Effetto piezoelettrico nei cavi?

Sto usando un amplificatore di transimpedenza molto sensibile su un cavo lungo 3 m verso un fotodiodo. I livelli del segnale sono circa 70 nA - 700 nA. Colpire il cavo provoca un picco di tensione sull'uscita dell'amplificatore. Il materiale isolante è FEP.

Potrebbe essere questo l'effetto piezoelettrico nell'isolamento del cavo?

Modifica: ecco un tipico picco di tensione. Questo succede quando piego, agito o tocco il cavo.

Probabilmente l'effetto triboelettrico.

Puoi trovare cavi realizzati per strumenti musicali schermati con uno strato impregnato di carbonio a bassa resistenza (lo chiamano semi-conduttore!) Tra lo schermo e l'isolamento del conduttore centrale, questo è utile quando si tratta di sorgenti ad alta Z in quanto riduce al minimo il rumore dovuto al movimento.

Aggiungendo alla risposta di Jack:

Gli effetti triboelettrici sono come l'elettricità statica di tutti i giorni: strofinare i dielettrici strappa alcuni elettroni e crea carica.

Questo crea un corrente (i = dq / dt) /

Il modo in cui ciò influirà sulla misurazione è proporzionale all'impedenza del circuito che guida il cavo. La tensione di errore creata è Z * i secondo la legge di Ohm. Se il cavo è pilotato dall'uscita a bassa impedenza di un amplificatore, l'effetto di solito non avrà alcuna importanza.

Ma stai misurando piccole correnti di fotodiodo, quindi qui conta.

C'è un altro effetto: il tuo coassiale è un condensatore. Se è caricato a una tensione CC (non 0 V), la sua flessione modificherà la sua capacità. Poiché la carica all'interno della capacità del cavo è costante, la modifica della capacità modifica la tensione. Ancora una volta, questo conta solo in un'impostazione ad alta impedenza ... come la tua.

soluzioni:

• Tutto quello che ha detto Jack

... e quello ovvio, sebbene non sempre possibile:

• Metti l'amplificatore vicino al fotodiodo e fai in modo che l'uscita a bassa impedenza guidi il cavo.

Se vuoi un coassiale non triboelettrico, le parole chiave che devi cercare su Google sono "cavo coassiale a basso rumore". Questo è un tipo di coassiale con uno strato resistivo a base di grafite / carbonio tra gli strati isolanti, che dissipa qualsiasi carica creata dallo sfregamento. Tuttavia, sono difficili da trovare e costosi. Sono utilizzati negli elettrocardiogrammi o, ad esempio, per la misurazione delle vibrazioni utilizzando sensori piezoelettrici.

Inoltre secondo l'uso del cavo del microfono da palcoscenico: ai musicisti piacciono i cavi che non producono un THUMP negli altoparlanti quando qualcuno calpesta il cavo. Se cammini in qualsiasi negozio di musica / chitarra e chiedi tale cavo, il venditore saprà di cosa stai parlando. Potrebbero non conoscere la fisica coinvolta, ma conosceranno i clienti che restituiscono i cavi perché sei microfonico ...

Questi cavi di solito hanno un batuffolo di cotone attorno ai fili, che non genera carica quando piegato.

Uso un cavo per microfono da palco bilanciato per le misurazioni audio: sono economiche, facilmente disponibili e funzionano molto bene. Non c'è bisogno di roba audiofila di fantasia.

Se vuoi un cavo coassiale, prova il cavo per chitarra. Sono progettati per la stessa impostazione: segnali minuscoli, molti movimenti spastici, impostazione ad alta Z ... Tuttavia, questi non saranno specificati per l'impedenza HF.

Questo suona come effetti microfonici nel cavo. Deriva da diverse fonti, alcune delle quali sono state menzionate in altre risposte, tra cui

• La carica superficiale si accumula sugli isolanti, quindi viene scaricata quando il cavo si piega
• Effetti triboelettrici (ad es. Attrito)
• Effetti piezoelettrici (nell'isolante, non nel rame)

Potrebbe anche essere un pickup capacitivo o induttivo. Tuttavia, ciò è meno probabile se si dispone già di un cavo schermato di buona qualità con uno schermo collegato a terra.

Le soluzioni comuni includono:

• Cavi con materiale di imballaggio leggermente conduttivo che scarica tutte le cariche accumulate
• Cavi con materiali isolanti diversi che sono meno sensibili all'accumulo di carica o agli effetti triboelettrici / piezoelettrici.
• Di conseguenza, i cavi più rigidi hanno meno probabilità di piegarsi e raccogliere rumore.
• Cavi di diametro maggiore con un sacco di riempitivo, che riducono la flessione sui singoli nuclei.
• Far passare i cavi dove non è probabile che vengano urtati / disturbati.
• Coprire o proteggere i cavi con schiuma per evitare la captazione acustica dall'ambiente.
• Inchiodarli o fissarli in altro modo in modo che non possano essere urtati / mossi, ma fare attenzione a non schiacciarli o danneggiarli.

I cavi progettati per l'uso audio sul palco potrebbero essere utili qui, poiché sono spesso non microfonici. C'è un sacco di immondizia troppo costosa nel mercato degli audiofili, ma ci sono anche alcuni prodotti carini che, sebbene fortemente ingegnerizzati per l'uso dell'audio, sono ottimi per le apparecchiature di laboratorio di precisione.

Il rame non presenta alcun effetto piezoelettrico apprezzabile.

Ciò che sta probabilmente accadendo è che piccole cariche vengono spostate all'esterno dell'isolamento del cavo. L'isolamento è sostanzialmente il dielettrico di un condensatore, con il filo del segnale su un lato del condensatore. Mentre il cavo viene spostato e tocca diverse cose che possono avere varie cariche statiche su di esso, attraverso il condensatore vengono provocate piccole correnti.

Normalmente queste correnti sono troppo piccole per essere importanti, ma nel tuo caso le stai amplificando in modo specifico.

La soluzione è utilizzare un cavo schermato. Il condensatore di isolamento è quindi tra lo schermo e tutto ciò che è all'esterno. Il conduttore centrale vede una capacità relativamente costante allo schermo, che è tenuto a una tensione costante dal circuito.

Se il cavo ha un'alta tensione CC, qualsiasi variazione di capacità nel cavo provocherà un flusso di carica e, quindi, un segnale. Per verificare ciò, scollegare il trasduttore e vedere se l'effetto è ancora presente. In tal caso, forse il tuo fotodiodo è SEMPRE disconnesso, quindi controlla se è sensibile a un segnale ottico. Per vedere questo tipo di segnale a causa del cambiamento di capacità nel cavo richiede un'impedenza anormalmente alta, quindi forse qualcosa non è collegato.

Se tutto è collegato e il fotodiodo risponde ai segnali ottici, puoi provare

• deviare il fotodiodo con una resistenza di carico
• posizionare l'amplificatore con il fotodiodo

Quello che vedi non è un effetto piezoelettrico. È un effetto di capacità dovuto alla " distorsione " del materiale dielettrico. Per risolvere il problema, si potrebbe provare a ridurre la carica generata dalla flessione (costosa), oppure si può prevenire la "distorsione" "racchiudendo" le coppie intrecciate all'interno del condotto metallico (come EMT), che fornisce loro rigidità, protezione da curve e protuberanze e protezione aggiuntiva. Naturalmente, il condotto dovrebbe essere ancorato in modo che non si muova.