Efeito piezoelétrico em cabos?

Estou usando um amplificador de transimpedância muito sensível em um cabo de 3 m de comprimento para um fotodiodo. Os níveis de sinal são de cerca de 70 nA - 700 nA. Colidir com o cabo causa um grande aumento de tensão na saída do amplificador. O material isolante é FEP.

Esse poderia ser o efeito piezoelétrico na isolação do cabo?

Edit: Aqui está um pico de tensão típico. Isso acontece quando dobra, sacudo ou bato no cabo.

Efeito triboelétrico provavelmente.

Você pode encontrar cabos feitos para instrumentos musicais blindados com uma camada impregnada de carbono de baixa resistência (Eles chamam de semicondutora!) Entre a tela e o isolamento do condutor central; isso é útil ao lidar com fontes Z altas, pois minimiza a ruído devido ao movimento.

Adicionando à resposta de Jack:

Os efeitos triboelétricos são como todos os dias a eletricidade estática: esfregar dielétricos retira alguns elétrons e cria carga.

Isso cria uma corrente (i = dq / dt) /

Como isso afetará sua medição é proporcional à impedância do circuito que aciona o cabo. A tensão de erro criada é Z * i de acordo com a lei de ohm. Se o cabo é acionado a partir da saída de baixa impedância de um amplificador, o efeito geralmente não importa.

Mas você está medindo pequenas correntes de fotodiodo, então aqui é importante.

Há outro efeito: seu cabo coaxial é um capacitor. Se for carregada com uma tensão CC (não 0V), dobrá-la modificará sua capacitância. Como a carga dentro da capacitância do cabo é constante, a alteração da capacitância altera a tensão. Novamente, isso só importa em um ambiente de alta impedância ... como o seu.

Soluções:

• Tudo o que Jack disse

... e o óbvio, embora nem sempre seja possível:

• Coloque o amplificador ao lado do fotodiodo e sua saída de baixa impedância aciona o cabo.

Se você deseja um cabo coaxial não triboelétrico, as palavras-chave que você precisa pesquisar no Google são "cabo coaxial de baixo ruído". Este é um tipo de cabo coaxial com uma camada resistiva à base de grafite / carbono entre as camadas de isolamento, que dissipa qualquer carga criada pela fricção. No entanto, eles são difíceis de encontrar e caros. Eles são usados ​​em eletrocardiogramas ou para medição de vibração usando sensores piezo, por exemplo.

Também apóio o uso do cabo do microfone do palco: músicos gostam de cabos que não produzem THUMP nos alto-falantes quando alguém pisa no cabo. Se você entrar em qualquer loja de música / violão e pedir esse cabo, o vendedor saberá do que você está falando. Eles podem não saber sobre a física envolvida, mas saberão sobre os clientes que retornam cabos porque são microfones ...

Esses cabos geralmente têm um enchimento de algodão ao redor dos fios, o que não gera carga quando dobrado.

Uso cabos de microfone de estágio balanceado para medições de áudio: são baratos, facilmente disponíveis e funcionam muito bem. Não há necessidade de coisas audiófilas.

Se você quer persuadir, tente o cabo da guitarra. Eles foram projetados para a mesma configuração: sinais minúsculos, muito movimento espástico, configuração de Z alto ... Estes não serão especificados para impedância de HF.

Isso soa como efeitos microfônicos no cabo. Surge de várias fontes, algumas das quais mencionadas em outras respostas, incluindo

• Carga de superfície se acumulando nos isoladores e sendo descarregada quando o cabo se dobra
• Efeitos triboelétricos (isto é, fricção)
• Efeitos piezoelétricos (no isolador, não no cobre)

Também pode ser uma captação capacitiva ou indutiva. Embora isso seja menos provável se você já tiver um cabo blindado de boa qualidade com uma blindagem aterrada.

Soluções comuns incluem:

• Cabos com material de embalagem levemente condutivo que sangra qualquer carga acumulada
• Cabos com diferentes materiais isolantes que são menos suscetíveis a acúmulo de carga ou efeitos triboelétricos / piezoelétricos.
• Cabos mais rígidos com menor probabilidade de dobrar e captar ruídos como resultado.
• Cabos de diâmetro maior com muito material de enchimento, o que reduz a flexão em núcleos individuais.
• Passar cabos onde não é provável que sejam esbarrados / perturbados.
• Cobrir ou proteger os cabos com espuma para evitar a captação acústica do ambiente.
• Pregue ou prenda-os de outra forma para que não possam ser esbarrados / movidos, embora tenha cuidado para não esmagá-los ou danificá-los.

Os cabos projetados para o uso de áudio no palco podem ser bons aqui, pois geralmente não são microfônicos. Há muito lixo caro no mercado dos audiófilos, mas também existem alguns produtos agradáveis ​​que - apesar de terem uma engenharia excessivamente projetada para o uso de áudio - são ótimos para equipamentos de laboratório de precisão.

O cobre não apresenta nenhum efeito piezoelétrico apreciável.

O que provavelmente está acontecendo é que pequenas cargas estão sendo movimentadas do lado de fora do isolamento do cabo. O isolamento é basicamente o dielétrico de um capacitor, com o fio de sinal em um lado do capacitor. À medida que o cabo se move e toca em diferentes coisas que podem ter várias cargas estáticas, pequenas correntes são causadas pelo capacitor.

Normalmente essas correntes são pequenas demais para importar, mas no seu caso você as está amplificando especificamente.

A solução é usar um cabo blindado. O capacitor de isolamento fica então entre a blindagem e o que estiver fora. O condutor central vê uma capacitância relativamente constante da blindagem, que é mantida em uma tensão constante pelo seu circuito.

Se o cabo tiver uma voltagem CC alta, qualquer alteração na capacitância resultará em uma carga fluindo e, portanto, em um sinal. Para testar isso, desconecte seu transdutor e veja se o efeito ainda está presente. Nesse caso, talvez seu fotodiodo esteja SEMPRE desconectado, portanto verifique se é sensível a um sinal óptico. Para ver esse tipo de sinal devido à mudança de capacitância no cabo, é necessária uma impedância anormalmente alta; portanto, talvez algo não esteja conectado.

Se tudo estiver conectado e o fotodiodo responder aos sinais ópticos, você pode tentar

• derivar o fotodiodo com um resistor de carga
• colocar o amplificador com o fotodiodo

O que você está vendo, não é efeito piezoelétrico. É um efeito de capacitância devido à " distorção " do material dielétrico. Para resolver o problema, pode-se tentar reduzir a carga gerada pela dobra (cara), ou pode-se impedir a "distorção" envolvendo "os pares trançados dentro do conduíte metálico (como EMT), o que lhes confere rigidez, proteção contra curvas e solavancos e blindagem adicional. O canal, é claro, precisaria ser ancorado para que não se movesse.