Efecto piezoeléctrico en cables?

Estoy usando un amplificador de transimpedancia muy sensible en un cable de 3 m de longitud a un fotodiodo. Los niveles de señal son aproximadamente 70 nA - 700 nA. Chocarse con el cable provoca un gran pico de voltaje en la salida del amplificador. El material aislante es FEP.

¿Podría ser este el efecto piezoeléctrico en el aislamiento del cable?

Editar: Aquí hay un pico de voltaje típico. Esto sucede cuando doblo, sacudo o golpeo el cable.

Efecto triboeléctrico probablemente.

Puede encontrar un cable hecho para instrumentos musicales que se apantalla con una capa impregnada de carbono de baja resistencia (¡lo llaman semi conductor!) Entre la pantalla y el aislamiento del conductor central, esto es útil cuando se trata de fuentes de alta Z ya que minimiza el ruido debido al movimiento.

Agregando a la respuesta de Jack:

Los efectos triboeléctricos son como la electricidad estática de todos los días: frotar dieléctricos juntos arranca algunos electrones y crea carga.

Esto crea una corriente (i = dq / dt) /

La forma en que esto afectará su medición es proporcional a la impedancia del circuito que conduce el cable. El voltaje de error creado es Z * i de acuerdo con la ley de ohm. Si el cable se acciona desde la salida de baja impedancia de un amplificador, el efecto generalmente no importará en absoluto.

Pero estás midiendo pequeñas corrientes de fotodiodos, así que aquí importa.

Hay otro efecto: su coaxial es un condensador. Si se carga a un voltaje de CC (no 0 V), al doblarlo modificará su capacitancia. Como la carga dentro de la capacitancia del cable es constante, cambiar la capacitancia cambia el voltaje. De nuevo, esto solo importa en un entorno de alta impedancia ... como el tuyo.

Soluciones:

• Todo lo que dijo Jack

... y la obvia, aunque no siempre es posible:

• Coloque el amplificador al lado del fotodiodo y haga que su salida de baja impedancia controle el cable.

Si desea un cable coaxial no triboeléctrico, las palabras clave que tiene para google son "cable coaxial de bajo ruido". Este es un tipo de coaxial con una capa resistiva basada en grafito / carbono entre las capas de aislamiento, que disipa cualquier carga creada por el roce. Sin embargo, son difíciles de encontrar y caros. Se utilizan en electrocardiogramas, o para la medición de vibraciones utilizando sensores piezoeléctricos, por ejemplo.

También secundo el uso del cable de micrófono de escenario: a los músicos les gustan los cables que no producen un THUMP en los altavoces cuando alguien pisa el cable. Si entras en una tienda de música / guitarra y pides ese cable, el vendedor sabrá de lo que estás hablando. Puede que no sepan sobre la física involucrada, pero sabrán sobre los clientes que devuelven cables porque eres microfónico ...

Estos cables generalmente tienen un relleno de algodón alrededor de los cables, que no genera carga cuando se dobla.

Utilizo un cable de micrófono de escenario equilibrado para mediciones de audio: son baratos, fácilmente disponibles y funcionan muy bien. No hay necesidad de material audiófilo elegante.

Si quieres coaxial, prueba el cable de guitarra. Están diseñados para la misma configuración: pequeñas señales, mucho movimiento espástico, configuración de alta Z ... Sin embargo, estos no se especificarán para la impedancia de HF.

Esto suena como efectos microfónicos en el cable. Surge de varias fuentes, algunas de las cuales han sido mencionadas en otras respuestas, incluyendo

• Carga superficial que se acumula en los aisladores y luego se descarga cuando el cable se dobla
• Efectos triboeléctricos (es decir, fricción)
• Efectos piezoeléctricos (en el aislante, no en el cobre)

También podría ser captación capacitiva o inductiva. Aunque esto es menos probable si ya tiene un cable blindado de buena calidad con un blindaje conectado a tierra.

Las soluciones comunes incluyen:

• Cables con material de embalaje ligeramente conductor que elimina cualquier carga acumulada
• Cables con diferentes materiales aislantes que son menos susceptibles a la acumulación de carga o efectos triboeléctricos / piezoeléctricos.
• Los cables más rígidos, que tienen menos probabilidades de doblarse y captar ruido como resultado.
• Cables de mayor diámetro con gran cantidad de relleno, lo que reduce la flexión en núcleos individuales.
• Ejecutar cables donde no es probable que sean golpeados / perturbados.
• Cubrir o proteger los cables con espuma para evitar la captación acústica del medio ambiente.
• Clavarlos o fijarlos de otra manera para que no puedan ser golpeados / movidos, aunque tenga cuidado de no aplastarlos o dañarlos.

Los cables diseñados para el uso de audio en el escenario pueden ser buenos aquí, ya que a menudo no son microfónicos. Hay una gran cantidad de basura demasiado cara en el mercado de los audiófilos, pero también hay algunos buenos productos que, aunque muy diseñados para el uso de audio, son excelentes para equipos de laboratorio de precisión.

El cobre no exhibe ningún efecto piezoeléctrico apreciable.

Lo que probablemente está sucediendo es que se están moviendo pequeñas cargas en el exterior del aislamiento del cable. El aislamiento es básicamente el dieléctrico de un condensador, con el cable de señal a un lado del condensador. A medida que el cable se mueve y toca diferentes cosas que pueden tener varias cargas estáticas, se generan pequeñas corrientes a través del condensador.

Normalmente estas corrientes son demasiado pequeñas para importar, pero en su caso las amplifica específicamente.

La solución es usar un cable blindado. El condensador de aislamiento está entonces entre el escudo y lo que está afuera. El conductor central ve una capacitancia relativamente constante al blindaje, que se mantiene a un voltaje constante por su circuito.

Si el cable tiene un alto voltaje de CC, cualquier cambio de capacitancia en el cable dará como resultado una carga que fluye y, por lo tanto, una señal. Para probar esto, desconecte su transductor y vea si el efecto aún está presente. Si es así, quizás su fotodiodo esté SIEMPRE desconectado, así que verifique si es sensible a una señal óptica. Para ver este tipo de señal debido al cambio de capacitancia en el cable, se requiere una impedancia anormalmente alta, por lo que quizás algo no esté conectado.

Si todo está conectado y el fotodiodo responde a señales ópticas, puede intentar

• Shunt el fotodiodo con una resistencia de carga
• coloque el amplificador con el fotodiodo

Lo que estás viendo no es un efecto piezoeléctrico. Es un efecto de capacitancia debido a la " distorsión " del material dieléctrico. Para solucionar el problema, se podría tratar de reducir la carga generada por la flexión (costosa), o se puede evitar la "distorsión" al "encerrar" los pares trenzados dentro del conducto de metal (como EMT), lo que les da rigidez, protección contra curvas y golpes, y blindaje adicional. El conducto, por supuesto, necesitará estar anclado para que no se mueva.