Расшифровка электрода: Расшифровка маркировки электродов для сварки

Расшифровка маркировки электродов для сварки

Сваривание различных поверхностей при помощи специального аппарата – комплексное мероприятие, которое предполагает использование специальных элементов, а именно электродов. При этом последние имеют различные классификации, типы и разнообразную специфику применение. Также электроды отличаются специальным маркированием, определяющим технические свойства, покрытие компонентов.

Стоит отметить, что маркировка наносится как на сам элемент, так и на упаковку. Поэтому перед началом сварочных работ необходимо ознакомиться со всей информацией, предоставленной производителем. Так вы проверите совместимость купленного электрода с материалом, который необходимо приварить.

Однако на этом этапе может возникнуть сложность, которая связана с расшифровкой маркирования. Ведь вся информация, как правило, наносится при помощи букв и цифр, которые непонятны для обычного пользователя, но содержат ключевую информацию об электроде.

Поэтому в этой статье будет предоставлена расшифровка маркировки электродов для сварки, а также мы предоставим всю информацию касательно обозначений химического состава обмазки, предназначения элемента.

#PRODUCTS#

Назначение электрода и технические характеристики

Давно известный факт, что электроды – основные элементы, которые применяются при осуществлении электродуговой сварки различных металлических оснований. Специально для улучшения качества проведения работ были разработаны различные типы электродов, предназначенных как для универсального, так и для узкоспециализированного применения.

Для максимально качественной сварки должны выполняться следующие требования и условия:

• стабильная электромагнитная дуга (ЭД) – именно она отвечает за образование сварочного шва. Если ЭД будет слабая, тогда соединение не будет качественным;
• плавление стержня и обмазки должно быть максимально равномерным – в противном случае будет создан дисбаланс и дальнейшее проведение сварочных работ будет проблематичным;
• химический состав в образованном сварочном шве должен отвечать всем требованиям;
• примеси и шлак должны удалять максимально просто;
• стрежни электродов должны выделять минимальное количество токсических элементов;
• в процессе соединения электроды не должны нарушать химические, физические и технические параметры.

Если все условия выполняются, тогда сварку можно считать высококачественной. При этом отклонение хотя бы одного параметра свидетельствует о том, что скорее всего вы выбрали не тот электрод или же настройка сварочного аппарата не была правильной.

Принцип устройства электрода для сварочных аппаратов различных типов

Принципиально нового ничего нет. Электрод все также состоит из стержня, изготовленного посредством использования металла, обмазки и вспомогательных компонентов, например, прутов. Выбранный металл определяет технические характеристики элемента.

Нередко можно встретить компоненты, которые состоят только из одной проволоки, не имеющей покрытия и они имеют соответствующие название – непокрытые электроды. Одним из основных представителей таких средств стоит отметить вольфрамовые электроды.

Как и много раз говорилось, металлический стержень может покрываться как одним из следующих обмазок, так и иметь сразу несколько покрытий:

• кислая обмазка;
• основной тип покрытия;
• целлюлозная обмазка;
• рутиловое покрытие;
• обработка комбинированным типом;
• узкоспециализированное покрытие.

Стоит отметить, что покрытие также имеет свои типы. Обмазка может быть защищающей и ионизирующей. Первая имеет толстые слои, а вторая – отличается тонкослойной структурой.

Какое влияние оказывает тип покрытия на работу электрода?

Первое и самое главное – покрытие оказывает воздействие на технологические параметры самого электрода и заготовок, которые можно использовать. В частности, тип обмазки регулирует возможность размещения сварочных швов, эффективность, пористость, устойчивость к образованию деформационных процессов и наличие водорода в шве.

Состав кислотного покрытия представлен 4-х элементной структурой. В обмазку входит марганец, окислы железа и кремний. Наиболее распространенными представителями являются электроды ОЗЧ-2 и СМ-5. И имеет следующую маркировку:

• согласно ГОСТ 9466-75 и ISO, обозначается «А», по старому ГОСТ 9467-60 – Р (руднокислое).

Важный нюанс: Металлические стержни, имеющие кислотное покрытие, в процессе электродуговой сварки не образуют пор.

Их можно использовать для работы при подключении как к постоянному, так и к переменному току. Но есть и недостаток – в сварочном шве, а именно на линии рубца, могут образовываться трещины.

В процессе работы такие стержни могут выделять токсические вещества, поэтому рекомендуется использовать специальную маску.

Расшифровка электродов с основным покрытием

Наиболее распространенными представителями являются электроды ТМУ-21, ДСК-50. Состав такой обливки представлен карбонатами и фторовыми производными. Химический состав рубца, сформированного при помощи электрода с основным покрытием, аналогичен со сталью.

Вышеупомянутый состав обеспечивает повышенные технические свойства, а именно:

• вязкость шовной линии;
• гибкость шва;
• устойчивость созданного соединения к образованию деформационных частей.

Однако стержни с основным покрытием имеют и ряд недостаток, делающих их менее выгодным приобретением в отличие от других видов. В частности, к отрицательным сторонам следует отнести:

• образование пор при использовании электродов в условиях повышенной влажности;
• возможность работы исключительно аппаратом постоянного тока;
• предварительную подготовку – прокаливание стержней.

Однако несмотря на минусы, элементы наиболее часто применяются для сварки нержавеющей стали.

Рутиловое покрытие

Наиболее распространенными представителями этого типа электродов являются ЛЭЗ МР-3С, АНО-4, ОЗС-4. Стоит отметить, что такое покрытие отличается более значительными преимуществами.

Использование таких расходников обеспечивается качественный результат даже, если на заготовке имеются различные дефектные образования и коррозийные очаги. Также на качество не влияет уровень влажности. Нередко элементы задействуют для работы со сталью 09ГС и высокоуглеродными материалами.

Есть один недостаток, связанный с содержанием оксида кремния в составе. Из-за этого образованный шов имеет пониженную ударную вязкость, сниженную гибкость. В системе маркировок покрытие обозначается следующим образом:

• согласно ГОСТ 9466-75 и ISO «Р» и R соответственно, по старому ГОСТ 9467-60

Т (рутиловое).

