инструментов для отслеживания производительности и выявления дефектов от начала до вывода приложения из эксплуатации, это обеспечивает общий язык и более быстрое переключение между командами.

Инструменты мониторинга производительности приложений (APM) могут использоваться в среде разработки, контроля качества и производственной среде. Это позволяет всем использовать один и тот же набор инструментов на протяжении всего жизненного цикла разработки.

Подробнее: 3 причины, по которым использование APM смещается в сторону разработки и контроля качества

Примеры

Наиболее распространенные примеры SDLC или модели SDLC перечислены ниже.

Модель водопада

Эта модель SDLC является самой старой и простой. Используя эту методологию, мы завершаем один этап, а затем приступаем к следующему.Каждая фаза имеет свой собственный мини-план, и каждая фаза «водопада» переходит в следующую. Самым большим недостатком этой модели является то, что мелкие детали, оставленные незавершенными, могут задержать весь процесс.

Agile Model

Модель Agile SDLC разделяет продукт на циклы и очень быстро предоставляет рабочий продукт. Эта методология производит последовательность выпусков. При тестировании каждого выпуска возвращается информация, которая будет включена в следующую версию. По словам Роберта Халфа, недостатком этой модели является то, что упор на взаимодействие с клиентами может в некоторых случаях привести проект в неверном направлении.

Итерационная модель

Эта модель SDLC подчеркивает повторение. Разработчики создают версию очень быстро и за относительно небольшие деньги, а затем тестируют и улучшают ее с помощью быстрых и последовательных версий. Одним из больших недостатков здесь является то, что он может быстро потреблять ресурсы, если его не остановить.

V-образная модель

Расширение водопадной модели, эта методология SDLC тестирует на каждом этапе разработки. Как и в случае с водопадом, этот процесс может натолкнуться на препятствия.

Модель Big Bang

Эта модель SDLC с высоким риском направляет большую часть своих ресурсов на разработку и лучше всего подходит для небольших проектов.В нем отсутствует этап тщательного определения требований, как у других методов.

Спиральная модель

Самая гибкая из моделей SDLC, спиральная модель похожа на итеративную модель в своем упоре на повторение. Спиральная модель многократно проходит этапы планирования, проектирования, сборки и тестирования с постепенными улучшениями на каждом этапе.

Преимущества SDLC

SDLC, сделанный правильно, может обеспечить высочайший уровень управленческого контроля и документации. Разработчики понимают, что им следует создавать и почему.Все стороны заранее согласовывают цель и видят четкий план ее достижения. Все понимают, какие затраты и ресурсы требуются.

Несколько подводных камней могут превратить реализацию SDLC в скорее препятствие на пути разработки, чем инструмент, который нам помогает. Неспособность принять во внимание потребности клиентов и всех пользователей и заинтересованных сторон может привести к плохому пониманию системных требований с самого начала. Преимущества SDLC существуют только в том случае, если план неукоснительно соблюдается.

Хотите улучшить качество приложений и контролировать производительность приложений на каждом этапе SDLC? Попробуйте бесплатно инструмент Retrace от Stackify и узнайте, как он может помочь вашей организации в создании высококачественного программного обеспечения.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *