Пьезоэлектрический эффект в кабелях?

Я использую очень чувствительный трансимпедансный усилитель на 3-метровом кабеле к фотодиоду. Уровни сигнала около 70 нА - 700 нА. Врезание в кабель вызывает большой скачок напряжения на выходе усилителя. Изоляционный материал FEP.

Может ли это быть пьезоэлектрическим эффектом в изоляции кабеля?

Изменить: Вот типичный всплеск напряжения. Это происходит, когда я сгибаюсь, встряхиваюсь или стучу по кабелю.

Трибоэлектрический эффект, вероятно.

Вы можете найти кабель для музыкальных инструментов, экранированный пропитанным углем слоем с низким сопротивлением (они называют его полупроводниковым!) Между экраном и изоляцией центрального проводника, это полезно при работе с источниками с высоким Z, так как минимизирует шум из-за движения.

Добавление к ответу Джека:

Трибоэлектрические эффекты, как и каждый день, являются статическим электричеством: растирание диэлектрика вырывает часть электронов и создает заряд.

Это создает ток (I = DQ / DT) /

Как это повлияет на ваши измерения, пропорционально сопротивлению цепи, управляющей кабелем. Созданное напряжение ошибки Z * i в соответствии с законом Ома. Если кабель подключен к низкоимпедансному выходу усилителя, то эффект обычно не будет иметь никакого значения.

Но вы измеряете крошечные фотодиодные токи, поэтому здесь это имеет значение.

Есть еще один эффект: ваш коаксиальный кабель является конденсатором. Если он заряжен до постоянного напряжения (не 0 В), то изгиб изменит его емкость. Поскольку заряд внутри емкости кабеля постоянен, изменение емкости приводит к изменению напряжения. Опять же, это важно только в высокоимпедансной обстановке ... как у вас.

Решения:

• Все, что сказал Джек

... и очевидный, хотя и не всегда возможный:

• Поместите усилитель рядом с фотодиодом и подключите кабель к низкоимпедансному выходу.

Если вы хотите использовать не трибоэлектрический коаксиальный кабель, используйте следующие ключевые слова: "малошумящий коаксиальный кабель". Это тип коаксиального кабеля с резистивным слоем на основе графита / углерода между изоляционными слоями, который рассеивает любой заряд, создаваемый трением. Однако их сложно найти и дорого. Они используются в электрокардиограммах или для измерения вибрации с помощью пьезодатчиков, например.

Я также рекомендую использовать сценический микрофонный кабель: музыканты любят кабели, которые не выдают THUMP в динамиках, когда кто-то наступает на кабель. Если вы зайдете в любой музыкальный / гитарный магазин и попросите такой кабель, продавец поймет, о чем вы говорите. Они могут не знать о физике, но они будут знать о клиентах, возвращающих кабели, потому что ты микрофон ...

Эти кабели обычно имеют хлопковый наполнитель вокруг проводов, который не генерирует заряд при изгибе.

Я использую сбалансированный сценический микрофонный кабель для аудио измерений: они дешевые, легко доступны и работают очень хорошо. Не нужно модных меломанов.

Если вы хотите коаксиальный кабель, попробуйте гитарный кабель. Они рассчитаны на одну и ту же настройку: крошечные сигналы, много резких движений, настройки с высоким Z ... Хотя они не будут определены для ВЧ-импеданса.

Это звучит как микрофонные эффекты в кабеле. Это происходит из нескольких источников, некоторые из которых были упомянуты в других ответах, в том числе

• Поверхностный заряд накапливается на изоляторах, а затем разряжается при изгибе кабеля
• Трибоэлектрические эффекты (то есть трение)
• Пьезоэлектрические эффекты (в изоляторе, а не в меди)

Это также может быть емкостный или индуктивный датчик. Хотя это менее вероятно, если у вас уже есть качественный экранированный кабель с заземленным экраном.

Общие решения включают в себя:

• Кабели со слегка проводящим упаковочным материалом, который устраняет накопившийся заряд
• Кабели с различными изоляционными материалами, которые менее восприимчивы к накоплению заряда или трибоэлектрическим / пьезоэлектрическим эффектам.
• Более жесткие кабели, которые в результате менее склонны к изгибу и усилению шума.
• Кабели большего диаметра с большим количеством наполнителя, которые уменьшают изгиб на отдельных жилах.
• Проложить кабели там, где они не могут быть натянуты или повреждены.
• Покрытие или защита кабелей пеной, чтобы избежать акустического воздействия на окружающую среду.
• Пригвоздить или иным образом закрепить их, чтобы их нельзя было столкнуть / сдвинуть, но будьте осторожны, чтобы не сломать и не повредить их.

Кабели, предназначенные для использования на сцене, могут быть хорошими, поскольку они часто не микрофонны. На рынке аудиофилов много мусора с завышенной ценой, но есть и несколько хороших продуктов, которые - хотя и сильно перегружены для использования аудио - отлично подходят для точного лабораторного оборудования.

Медь не имеет заметного пьезоэлектрического эффекта.

Вероятно, происходит то, что небольшие заряды перемещаются с внешней стороны изоляции кабеля. Изоляция в основном представляет собой диэлектрик конденсатора с сигнальным проводом на одной стороне конденсатора. Поскольку кабель перемещается и касается различных предметов, которые могут иметь различные статические заряды, через конденсатор возникают небольшие токи.

Обычно эти токи слишком малы, чтобы иметь значение, но в вашем случае вы специально их усиливаете.

Решение состоит в том, чтобы использовать экранированный кабель. Изоляционный конденсатор находится между экраном и тем, что снаружи. Центральный проводник видит относительно постоянную емкость для экрана, которая поддерживается постоянным напряжением вашей цепи.

Если в кабеле высокое напряжение постоянного тока, любое изменение емкости в кабеле приведет к протеканию заряда и, следовательно, к сигналу. Чтобы проверить это, отсоедините датчик и посмотрите, сохраняется ли эффект. Если это так, возможно, ваш фотодиод ВСЕГДА отключен, поэтому проверьте, чувствителен ли он к оптическому сигналу. Чтобы увидеть этот тип сигнала из-за изменения емкости в кабеле, требуется аномально высокий импеданс, поэтому, возможно, что-то не подключено.

Если все подключено и фотодиод реагирует на оптические сигналы, вы можете попробовать

• шунтируйте фотодиод с нагрузочным резистором
• совмещать усилитель с фотодиодом

То, что вы видите, не является пьезоэлектрическим эффектом. Это емкостный эффект из-за " искажения " диэлектрического материала. Чтобы решить эту проблему, можно попытаться уменьшить заряд, создаваемый изгибом (дорогой), или можно предотвратить «искажение», «заключив в оболочку» витые пары внутри металлического трубопровода (например, EMT), что придает им жесткость, защиту от изгибы и неровности, а также дополнительное экранирование. Трубопровод, конечно, должен быть закреплен, чтобы он не двигался.