При этом образованный шлак легко удалить. Это в свою очередь дополнительно улучшает качество сварочных работ.

Расшифровка маркировки электродов для сварки с целлюлозным покрытием

Согласно ГОСТ 9466-75, в состав таких элементов входят до 50% органических добавок. За счет использования такого типа компонентов можно образовывать обратные рубцы и обеспечивать швы от «верха книзу».

Однако есть и отрицательная сторона, связанная с высоким содержанием водорода, что откладывает отрицательный отпечаток на качество сварочного шва. Такие электроды имеют следующую маркировку:

• согласно ГОСТ 9466-75 и ISO «Ц» и С соответственно, по старому ГОСТ 9467-60

О (органическое).

Такие типы сварочных элементов используются гораздо реже из-за высокой стоимости. Однако для узоспециализированных работ электроды с целлюлозным покрытием – то, что нужно.

Касательно изделий со специальным типом покрытия, то стоит отметить, что их применяют сугубо для узкоспециализированных работ – при помощи их соединяют специальные сплавы или целые элементы, имеющие различные сплавы.

• согласно ГОСТ 9466-75 и ISO «П» и S соответственно.

Расшифровка маркировки электродов для ручной дуговой сварки

Сейчас разберем пример маркирования. Дана маркировка Э50А-УОНИ-13/55-5,0-УД/У514(4)-Б20. Первая буква обозначает специфику использование – говорит о том, что электрод используется посредством электродуговой сварки, 50 – показатель пиковой прочности, измеряемый в кгс/мм², А – определяет характерные технические свойства, а именно ударную вязкость, пластичный рубец.

При наличии дальнейших цифр, которые идут после Э50А определяет его марку в каталоге производителя. Непосредственно 5,0 – диаметр металлического стержня, который измеряется в мм.

Литера «У» показывает предназначение электрода. В нашем случае элемент разработан для сварного соединения сортов стали, имеющих низкую легированность с прочностью до 60 кгс/см

2 включительно.

Для сварки стали с более высокой прочностью применяются расходники, имеющие обозначение «Л». При сварке жароустойчивых элементов задействуют стержни «Т», специально для особых видов стали применяют компоненты «В».

Дальнейшая символика определяет толщину обмазки. Например, буква «Д» в маркировке обозначает толстослойное открытие. Помимо нее могут быть следующие литеры:

• Т-тонкослойные;
• С- средние по толщине;
• Г – самые толстослойные.

Обозначение электродов группой индексов

Такой тип считается наиболее сложным ввиду того, что в такой маркировке учитываются сразу несколько параметров. Индексы размещаются на упаковке с изделием.

Вот примеры нескольких числовых обозначений:

• 5 – определяет сопротивление сварочного шва коррозийному воздействию;
• 1 – показывает жаростойкость образованного рубца при определенном температурном диапазоне;
• 4 – пиковый температурный диапазон, при котором можно не переживать за технические свойства рубца. Если есть скобки, тогда число обозначает объем феррита в созданном сварочном шве.

Стоит отметить, что в маркировке присутствует обозначение типа покрытия. При этом важно помнить, что есть элементы, производимые абсолютно без обмазки. Такие компоненты задействуют для прогревки и не предназначены для использования как инверторными, так и другими сварочными аппаратами.

Непосредственно пространственное положение также обозначается цифрой. В нашем случае электрод можно использовать в любом положении, но кроме вертикального – цифра 2. Однако наименования изготовляются со следующими обозначениями:

• 1 – универсальное применение;
• 3 – подходит исключительно для горизонтального или только для вертикального использования;
• 4 – показывает, что электрод можно размещать только внизу созданных сварочных соединений.

Важно: Числовые индексы – принятые международные стандарты, которые регламентируются не только государственным ГОСТ, но и мировым ISO.

Цифра «0» в нашем примере показывает, что электрод можно использовать исключительно при постоянном токе с обратной полярностью. В противном случае, стержень выйдет из строя.

Помимо всего вышеперечисленного существует специальное маркирование. Например, литера «Е» обозначает, что стержень выпускается с покрытием, которое расплавляется в процессе сварочных работ.

За счет наличия обширной маркировки существенно облегчается процесс выбора необходимого электрода. Поэтому зная лишь одно название электрода вы уже получите всю нужную информацию, которая поможет вам приобрести исключительно подходящий электрод.

 

Маркировка электродов для сварки: классификация и расшифровка

Электроды являются основными расходными материалами для электрической сварки. Сам принцип соединения металла универсален, поэтому подходит для различных его видов. Соответственно, для каждого металла и сплава нужно подбирать свои марки электродов для сварки, схожие по составу с основным материалом, а также обладающие нужными характеристиками для повышения качества соединения.

Индексация электродов по назначению

Одним из назначений данного расходного материала является проведение тока от сварочного аппарата к месту образования шва, где будет создаваться электрическая дуга. Соответственно, одним из основных требований, которые выдвигаются к нему, является хорошая электропроводимость. Для производства стержней берется проволока из легированной стали, состав которой подбирается под определенные требования сварочного процесса. Каждая марка электродов для сварки будет иметь свои особенности, зависящие от состава металла и типа покрытия.

Главным назначением обсуждаемого металлического стержня является наплавление материала на место соединения. Пока его основная часть служит для проведения тока, конец изделия под влиянием высокой температуры дуги плавится и образует вместе с расплавленным основным металлом заготовки единое целое.

Важно! Чем ближе состав электрода будет к составу заготовки, тем выше качество соединения. В составе электрода допускается наличие повышенного количества легирующих элементов, которые выгорают во время сварки, чтобы компенсировать их потерю

Покрытие также влияет на свойства изделия. Главной его функцией становится защита от газа. При сварке в расплавленный металл могут попадать кислород и азот, что негативно влияет на свойства полученного соединения. От высокой температуры покрытие начинает гореть, образуя защитный слой от внешних помех. Также оно обеспечивает более стабильное горение дуги, если электроды просушены, и может убирать нежелательные примеси из состава металла.

Классификация электродов по типам

Чтобы покрытие соответствовало тем функциям, которые на него возложены, в его составе должны быть такие шлакообразующие элементы:

• марганцевая руда;
• мрамор;
• мел;
• каолин;
• титановый концентрат;
• кварцевый песок.

Чтобы удалить из расплавленного металла попавший туда кислород, в составе должны присутствовать ферросплавы марганца, титана, алюминия и прочих элементов, обладающих раскисляющими свойствами.

Важно! Химические реакции в образованном шве не заканчиваются после прекращения воздействия дуги. Они продолжаются еще по мере остывания, когда и вступают в дело все дополнительные элементы состава

Маркировка электродов может поведать многое о составе изделия, но важно знать и о том, что входит в состав защитного покрытия. Во время его горения создается газовый слой, а чтобы он действительно обеспечивал защиту, в нем должны быть такие компоненты, как декстрин и древесная мука. Это газообразующие вещества.

В составе электродов часто встречаются такие легирующие добавки, как:

• никель;
• хром;
• ванадий;
• титан;
• марганец.

На самом деле добавок имеется очень много, далеко не все они используются в одном электроде. Все подбирается под конкретную цель использования, так как наличие легирующих элементов существенно увеличивает стоимость продукции.

Маркировка электродов

Маркировка и классификация электродов

Если рассматривать основное различие по типам и найти первое разветвление в классификации, согласно тому, какие бывают электроды, то необходимо выделить плавящиеся и неплавящиеся разновидности. К первым относятся изделия из стали, чугуна, меди, бронзы и прочих металлов, точка плавления которых находится на низком или среднем уровне. Неплавящиеся электроды делаются из вольфрама и прочих тугоплавких металлов, которые не могут расплавиться от той температуры, при которой расплавляется основной металл.

Рассматривая марки сварочных электродов и их классификацию, необходимо учесть, что многие из них могут исполняться в двух вариантах, с покрытием и без. Если в маркировку добавлена буква «А», это означает, что электрод имеет кислое покрытие. Его можно использовать при сварке сталей, в которых имеется высокое содержание серы и углерода. Допускаются практически все пространственные положения, кроме вертикального сверху вниз. При таком покрытии в шве могут появляться трещины после сварки, а во время расплавления металл может разбрызгиваться.

Если в маркировке находится буква «Б», это означает, что в электроде основное покрытие. Он не предназначен для сварки в вертикальном положении. Это же касается и рутилового покрытия, которое обозначается буквой «Р».

Буква «Ц» в маркировке ставится при целлюлозном покрытии. Применять данные электроды можно в любом пространственном положении. При перегреве они начинают сильно разбрызгивать металл. Такое покрытие может встречаться в маркировке электродов по чугуну и другим металлам.

Также могут встречаться буквенные комбинации «АЦ» и «РБ». Это смешанные типы, которые используются при сварке труб и ответственных металлоконструкций. Они не предназначены для потолочного положения. Чаще всего их можно найти в маркировке электродов по нержавейке.

Расшифровка маркировки электродов для сварки

Расшифровка электродов является одной из основных операций, которые мастер осуществляет при подборе подходящего варианта для работы. Каждая цифра и буква имеют свое значение, а все представленные обозначения подчиняются общепринятым стандартам. Электроды с конкретной маркировкой должны соответствовать ГОСТам.

Расшифровка маркировки электродов

Первые символы обозначают тип электрода, а также максимальную нагрузку, которую он может выдержать. К примеру, Э46 может выдержать 46 кг на 1 квадратный миллиметр созданного соединения. Следующими обозначениями в расшифровке сварочных электродов идет сама марка, далее – предприятие, на котором она была изготовлена. После этого указываются назначение и толщина:

• У – подходит для углеродистых и низколегированных сталей;
• Н – предназначен для наплавки металла с особыми свойствами;
• Л – сварка конструкционных сталей с наличием легирующих элементов;
• Т – сварка теплоустойчивых материалов;
• В – сварка высоколегированных сталей.

Маркировка электродов для ручной дуговой сварки, показывающая толщину покрытия, может иметь одно из следующих значений:

• Г – максимальное;
• Д – толстое;
• С – среднее;
• М – тонкое.

Если в обозначении электродов по нержавейке отсутствует численное значение размера, а есть только знак, то он должен указываться на печати.

Следующими пунктами в маркировке идут индекс и его обозначение, которое описывает характеристики материала стержня. Здесь отмечаются удлинение материала, ударная вязкость и сопротивление на разрыв.

Предпоследнее обозначение в маркировке – вид покрытия. Подробные описания указаны выше. В маркировке вольфрамовых электродов покрытие не обозначается, так как неплавящиеся материалы не покрываются им.

Последние цифры показывают допустимые пространственные положения и напряжение х.х. при работе. Пространственные положения обозначаются:

• 1 – любое положение;
• 2 – любое, кроме сверху вниз;
• 3 – любое, кроме потолочного и сверху вниз;
• 4 – только нижнее положение.

Напряжение х.х. при сварке:

• 1 – 50 В, любая полярность;
• 2 – 50 В, прямая полярность;
• 3 – 50 В, обратная полярность;
• 4 – 70 В, любая полярность;
• 5 – 70 В, прямая полярность;
• 6 – 70 В, обратная полярность;
• 7 – 90 В, любая полярность;
• 8 – 90 В, прямая полярность;
• 9 – 90 В, обратная полярность.

Заключение

Маркировка сварочных электродов и их расшифровка требуют от мастера особых навыков, так как это достаточно сложный процесс. Взглянув на маркировку, опытный сварщик сможет понять, какой металл в составе находится, и для какой сварки электрод предназначен. Общая классификация дает возможность привести все марки под единый стандарт, что облегчает распознавание. Но на практике чаще всего уже есть готовые ответы на все вопросы, чем лучше варить тот или иной металл, и мастерам не приходится каждый раз заниматься подбором нужной марки электродов.

