Effet piézoélectrique dans les câbles?

J'utilise un amplificateur transimpédance très sensible sur un câble de 3m de long vers une photodiode. Les niveaux de signal sont d'environ 70 nA - 700 nA. Le fait de cogner dans le câble provoque un pic de tension important à la sortie de l'amplificateur. Le matériau isolant est le FEP.

Serait-ce l'effet piézoélectrique dans l'isolation du câble?

Edit: Voici un pic de tension typique. Cela se produit lorsque je plie, secoue ou tape sur le câble.

Effet triboélectrique probablement.

Vous pouvez trouver un câble conçu pour les instruments de musique qui est blindé avec une couche imprégnée de carbone à faible résistance (Ils l'appellent semi-conducteur!) Entre l'écran et l'isolation du conducteur central, cela est utile lorsque vous traitez avec des sources à fort Z car cela minimise la bruit dû au mouvement.

Ajout à la réponse de Jack:

Les effets triboélectriques sont comme l'électricité statique de tous les jours: frotter les diélectriques ensemble arrache certains électrons et crée une charge.

Cela crée un courant (i = dq / dt) /

La manière dont cela affectera votre mesure est proportionnelle à l'impédance du circuit qui entraîne le câble. La tension d'erreur créée est Z * i selon la loi d'Ohm. Si le câble est entraîné à partir de la sortie à faible impédance d'un amplificateur, l'effet n'aura généralement pas d'importance du tout.

Mais vous mesurez de minuscules courants de photodiode, donc ici c'est important.

Il y a un autre effet: votre câble coaxial est un condensateur. S'il est chargé à une tension continue (pas à 0 V), le plier modifiera sa capacité. Étant donné que la charge à l'intérieur de la capacité du câble est constante, la modification de la capacité modifie la tension. Encore une fois, cela n'a d'importance que dans un réglage à haute impédance ... comme le vôtre.

Solutions:

• Tout ce que Jack a dit

... et la plus évidente, bien que pas toujours possible:

• Placez l'amplificateur à côté de la photodiode et faites en sorte que sa sortie à faible impédance commande le câble.

Si vous voulez un câble coaxial non triboélectrique, les mots clés que vous devez rechercher sur Google sont "câble coaxial à faible bruit". Il s'agit d'un type de câble coaxial avec une couche résistive à base de graphite / carbone entre les couches d'isolation, qui dissipe toute charge créée par le frottement. Cependant, ils sont difficiles à trouver et chers. Ils sont utilisés dans les électrocardiogrammes, ou pour la mesure des vibrations à l'aide de capteurs piézoélectriques, par exemple.

J'appuie également le câble de microphone de scène: les musiciens aiment les câbles qui ne produisent pas de POUDRE dans les haut-parleurs lorsque quelqu'un marche sur le câble. Si vous vous promenez dans un magasin de musique / guitare et demandez un tel câble, le vendeur saura de quoi vous parlez. Ils ne connaissent peut-être pas la physique impliquée, mais ils connaîtront les clients qui retournent des câbles parce que vous êtes microphonique ...

Ces câbles ont généralement une charge de coton autour des fils, qui ne génère pas de charge lorsqu'ils sont pliés.

J'utilise un câble de microphone de scène symétrique pour les mesures audio: ils sont bon marché, facilement disponibles et fonctionnent très bien. Pas besoin de trucs audiophiles fantaisistes.

Si vous voulez du coaxial, essayez le câble de guitare. Ils sont conçus pour le même réglage: signaux minuscules, beaucoup de mouvements spastiques, réglage Z élevé ... Cependant, ils ne seront pas spécifiés pour l'impédance HF.

Cela ressemble à des effets microphoniques dans le câble. Elle découle de plusieurs sources, dont certaines ont été mentionnées dans d'autres réponses, notamment

• Charge superficielle s'accumulant sur les isolateurs, puis déchargée lorsque le câble se plie
• Effets triboélectriques (c'est-à-dire friction)
• Effets piézoélectriques (dans l'isolateur, pas le cuivre)

Il peut également s'agir d'un capteur capacitif ou inductif. Bien que cela soit moins probable si vous disposez déjà d'un câble blindé de bonne qualité avec un blindage mis à la terre.

Les solutions courantes incluent:

• Câbles avec un matériau d'emballage légèrement conducteur qui purge toute charge accumulée
• Câbles avec différents matériaux isolants qui sont moins sensibles à l'accumulation de charge ou aux effets triboélectriques / piézoélectriques.
• Des câbles plus rigides qui sont moins susceptibles de se plier et de capter du bruit en conséquence.
• Câbles de plus grand diamètre avec beaucoup de charge, ce qui réduit la flexion sur les noyaux individuels.
• Acheminer les câbles là où ils ne risquent pas d'être heurtés / perturbés.
• Recouvrir ou protéger les câbles avec de la mousse pour éviter la captation acoustique de l'environnement.
• Les clouer ou les fixer de manière à ce qu'ils ne puissent pas être heurtés / déplacés, mais faites attention de ne pas les écraser ou les endommager.

Les câbles conçus pour une utilisation audio sur scène peuvent être bons ici, car ils sont souvent non microphoniques. Il y a beaucoup d'ordures hors de prix sur le marché des audiophiles, mais il y a aussi de bons produits qui - bien que largement conçus pour une utilisation audio - sont parfaits pour les équipements de laboratoire de précision.

Le cuivre ne présente aucun effet piézoélectrique appréciable.

Ce qui se passe probablement, c'est que de petites charges se déplacent à l'extérieur de l'isolation du câble. L'isolation est essentiellement le diélectrique d'un condensateur, avec le fil de signal d'un côté du condensateur. Lorsque le câble se déplace et touche différentes choses qui peuvent avoir diverses charges statiques, de petits courants sont provoqués à travers le condensateur.

Normalement, ces courants sont trop faibles pour être importants, mais dans votre cas, vous les amplifiez spécifiquement.

La solution consiste à utiliser un câble blindé. Le condensateur d'isolation est alors entre le blindage et tout ce qui se trouve à l'extérieur. Le conducteur central voit une capacité relativement constante au blindage, qui est maintenue à une tension constante par votre circuit.

Si le câble a une tension continue élevée, tout changement de capacité du câble entraînera un écoulement de charge et, par conséquent, un signal. Pour tester cela, déconnectez votre transducteur et voyez si l'effet est toujours présent. Si c'est le cas, votre photodiode est TOUJOURS déconnectée, alors vérifiez qu'elle est sensible à un signal optique. Pour voir ce type de signal en raison d'un changement de capacité dans le câble, il faut une impédance anormalement élevée, donc peut-être que quelque chose n'est pas connecté.

Si tout est connecté et que la photodiode répond aux signaux optiques, vous pouvez essayer

• shunter la photodiode avec une résistance de charge
• colocaliser l'amplificateur avec la photodiode

Ce que vous voyez, ce n'est pas un effet piézoélectrique. Il s'agit d'un effet capacitif dû à la " distorsion " du matériau diélectrique. Pour résoudre le problème, on pourrait essayer de réduire la charge générée par le pliage (cher), ou on peut empêcher la "distorsion" en "enfermant" les paires torsadées à l' intérieur d'un conduit métallique (comme l'EMT), ce qui leur confère rigidité, protection contre coudes et bosses, et un blindage supplémentaire. Le conduit devra, bien entendu, être ancré pour ne pas bouger.