П'єзоелектричний ефект у кабелях?

Я використовую дуже чутливий підсилювач трансимпанції на кабелі довжиною 3 м до фотодіоду. Рівень сигналу становить приблизно 70 нА - 700 нА. Натрапляючи на кабель, викликає великий сплеск напруги на виході підсилювача. Ізоляційний матеріал - ФЕП.

Чи може це бути п'єзоелектричним ефектом в ізоляторі кабелю?

Редагувати: Ось типовий сплеск напруги. Це трапляється, коли я згинаю, трясу або натискаю на кабель.

Напевно, трибоелектричний ефект.

Ви можете знайти кабель, виконаний для музичних інструментів, екранований шаром, просоченим вуглецем низької стійкості (Вони називають це напівпровідником!) Між екраном та ізоляцією центрального провідника, це корисно при роботі з високими джерелами Z, оскільки це мінімізує шум через рух.

Додавання до відповіді Джека:

Трибоелектричні ефекти такі, як щоденна статична електрика: протирання діелектриків разом вириває деякі електрони і створює заряд.

Це створює струм (i = dq / dt) /

Як це вплине на ваше вимірювання, пропорційно опору ланцюга, що веде кабель. Створена напруга помилки відповідно до закону Ома Z * i. Якщо кабель приводиться в дію від низького опору підсилювача, ефект зазвичай не матиме значення.

Але ви вимірюєте крихітні струми фотодіодів, тому тут це має значення.

Є ще один ефект: ваш коаксіум є конденсатором. Якщо він заряджається напругою постійного струму (не 0 В), то вигин змінить його ємність. Оскільки заряд всередині ємності кабелю постійний, зміна ємності змінює напругу. Знову ж таки, це має значення лише в умовах високого імпедансу ... як у вас.

Рішення:

• Все, що сказав Джек

... і очевидний, хоча не завжди можливий:

• Помістіть підсилювач поруч із фотодіодом і отримайте його низький імпедансний вихід.

Якщо ви хочете нетрибоелектричний коаксіант, ключовими словами, які ви маєте шукати, є "коаксіальний кабель низького рівня шуму". Це тип коаксації з резистивним шаром на основі графіту / вуглецю між шарами ізоляції, який розсіює будь-який заряд, що утворюється при терті. Однак їх важко знайти і дорого. Вони використовуються, наприклад, в електрокардіограмах або для вимірювання вібрації, використовуючи, наприклад, п'єзодатчики.

Я також друге використання сценічного мікрофонного кабелю: музиканти люблять кабелі, які не виробляють THUMP у динаміках, коли хтось наступає на кабель. Якщо ви ходите в будь-який магазин музики / гітари і просите такий кабель, продавець дізнається, про що ви говорите. Вони можуть не знати про фізику, яка займається, але вони будуть знати про клієнтів, що повертають кабелі, тому що ти мікрофонічний ...

Ці кабелі зазвичай мають бавовняний наповнювач навколо проводів, який не генерує заряду при зігнутті.

Я використовую врівноважений кабель мікрофонного ступеня для вимірювання аудіо: вони дешеві, легко доступні та працюють дуже добре. Не потрібно фантазійних аудіофільних речей.

Якщо ви хочете коаксифікувати, спробуйте гітарний кабель. Вони розроблені для однакових налаштувань: крихітні сигнали, багато спастичного руху, параметри високого Z ... Вони не будуть вказані для опору HF.

Це звучить як мікрофонічні ефекти в кабелі. Він виникає з декількох джерел, деякі з яких були згадані в інших відповідях, в тому числі

• Поверхневий заряд накопичується на ізоляторах, а потім розряджається, коли кабель згинається
• Трибоелектричні ефекти (тобто тертя)
• П'єзоелектричні ефекти (в ізоляторі, а не в міді)

Це також може бути ємнісний або індуктивний забір. Хоча це ймовірніше, якщо у вас вже є якісний екранований кабель із заземленим екраном.

Поширені рішення включають:

• Кабелі зі слабопровідним пакувальним матеріалом, який знебарвлює накопичений заряд
• Кабелі з різними ізоляційними матеріалами, які менш чутливі до зарядки, або трибоелектричні / п'єзоелектричні ефекти.
• Більш жорсткі кабелі, які мають меншу ймовірність зігнути та сприймати шум у результаті.
• Кабелі більшого діаметру з великою кількістю наповнювача, які зменшують вигин окремих ядер.
• Проведення кабелів там, де вони, швидше за все, не будуть зіткнуті / порушені.
• Покриття або захист кабелів піною, щоб уникнути акустичного підхоплення до навколишнього середовища.
• Прибийте цвяхи або іншим чином закріпіть їх, щоб їх не вдарили / перемістили, хоча будьте обережні, щоб їх не розчавити або пошкодити.

Тут можуть бути хорошими кабелі, призначені для використання на сцені, для аудіо, оскільки вони часто немікрофонічні. На ринку аудіофілів є багато завищеного сміття, але є також кілька приємних продуктів, які - хоча і переобладнані для використання аудіо - чудово підходять для точного лабораторного обладнання.

Мідь не виявляє помітного п'єзоелектричного ефекту.

Можливо, те, що на зовнішній стороні ізоляції кабелю рухаються невеликі заряди. Ізоляція - це в основному діелектрик конденсатора, сигнальний провід - одна сторона конденсатора. Коли кабель пересувається і торкається різних речей, які можуть мати різні статичні заряди на ньому, через конденсатор викликаються невеликі струми.

Зазвичай ці струми є занадто малими для значення, але у вашому випадку ви спеціально їх підсилюєте.

Рішення полягає у використанні екранованого кабелю. Тоді ізоляційний конденсатор знаходиться між екраном і тим, що знаходиться зовні. Центральний провідник бачить відносно постійну ємність до екрана, яка утримується при постійній напрузі вашим ланцюгом.

Якщо кабель має високу напругу постійного струму, то будь-яка зміна ємності кабелю призведе до течії заряду і, отже, до сигналу. Щоб перевірити це, відключіть перетворювач і перевірте, чи ефект ще присутній. Якщо так, можливо, ваш фотодіод ЗАВЖДИ відключений, тому перевірте, чи він чутливий до оптичного сигналу. Щоб побачити такий тип сигналу через зміну ємності в кабелі, потрібен аномально високий опір, тому, можливо, щось не підключено.

Якщо все підключено і фотодіод відповідає на оптичні сигнали, можна спробувати

• шунтують фотодіод з резистором навантаження
• колокатуйте підсилювач з фотодіодом

Те, що ви бачите, не є п'єзоелектричним ефектом. Це ефект ємності через " спотворення " діелектричного матеріалу. Щоб виправити проблему, можна спробувати зменшити заряд, що виникає при вигині (дорого), або можна запобігти «спотворенням», «окунувши» кручені пари всередині металевого трубопроводу (як EMT), що надає їм жорсткість, захист від вигини та удари та додаткове екранування. Звичайно, трубопровід повинен бути закріплений, щоб він не рухався.