Видео: Обозначение электродов. Тэория 1

Расшифровка разговорного английского языка с помощью внутрикортикальных электродов в дорсальной прецентральной извилине

. 2020 25 ноября; 17 (6): 066007.

doi: 10.1088/1741-2552/abbfef.

Гай Х Уилсон ¹ , Сергей Д Ставиский ^{2 3 4} , Фрэнсис Р. Уиллетт ^{2 4 5} , Дональд Т. Авансино ² , Джессика Н Келемен ⁶ , Ли Р. Хохберг ^{6 7 8 9} , Джейми М. Хендерсон ^{2 3} , Шауль Дракманн ^{3 10} , Кришна В Шеной ^{3 4 5 10 11}

Принадлежности

• ¹ Программа для выпускников нейробиологии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ² Отделение нейрохирургии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ³ Институт неврологии Ву Цай и Институт Bio-X, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ⁴ Факультет электротехники, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ⁵ Медицинский институт Говарда Хьюза при Стэнфордском университете, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ⁶ Кафедра неврологии, Гарвардская медицинская школа, Бостон, Массачусетс, Соединенные Штаты Америки.
• ⁷ Центр нейротехнологий и нейровосстановления, отделение неврологии Массачусетской больницы общего профиля, Бостон, Массачусетс, Соединенные Штаты Америки.
• ⁸ VA Центр нейрореставрации и нейротехнологий, Служба исследований и разработок в области реабилитации, Медицинский центр штата Вирджиния, Провиденс, Род-Айленд, Соединенные Штаты Америки.
• ⁹ Институт наук о мозге Карни и Инженерная школа Брауновского университета, Провиденс, Род-Айленд, Соединенные Штаты Америки.
• ¹⁰ Кафедра нейробиологии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ¹¹ Факультет биоинженерии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.

• PMID: 33236720
• PMCID: PMC8293867
• DOI: 10.1088/1741-2552/аббфеф

Бесплатная статья ЧВК

Гай Х. Уилсон и соавт. Дж. Нейронная инженерия. 2020 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2020 25 ноября; 17 (6): 066007.

doi: 10.1088/1741-2552/abbfef.

Авторы

Гай Х Уилсон ¹ , Сергей Д Ставиский ^{2 3 4} , Фрэнсис Р Уиллетт ^{2 4 5} , Дональд Т. Авансино ² , Джессика Н Келемен ⁶ , Ли Р. Хохберг ^{6 7 8 9} , Джейми М. Хендерсон ^{2 3} , Шауль Дракманн ^{3 10} , Кришна В Шеной ^{3 4 5 10 11}

Принадлежности

• ¹ Программа для выпускников нейробиологии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ² Отделение нейрохирургии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ³ Институт неврологии Ву Цай и Институт Bio-X, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ⁴ Факультет электротехники, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ⁵ Медицинский институт Говарда Хьюза при Стэнфордском университете, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ⁶ Кафедра неврологии, Гарвардская медицинская школа, Бостон, Массачусетс, Соединенные Штаты Америки.
• ⁷ Центр нейротехнологий и нейровосстановления, отделение неврологии Массачусетской больницы общего профиля, Бостон, Массачусетс, Соединенные Штаты Америки.
• ⁸ VA Центр нейрореставрации и нейротехнологий, Служба исследований и разработок в области реабилитации, Медицинский центр штата Вирджиния, Провиденс, Род-Айленд, Соединенные Штаты Америки.
• ⁹ Институт наук о мозге Карни и Инженерная школа Брауновского университета, Провиденс, Род-Айленд, Соединенные Штаты Америки.
• ¹⁰ Кафедра нейробиологии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.
• ¹¹ Факультет биоинженерии, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, Соединенные Штаты Америки.

• PMID: 33236720
• PMCID: PMC8293867
• DOI: 10. 1088/1741-2552/аббфеф

Абстрактный

Цель: Чтобы оценить потенциал сигналов внутрикортикальной электродной матрицы для интерфейсов мозг-компьютер (BCI) для восстановления утраченной речи, мы измерили производительность декодеров, обученных различать полный базовый набор из 39 английских фонем и синтезировать звуки речи с помощью метода сопоставления нейронных паттернов. . Мы расшифровали нейронные корреляты произнесенных вслух слов в области «ручки» прецентральной извилины, что является шагом к конечной цели — декодированию попытки речи из вентральных речевых областей у пациентов, которые не могут говорить.

Подход: Нейронные и звуковые данные были записаны в то время, как два участника пилотного клинического испытания BrainGate2, каждый из которых имел два постоянно имплантированных массива из 96 электродов, произносили 420 различных слов, в которых широко использовались английские фонемы. Начало фонем было идентифицировано по аудиозаписям, а их идентичность затем была классифицирована по нейронным характеристикам, состоящим из накопленных в бине потенциалов действия каждого электрода или мощности потенциала высокочастотного локального поля. Синтез речи осуществлялся с использованием метода сопоставления образов «мозг-речь». Мы также изучили два возможных фактора смешения, специфичных для декодирования явной речи: акустическое загрязнение нейронных сигналов и систематические различия в маркировке времени начала различных фонем.

Основные результаты: Линейный декодер достиг точности классификации до 29,3% (вероятность = 6%) по 39 фонемам, в то время как классификатор RNN достиг точности 33,9%. Развертка параметров показала, что производительность не достигла предела при добавлении большего количества электродов или большего количества тренировочных данных, и что точность улучшилась при использовании изменяющейся во времени структуры данных. Микрофонное загрязнение и различия в начале фонем незначительно повысили точность декодирования, но их можно было смягчить путем вычитания акустических артефактов и использования нейронного маркера начала речи соответственно. Синтез речи достиг корреляции r = 0,523 между истинным и реконструированным звуком.

Значение: Возможность декодировать речь с использованием внутрикортикальных сигналов массива электродов из нетрадиционной речевой области предполагает, что размещение массивов электродов в вентральных речевых областях является многообещающим направлением для речевых ИМК.

