Efekt piezoelektryczny w kablach?

Używam bardzo czułego wzmacniacza transimpedancji na kablu o długości 3 m do fotodiody. Poziomy sygnałów wynoszą około 70 nA - 700 nA. Wpadnięcie na kabel powoduje duży skok napięcia na wyjściu wzmacniacza. Materiałem izolacyjnym jest FEP.

Czy może to być efekt piezoelektryczny w izolacji kabla?

Edycja: Oto typowy skok napięcia. Dzieje się tak, gdy zginam, trzęsę lub stukam kabel.

Prawdopodobnie efekt tryboelektryczny.

Można znaleźć kabel do instrumentów muzycznych, który jest ekranowany warstwą impregnowaną węglem o niskiej rezystancji (nazywają to półprzewodnikiem!) Między ekranem a izolacją środkowego przewodnika, jest to pomocne w przypadku źródeł o wysokim Z, ponieważ minimalizuje to hałas spowodowany ruchem.

Dodanie do odpowiedzi Jacka:

Efekty tryboelektryczne są jak codzienna elektryczność statyczna: pocieranie dielektryków razem wyrywa niektóre elektrony i wytwarza ładunek.

To tworzy prąd (i = dq / dt) /

Wpływ tego na pomiar jest proporcjonalny do impedancji obwodu napędzającego kabel. Wytworzone napięcie błędu wynosi Z * i zgodnie z prawem omowym. Jeśli kabel zostanie wyprowadzony z wyjścia o niskiej impedancji wzmacniacza, efekt zwykle nie będzie miał żadnego znaczenia.

Ale mierzysz małe prądy fotodiody, więc tutaj ma to znaczenie.

Jest jeszcze inny efekt: twój koncentryczny jest kondensatorem. Jeśli zostanie naładowany do napięcia stałego (nie 0 V), wówczas zgięcie spowoduje zmianę jego pojemności. Ponieważ ładunek wewnątrz pojemności kabla jest stały, zmiana pojemności zmienia napięcie. Ponownie, to ma znaczenie tylko w otoczeniu o wysokiej impedancji ... jak twoje.

Rozwiązania:

• Wszystko, co powiedział Jack

... i oczywisty, choć nie zawsze możliwy:

• Umieść wzmacniacz obok fotodiody i poprowadź kabel za pomocą wyjścia o niskiej impedancji.

Jeśli chcesz mieć nie tryboelektryczny kabel koncentryczny, słowa kluczowe, które musisz znaleźć w Google, to „niskoszumowy kabel koncentryczny”. Jest to rodzaj kabla koncentrycznego z warstwą oporową na bazie grafitu / węgla między warstwami izolacyjnymi, która rozprasza wszelkie ładunki powstałe w wyniku tarcia. Są jednak trudne do znalezienia i drogie. Są one stosowane w elektrokardiogramach lub do pomiaru drgań, na przykład za pomocą czujników piezo.

Popieram także użycie kabla mikrofonu scenicznego: muzycy lubią kable, które nie wytwarzają THUMP w głośnikach, gdy ktoś depcze im po kablu. Jeśli wejdziesz do sklepu muzycznego / gitarowego i poprosisz o taki kabel, sprzedawca będzie wiedział, o czym mówisz. Mogą nie wiedzieć o związanej z tym fizyce, ale będą wiedzieć o klientach zwracających kable, ponieważ są mikrofoniczni ...

Kable te zwykle mają bawełniany wypełniacz wokół drutów, który nie wytwarza ładunku po zgięciu.

Do pomiarów audio używam kabla mikrofonu ze zrównoważoną sceną: są tanie, łatwo dostępne i działają bardzo dobrze. Nie potrzeba fantazyjnych audiofilskich materiałów.

Jeśli chcesz mieć kabel koncentryczny, spróbuj kabla gitarowego. Zostały zaprojektowane z myślą o tym samym ustawieniu: małe sygnały, dużo spastycznego ruchu, wysokie ustawienie Z ... Nie będą one jednak określone dla impedancji HF.