Заявление о конфликте интересов

Цифры

Рис. 1.

Нейронные данные, записанные во время…

Рисунок 1.

Нейронные данные, записанные во время задания на произнесение слов. ( A ) Размещение массивов…

Рисунок 1.

Нейронные данные, записанные во время задания на произнесение слов. ( A ) Размещение массива на трехмерных реконструкциях мозга каждого участника. На левой иллюстрации показано, что мы зарегистрировали нейронные корреляты явной речи в дорсальной области коры, которая отличается от вентральных областей, где обычно декодируется речевое производство. ( B ) Иллюстрация задания на произношение слов с визуальной подсказкой. ( C ) Пример сегментации фонемы слова из записанного аудио. Ниже мы показываем пики пересечения порога и высокочастотный LFP (HLFP) для скоростей окна 500 мс, сосредоточенных на начале голоса для этого произнесения /w/.

Рисунок 2. Отдельные электроды показывают широкую настройку…

Рисунок 2. Отдельные электроды показывают широкую настройку по фонемам.

( A ) Растровые шипы для…

Рисунок 2. Отдельные электроды показывают широкую настройку по фонемам.

( A ) Пиковые растры для одного электрода T5 во всех экземплярах / d / в полном наборе данных произносимых слов. Черные прямоугольники показывают окно анализа периода задержки 500 мс перед началом сигнала и окно анализа 100 мс, сосредоточенное вокруг начала голоса). ( B ) График рассеяния скоростей возгорания в период задержки и начала для электрода, показанного на A; каждая точка – это одно испытание. Частота возбуждения значительно выше в начале голоса (тест на двусторонний знак перестановки; p<0,001). ( C ) Три примера электродов T5 (вверху) и электродов T11 (внизу) выбраны для демонстрации высокой, низкой и незначительной избирательности между разговорами по разным телефонам (по Краскелу-Уоллису при частоте однократных пробных срабатываний от 350 до 500 мс после стартового сигнала). , отмечены вертикальными линиями). Фонемы были отсортированы по частоте возбуждения для электрода примера высокой настройки каждого участника, а затем сохранены в том же порядке для двух других электродов. ( D ) Распределение количества фонем, на которые настроены электроды T5 (верхний) и T11 (нижний) (т. е. имеющие значительную разницу в скорости срабатывания между эпохами задержки и начала), отсортированное от самой широкой настройки к самой узкой настройке. В целом, электроды имеют широкий профиль настройки. Вертикальные цветные линии обозначают электрод соответствующего цвета на панели C.

Рисунок 3.

Расшифровка 39 английских фонем и…

Рисунок 3.

Декодирование 39 английских фонем и связанных с ними разверток гиперпараметров. ( A ) Фонема T5…

Рисунок 3.

Декодирование 39 английских фонем и связанных с ними разверток гиперпараметров. ( A ) Матрица путаницы при декодировании фонем T5, отсортированная по иерархической кластерной дендрограмме. Значения нормализованы таким образом, что каждая строка в сумме дает 1. Общая точность составила 29.0,3% с использованием перекрестной проверки с исключением одного. Обратите внимание, что цветовая полоса насыщена на уровне 0,7 (чтобы лучше показать структуру ошибок), а не 1. Метки фонем окрашены в зависимости от их места в группе артикуляции, что более подробно рассматривается на дополнительном рисунке 2. ( BC ) Развертки параметров для обучения установите размер (B) и количество электродов (C). Затенение обозначает стандартное отклонение для 10 повторений 10-кратной перекрестной проверки. (D) Создание более мелких интервалов времени из общего 500-миллисекундного окна повышает производительность. Например, двадцать временных бинов (крайняя правая точка на этом графике) означают, что каждый электрод вносит двадцать бинов, каждый из которых усредняет HLFP за 25 мс в общий вектор нейронных признаков. (E) Использование окна большего размера (с неперекрывающимися бинами по 50 мс) повышает производительность до насыщения около 600 мс. ( F-J ) То же, что и выше для данных T11.

Рисунок 4:

Выравнивание начала звуковой фонемы вызывает…

Рисунок 4:

Выравнивание начала фонем на основе звука вызывает ложную нейронную дисперсию между фонемами. ( А )…

Рисунок 4:

Выравнивание начала фонем на основе звука вызывает ложную нейронную дисперсию между фонемами. ( A ) Частота возбуждения (бины 20 мс) примерного электрода по 18 классам фонем нанесена на график для различных стратегий выравнивания (слева направо: выравнивание данных одних и тех же высказываний с сигналом перехода, началом голоса и «нейронным началом»). подход, который мы вводим). Каждый след представляет собой одну фонему, а штриховка обозначает стандартные ошибки. Взрывные звуки затенены теплыми цветами, чтобы проиллюстрировать, как выравнивание начала голоса систематически искажает выравнивание определенных фонем. ( BC ) dPC для зависимой от фонемы и независимой от фонемы факторизации частоты срабатывания нейронного ансамбля в окне 1500 мс. Проекции пяти верхних компонентов dPC (отсортированные по объясненной дисперсии) отображаются для каждой маргинализации для подходов аудио и нейронного выравнивания. ( B ) Проекции dPC совмещены с началом голоса (вертикальные пунктирные линии). Взрывные звуки (теплые цвета) имеют временной профиль, аналогичный другим фонемам (холодные цвета), за исключением временного смещения. Это служит предупреждением о том, что выравнивание начала голоса может искусственно вводить различия между пробными усредненными действиями разных фонем. Чтобы компенсировать это, мы повторно выровняли данные по нейронной (а не аудио) привязке: для определения «нейронного начала» для нейронной связи использовалось усредненное по пробам пиковое время каждой фонемы с наибольшим инвариантным условием компонентом, обведенным черным цветом. перестройка. ( C ) Пересчитаны проекции dPC с использованием этого CIS ₁ – перестроенные нейронные данные. Вертикальные пунктирные линии показывают оценочные пики CIS ₁ . ( D ) Матрица путаницы декодера на основе предсказания первой фонемы в каждом слове с использованием окна 500 мс с центром в начале голоса. ( E ) Матрица путаницы при классификации одних и тех же фонемных высказываний, но теперь с использованием нейронно перестроенных данных.

Рис. 5:

Количественная оценка и уменьшение акустического загрязнения…

Рис. 5:

Количественная оценка и смягчение акустического загрязнения нейронных сигналов. ( A ) Спектрограммы для…

Рис. 5:

Количественная оценка и смягчение акустического загрязнения нейронных сигналов. ( A ) Спектрограммы аудио- и нейронных данных в электроде и блоке, демонстрирующие самые сильные аудио-нейронные корреляции. Диапазон частот от 5 до 1000 Гц. На нижнем графике показан тот же электрод после «дезактивации» LRR. ( B ) График среднего аудио PSD (красный) и корреляции Пирсона всех электродов (синий) из того же блока примера. На вставке показаны коэффициенты корреляции отдельных электродов (строки) по частотам (столбцы). Черные горизонтальные галочки обозначают электроды, исключенные из нейронного анализа. Розовая стрелка показывает пример электрода из панели A. ( C ) Изменение аудио-нейронных корреляций после LRR, объединенное по всем блокам, электродам и частотам (ограничено электродами с r ² > 0,1 исходно). Значения справа от пунктирной линии «0» указывают на снижение силы корреляции. Среднее снижение аудионейронной корреляции составило 0,26. ( D ) Полная матрица путаницы классификатора после LRR (общая точность 25,8% по 39 классам). ( E ) Матрица путаницы для декодирования первой фонемы после применения LRR. Как и в D, классификатор использовал окно в 500 мс, центрированное по началу голоса. ( F ) Матрица путаницы, показывающая декодирование первой фонемы каждого слова с использованием 500 мс, ведущих к началу голоса, чтобы избежать возможного звукового загрязнения или нейронной активности, связанной со слуховой обратной связью.

Рис. 6:

Синтез речи с помощью устройства «мозг в речь»…

Рис. 6:

Синтез речи с использованием выбора единиц «мозг в речь». (A) Звуковые волны для реальных слов…

Рис. 6:

Синтез речи с использованием выбора единиц измерения «мозг в речь». (A) Аудиосигналы для реальных слов, произнесенных участником T5 (вверху), и синтезированный звук, реконструированный на основе нейронных данных (внизу). (B) Соответствующие акустические спектрограммы. Коэффициент корреляции между истинным и синтезированным звуком (усредненный по всем 40 частотным интервалам Mel) для этих 9 хороших примеров составил 0,696.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Декодирование речи с помощью внутрикортикальных мультиэлектродных массивов в дорсальных «областях рук / кистей» моторной коры человека.

  Ставиский С.Д., Резаи П., Уиллетт Ф.Р., Хохберг Л.Р., Шеной К.В., Хендерсон Дж.М. Ставиский С.Д. и соавт. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2018 июль; 2018: 93-97. doi: 10.1109/EMBC.2018.8512199. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2018. PMID: 30440349

• Обобщение нейрокомпьютерных интерфейсов преобразования сигнала в текст.

  Шет Дж., Танкус А., Тран М., Пуратиан Н., Фрид И., Шпейер В. Шет Дж. и др. Биомед Физ Инж Экспресс. 2021 30 апреля; 7 (3). doi: 10.1088/2057-1976/abf6ab. Биомед Физ Инж Экспресс. 2021. PMID: 33836507

• Корковое кодирование фонематического контекста во время словообразования.

  Мюглер Э.М., Голдрик М., Слуцкий М.В. Мюглер Э.М. и др. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2014;2014:6790-3. doi: 10.1109/EMBC.2014.6945187. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2014. PMID: 25571555

• Интерфейс мозг-компьютер: приложения для декодирования и синтеза речи для улучшения коммуникации.

  Луо С., Раббани К., Кроун Н.Е. Луо С. и др. Нейротерапия. 2022 янв;19(1): 263-273. doi: 10.1007/s13311-022-01190-2. Epub 2022 31 января. Нейротерапия. 2022. PMID: 35099768 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Возможности речевого интерфейса мозг-компьютер с использованием хронической электрокортикографии.

  Rabbani Q, Milsap G, Crone NE. Раббани К. и др. Нейротерапия. 2019 Янв; 16 (1): 144-165. doi: 10.1007/s13311-018-00692-2. Нейротерапия. 2019. PMID: 30617653 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Семинары Восьмого Международного совещания по интерфейсу мозг-компьютер: BCI: The Next Frontier.

  Хаггинс Дж. Э., Крузенски Д. , Ванстенсел М. Дж., Валериани Д., Телен А., Стависки С., Нортон Дж. Дж. Дж. С., Нейхолт А., Мюллер-Путц Г., Космина Н., Корчовски Л., Капеллер С., Херфф С., Гальдер С., Гугер С., Гроссе -Wentrup M, Gaunt R, Dusang AN, Clisson P, Chavarriaga R, Anderson CW, Allison BZ, Aksenova T, Aarnoutse E. Хаггинс Дж. Э. и соавт. Мозговые вычислительные интерфейсы (Абингдон). 2022;9(2):69-101. дои: 10.1080/2326263X.2021.2009654. Epub 2022 8 февраля. Мозговые вычислительные интерфейсы (Абингдон). 2022. PMID: 36908334 Бесплатная статья ЧВК.

• На пути к клиническому применению имплантируемых интерфейсов мозг-компьютер для людей с поздней стадией БАС: медицинские и этические соображения.

  Vansteensel MJ, Klein E, van Thiel G, Gaytant M, Simmons Z, Wolpaw JR, Vaughan TM. Vansteensel MJ и соавт. Дж Нейрол. 2023 март; 270(3):1323-1336. doi: 10.1007/s00415-022-11464-6. Epub 2022 30 ноября. Дж Нейрол. 2023. PMID: 36450968 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Обобщенная орфография с использованием речевого нейропротеза у человека с тяжелым параличом конечностей и голосовых связок.