To brzmi jak efekty mikrofonowe w kablu. Wynika z kilku źródeł, z których niektóre zostały wspomniane w innych odpowiedziach, w tym

• Ładunek powierzchniowy gromadzi się na izolatorach, a następnie rozładowuje się, gdy kabel zgina się
• Efekty tryboelektryczne (tj. Tarcie)
• Efekty piezoelektryczne (w izolatorze, nie w miedzi)

Może to być również zbieranie pojemnościowe lub indukcyjne. Jest to jednak mniej prawdopodobne, jeśli masz już dobrej jakości ekranowany kabel z uziemionym ekranem.

Typowe rozwiązania obejmują:

• Kable z lekko przewodzącym materiałem opakowaniowym, który odprowadza nagromadzony ładunek
• Kable z różnymi materiałami izolacyjnymi, które są mniej podatne na narastanie ładunku lub efekty triboelektryczne / piezoelektryczne.
• Sztywniejsze kable, które rzadziej zginają się i wychwytują szumy.
• Kable o większej średnicy z dużą ilością wypełniacza, które zmniejszają zginanie poszczególnych rdzeni.
• Prowadzenie kabli w miejscach, w których prawdopodobnie nie zostaną uszkodzone / zakłócone.
• Zakrycie lub ochrona kabli pianką, aby uniknąć odbicia akustycznego od otoczenia.
• Gwoździowanie lub w inny sposób mocowanie, aby nie można było ich uderzać / przesuwać, ale należy uważać, aby ich nie zniszczyć ani nie uszkodzić.

Kable zaprojektowane do użytku na scenie audio mogą być tutaj dobre, ponieważ często są nie-mikrofonowe. Na rynku audiofilskim jest dużo zawyżonych śmieci, ale są też fajne produkty, które - choć znacznie nadprodukowane pod kątem audio - świetnie nadają się do precyzyjnego sprzętu laboratoryjnego.

Miedź nie wykazuje znaczącego efektu piezoelektrycznego.

Prawdopodobnie dzieje się tak, że małe ładunki przemieszczają się po zewnętrznej stronie izolacji kabla. Izolacja jest w zasadzie dielektrykiem kondensatora, z przewodem sygnałowym po jednej stronie kondensatora. Kiedy kabel porusza się i dotyka różnych rzeczy, które mogą mieć różne ładunki statyczne, przez kondensator powstają małe prądy.

Zwykle prądy te są zbyt małe, aby mogły mieć znaczenie, ale w twoim przypadku specjalnie je wzmacniasz.

Rozwiązaniem jest użycie kabla ekranowanego. Kondensator izolacyjny znajduje się wtedy między ekranem a czymkolwiek na zewnątrz. Środkowy przewodnik widzi względnie stałą pojemność do ekranu, która jest utrzymywana na stałym napięciu przez obwód.

Jeśli kabel ma wysokie napięcie prądu stałego, wówczas każda zmiana pojemności w kablu spowoduje przepływ ładunku, a zatem sygnał. Aby to sprawdzić, odłącz przetwornik i sprawdź, czy efekt jest nadal obecny. Jeśli tak, być może Twoja fotodioda ZAWSZE jest odłączona, więc sprawdź, czy jest wrażliwa na sygnał optyczny. Aby zobaczyć ten rodzaj sygnału ze względu na zmianę pojemności kabla, konieczna jest nienormalnie wysoka impedancja, więc być może coś nie jest podłączone.

Jeśli wszystko jest podłączone, a fotodioda reaguje na sygnały optyczne, możesz spróbować

• przetoczyć fotodiodę za pomocą rezystora obciążenia
• kolokuj wzmacniacz za pomocą fotodiody

To, co widzisz, nie jest efektem piezoelektrycznym. Jest to efekt pojemnościowy spowodowany „ odkształceniem ” materiału dielektrycznego. Aby rozwiązać problem, można spróbować zmniejszyć ładunek generowany przez zginanie (kosztowne) lub można zapobiec „zniekształceniu” poprzez „osłonięcie” skręconych par wewnątrz metalowego przewodu (jak EMT), co zapewnia im sztywność, ochronę przed zakręty i nierówności oraz dodatkowe ekranowanie. Przewód musiałby oczywiście być zakotwiczony, aby się nie poruszał.