  Мецгер С.Л., Лю Дж.Р., Мозес Д.А., Догерти М.Э., Ситон М.П., ​​Литтлджон К.Т., Шартье Дж., Ануманчипалли Г.К., Ту-Чан А., Гангули К., Чанг Э.Ф. Мецгер С.Л. и соавт. Нац коммун. 2022 8 ноября; 13 (1): 6510. doi: 10.1038/s41467-022-33611-3. Нац коммун. 2022. PMID: 36347863 Бесплатная статья ЧВК.

• Набор данных о речевом производстве в интракраниальной области. Электроэнцефалография.

  Verwoert M, Ottenhoff MC, Goulis S, Colon AJ, Wagner L, Tousseyn S, van Dijk JP, Kubben PL, Herff C. Верворт М. и соавт. Научные данные. 2022 22 июля; 9 (1): 434. doi: 10.1038/s41597-022-01542-9. Научные данные. 2022. PMID: 35869138 Бесплатная статья ЧВК.

• Расшифровка хватательных и речевых сигналов от кортикальной цепи хватания у человека с тетраплегией.

  Wandelt SK, Kellis S, Bjånes DA, Pejsa K, Lee B, Liu C, Andersen RA. Вандельт С.К. и соавт. Нейрон. 2022 1 июня; 110(11):1777-1787.e3. doi: 10.1016/j.neuron.2022.03.009. Epub 2022 31 марта. Нейрон. 2022. PMID: 35364014

Просмотреть все статьи “Цитируется по”

Типы публикаций

термины MeSH

Грантовая поддержка

• N01HD53403/HD/NICHD NIH HHS/США
• I50 RX002864/RX/RRD VA/США
• R01 DC009899/DC/NICDD NIH HHS/США
• R01 EB028171/EB/NIBIB NIH HHS/США
• R01 DC014034/DC/NICDD NIH HHS/США

• I01 RX002295/RX/RRD VA/США
• U01 NS098968/NS/NINDS NIH HHS/США
• U01 DC017844/DC/NICDD NIH HHS/США
• Uh3 NS095548/NS/NINDS NIH HHS/США
• R01 NS066311/NS/NINDS NIH HHS/США

Расшифровка нейронной динамики свободного выбора у людей

Рисунок 1.

План эксперимента и распределение контактов внутричерепных электродов среди участников.

А. Экспериментальный дизайн задачи на отсроченную моторику. В каждом испытании участников просили выполнять горизонтальные саккады к одной из двух целей после задержки в 3750 миллисекунд, 5750 миллисекунд или 7750 миллисекунд, в зависимости от визуально представленного центрального сигнала, появляющегося на короткое время в течение 250 миллисекунд. B. Виды сверху, слева и справа количества участков записи, которые вносят вклад в каждую вершину (т. е. пространственную плотность), спроецированных на стандартный 3D MNI мозг. Электроды вносят свой вклад в расположение, когда они находятся в пределах 10 мм от заданного участка на поверхности мозга. На всех изображениях мозга правая сторона изображения — это правая сторона мозга. C. Вид сверху, слева и справа на места записи глубинных электродов, спроецированные на стандартный 3D MNI головного мозга. Каждый цвет представляет участника. Слева: Ростраль поднят; Справа: средний вид. D. Гистограмма среднего времени реакции для 3 условий для всех участников ( Контроль , Проинструктированный , Свободный ). Каждый треугольник представляет среднее время реакции для 1 участника. Данные, лежащие в основе этой панели D , можно найти в S1 Data. MNI, Монреальский неврологический институт.

Подробнее »

Расширять

Рис 2.

Иллюстративные частотно-временные карты и активность HG в одном испытании в FEF и IPS.

Частотно-временные карты (слева) и графики HG для одной пробы (справа) из 2 мест записи у иллюстративного участника (P2). Данные показаны для 3 экспериментальных условий (контроль, инструкции и свободный), во время планирования (сигнал 1, начало стимула) и выполнения (сигнал 2, сигнал запуска). Испытания на гамма-графиках с одним испытанием отсортированы в соответствии с латентностью начала саккад. FEF, лобное поле глаза; HG, высокая гамма; IPS, внутристеночная борозда; Modul., модуляции; Отн., родственник.

Подробнее »

Расширять

Рис 3.

Классификация одиночных испытаний бесплатных испытаний по сравнению с испытаниями с инструкциями на основе активности HG в период задержки.

A. Сводка всех значимых электродов по участникам на разных частотах, показывающая, что самые большие кластеры были обнаружены в частотном диапазоне HG. B. Среднее значение и C. Максимальная точность декодирования среди участников и значимых электродов для каждой полосы частот для классификации «свободный» и «инструктированный» (планки погрешностей представляют SEM). Д . Временная динамика скорректированной базовой линии (от -500 до -100 миллисекунд) активности HG, выровненной по Cue 1, для всех электродов, которые значительно классифицируют свободные условия по сравнению с проинструктированными, и H. связанная с ним средняя точность декодирования по значимым электродам. E. Максимальная точность декодирования среди участников и значимых электродов для каждого частотного диапазона при классификации мультиэлектродов в свободном и проинструктированном режимах. F. Относительная средняя пиковая активность HG (в %) и G. задержка (в миллисекундах) для электродов, значительно декодирующих состояния «Свободный» по сравнению с «Проинструктированным» в течение периода задержки (от 0 до 3000 миллисекунд после Cue 1). I. Декодирование состояний «свободен» и «проинструктирован» с активностью HG в 5 последовательных временных окнах в течение периода задержки (от 0 до 500 мс; от 500 до 1000 мс; от 1000 до 1500 мс; от 1500 до 2000 мс; от 2000 до 3500 мс после Cue 1, и от -2000 до 0 миллисекунд перед Cue 2). Показаны только сайты со значительной точностью декодирования ( p < 0,01, с максимальной коррекцией статистики по электродам, времени и частотным диапазонам). Дж . Процентное изменение относительной мощности ([свободно – проинструктировано]/проинструктировано) для всех значимых участков, показанных на панели I. Данные, лежащие в основе этого рисунка, можно найти в данных S1. DA — точность декодирования; эл., электроды; Частота, частота; HG, высокая гамма; инст., проинструктированный; Nb, число; Отн., родственник.

Подробнее »

Расширять

Рис 4.

Временная динамика активности HG в свободном и проинструктированном (по сравнению с контрольным) состояниях в течение периода задержки.

A. Местоположение электродов, где активность HG различает свободную и контрольную и/или проинструктированную и контрольную, отображено на прозрачных 3D-изображениях мозга для всех участников ( p <0,01, исправлено ) . Слева: электроды, окрашенные зеленым, синим и желтым цветом, соответственно, обозначают участки, которые различают только испытания «свободный» и «контрольный», только «проинструктированный» и «контрольный» или оба «свободный» и «контрольный» и «инструктированный» и «контрольный» в течение периода задержки (от 0 до 3000 миллисекунд после сигнала 1). ). Справа: цвета обозначают разных участников. B. Продолжительность (продолжительность временных точек) выше порога значимости C . Начало декодирования (т. е. задержка первой значительной точности декодирования) D. Задержка пиковой точности декодирования (в миллисекундах) для сайтов со значительным декодированием. Свободный по сравнению с контрольным (зеленый) и проинструктированный по сравнению с контрольным (синий) среди участников. Э, Ф . Скорректированная во времени базовая активность (от -500 до -100 миллисекунд) активности HG, выровненная по Сигналу 1, для всех электродов, которые значительно классифицируют Инструктированный по сравнению с Контрольным ( E ) и свободные условия по сравнению с контролем ( F ) и G, H. Их связанная средняя точность декодирования по значимым электродам во времени, соответственно. I. Временное обобщение пробного декодирования с использованием активности HG на важных сайтах, полученное из предыдущих анализов ( Свободный по сравнению с Контрольный и Проинструктированный по сравнению с Контрольный ) в течение периода задержки (от 0 до 3000 миллисекунд после Cue 1) для 4 участников. Матрицы обобщения показывают производительность декодирования в зависимости от времени обучения (вертикальная ось) и времени тестирования (горизонтальная ось). Расшифровка Проинструктированные испытания по сравнению с контрольным (левый столбец) иллюстрируют ожидаемый профиль временного кодирования, в то время как декодирование Свободный по сравнению с контрольным (правый столбец) приводит к более плавным и расширенным шаблонам декодирования, типичным для одного процесса, который выдержанный во времени. Данные, лежащие в основе этого рисунка, можно найти в данных S1. DA — точность декодирования; HG, высокая гамма; инст., проинструктированный; Nb, номер; Отн., Отн.

Подробнее »

Расширять

Рис 5.

Ранняя и поздняя активность HG, специфичная для свободного выбора.

A , Места электродов со значительной точностью декодирования ( p <0,01, с поправкой) для всех участников, нанесенных на карту на прозрачных трехмерных изображениях мозга, когда активность HG значительно выше в состоянии Free , чем в состоянии Control ( первый ряд) и когда активность HG значительно выше в Free , чем в Instructed (вторая строка) в течение периода задержки, от 0 до 2000 миллисекунд после Cue 1 (первый столбец, раннее) и от -2000 миллисекунд до Cue 2 (второй столбец, поздно). B. Места электродов, где HG выше в Бесплатно по сравнению с Проинструктировано и Контроль, определено анализом сопряжения ( Бесплатно > Контроль U Бесплатно > Проинструктировано ). Сайты, относящиеся к свободному выбору, окрашены в синий цвет, если в начале задержки наблюдалось значительное декодирование; желтым цветом, если в поздней части была обнаружена значимая расшифровка; и зеленым для сайтов, которые пережили анализ конъюнкций как на ранней, так и на поздней фазах периода задержки. Для 3 отдельных электродов мы построили график активности HG с течением времени ( C, . Данные, лежащие в основе этой панели, можно найти в данных S1), графики единичных испытаний ( D, верхний ряд) и карты время-частота ( D , нижний ряд) для Free , Instructed и Control условий. DA — точность декодирования; Частота, частота; HG, высокая гамма; IPS, внутристеночная борозда; MFG, средняя лобная извилина; модуль., модуляции; Отн., родственник; SFG, верхняя лобная извилина.

Подробнее »

Расширять

Рис 6.

Курсы среднего времени активности HG для сайтов со свободным выбором, сгруппированных здесь по (A) ROI, (B) субъектам и (C) раннему/позднему. Средняя временная динамика скорректированной базовой линии (от -500 до -100 миллисекунд) активности HG для свободных, проинструктированных и контрольных условий, выровненных по Cue 1 (первый столбец) и Cue 2 (второй столбец) в электродах, которые усилили HG в свободном состоянии. условие выбора по сравнению как с контрольными, так и с инструктированными условиями саккад (т. е. определяемыми с помощью анализа конъюнкции (см. рис. 5B). Данные, лежащие в основе этой фигуры, можно найти в данных S1. HG, высокая гамма; FEF, лобное поле глаза; IPS , внутритеменная борозда; MFG, средняя лобная извилина; Rel., относительная; ROI, область интереса; SMA, дополнительная двигательная зона.

Подробнее »

Расширять

Рис. 7.

Однократное декодирование активности HG во время выполнения саккады.

A. Электроды со значительной точностью декодирования ( p < 0,01, с поправкой) для всех участников нанесены на прозрачные трехмерные изображения мозга, когда активность HG значительно выше в состоянии Control , чем в состоянии Free ( первый ряд) и когда активность HG значительно выше в Контроль состояния , чем в Инструктированное условие (вторая строка) в интервале от 0 до 2000 миллисекунд после Cue 2. B. с использованием конъюнктного анализа ( Контроль > Свободный Ո 90 181 Управление > Проинструктированный ), мы показываем сайты, на которых HG сильнее в контрольном условии, чем в условиях Свободный и Проинструктированный .