Дорогие дрочеры nuts-ы, уровень отсутствия цензуры сегодня превысит все разумные, и не разумные рамки, по этому, слабонервных читателей прошу немедленно закрыть свой браузер!
Проблематики в Low Level измерениях по сути не так уж и много, и я всю ее так или иначе уже рассматривал на страницах данного блога, но сегодня я к вам пришел не с проблемами, а с их решением.
Многим известен так называемый “паразитный микрофонный эффект”, он присутствует и в кабелях. Мы с вами еще со школы знаем, что если взять и потереть Ебани…Эбонитовую палочку, то образуется заряд.
Привожу иллюстрацию для тех кто плохо учился.
(на картинке изображен процесс трения и создания заряда, а не метод само-удовлетворения, он будет показан позже)
Измерительные концы к прибору часто приходится делать из экранированного кабеля, коаксиала, триаксиала, простых экранированных проводов и т.п., чтобы избежать наводок.
Но по сути своей, любой экранированный кабель, это аналог эбонитовой палочки.
Когда кабель изгибается, слои кабеля трутся друг о друга, и между проводниками накапливается заряд. Так мы приходим к пониманию того, что есть эффект “трибоэлектрики” – любое внешнее воздействие на изгибание, или перемещение(и как результат изгибание), создает заряд. Он успешно создает всплески показаний при электрических измерениях. Этот эффект наиболее ярко выражен.
После него по вкладу в проблематику идет эффект “пьезоэлектрики” – любое компрессионное или декомпрессионное воздействие на кабель вызывает неизбежную поляризацию диэлектрика между экраном и центральной жилой. И как и в прошлом случае, неизбежно образуется заряд.
Настоящие дрочеры, читатели бложика хорошо знают еще и эффект утечки тока по диэлектрику, и знают метод борьбы с ним, а именно применение тефлона(Polytetrafluoroethylene) в качестве изолятора. Но не все знают, что тефлон значительно усиливает трибоэлектрический эффект, и не только потому-что он ссука скользкий! А еще и потому, что он стоит почти в самом верху отрицательного трибоэлектрического ряда, а значит генерирует огромный заряд при трении.
Западная наука нашла полумеру четверть-меру для решения этой проблемы, и тефлоновый диэлектрик начали посыпать графитом, а потом на него класть оплетку. Этот слой в кабелях назвали полупроводящим.
Графит уменьшает эффект трибоэлектрики, но не полностью, т.к. тефлон, это материал на который нихрена не липнет и трение все равно есть.(вспоминаем тефлоновые сковородки типа Tefal). 
Этот класс кабелей назвали малошумящими(low-noise). Их основное назначение на западе – медицина, Low Level измерения и тому подобное:
И этот метод действительно работает!
Но суровых ученых СССР, не стали грузить проблематикой медицины или нежных и няшных изменений, и поставили им куда более сложную задачу: Стране надо было чем-то подключать вибродатчики, постоянно работающие в очень жестких условиях вибрации. А так-же прокладывать защищенные от вибрации кабели в космических и летательных аппаратах, вибро-стендах, КУНГах, ракетах и куче где еще.
Проведя ни один НИОКР, был разработан метод создания на тефлоне слоя проводящего ток фторсилоксанового эластомера, который не просто контактирует с тефлоном, а создает с ним достаточно прочную связь, которая куда прочнее графита. И трение проводника о тефлон значительно минимизируется.
В результате в ОКБ КП(Особое конструкторское бюро кабельной промышленности), была создана серия кабелей АВК(Анти-Вибрационный Кабель). Кабели получились очень удачными.
Примечателен факт, что именно эта серия кабелей с успехом была применена во всех электрометрах МНИПИ.
И так, рассмотрим структуру одного из них.
АВК-6 (Анти-Вибрационный Кабель, разработка №6)
- Центральная жила из 14 посеребрённых медных проволок толщиной 0.08мм.
- Слой проводящего фторсилоксанового эластомера.
- Тефлоновый диэлектрик.
- Слой проводящего фторсилоксанового эластомера.
- Посеребрённая медная оплетка.
- Изоляция из ПВХ.
Внимательный читатель заметит, что в отличии от западных разработок, этот кабель содержит два проводящих фторсилоксановых слоя, исключая трибоэлектрический эффект с обоих сторон диэлектрика. Этот слой сшит с тефлоном настолько хорошо, что отчистить его не легко, надо реально приложить усилия, иначе останутся ошметки.
Вот некоторые его характеристики которые удалось собрать из разных источников:
- Дата начала производства: 1977г.
- Страна изготовитель: СССР до 1991г, после Россия.
- Статус: выпускается.
- Тип: Коаксиальный антивибрационный кабель, по западной классификации ultra-low noise, ultra-low leakage.
- Шумовые характеристики: до 30 мкВ при ускорении 10G и частоте вибрации 40Hz; 250 мкВ при ускорении 40G.
- Максимально допустимое ускорение: повторяющееся 150G, однократно 1500G.
- Испытательное напряжение: 500V при частоте 50Hz, в течении 1 минуты.
- Погонная емкость: до 130pF/м.
- Внешний диаметр: 2.2мм.
- Диапазон рабочих температур: -50…+70°C.
- Устойчивость к сгибанию: 5000 циклов при сгибании на 90° по радиусу 5мм.
- Влажность: до 98% при 35°C.
- Утечка: свыше 3TΩ.
- 95-процентный ресурс: 7000 часов в придельных условиях.
- Сохраняемость: 12 лет.
- Цена: ~6$ с НДС за метр.
Почувствовали всю брутальность разработки? В то время когда ускорение нашего кабеля выйдет на заявленные значения, западный “пациент” подключенный графитовым медикал-грейд кабелем, давно уже превратится в желе стекающее с кресла. 
Я мог-бы еще долго рассказывать о нюансах, но тогда-бы я превратился из практика в теоретика, что само по себе хреновый скиллс. По этому перейдем к натурным испытаниям!!!
Поскольку кабели заявлены как анти-вибрационные, очевидно что для их тестирования нужен вибратор!!! Местный секс-шоп как-раз полон такими испытательными устройствами лоу-кост класса.
Первый тест будет состоять в том, что вибратор будет приматываться скотчем к кабелю, и создавать тестовые вибрационные условия. Генерируемый ток будет конвертироваться в напряжение блоком электрометрического усилителя в электрометре Keysight B2985A, а затем анализироваться на осциллографе.
- Сначала посмотрим как ведет себя обычный RG-316 с тефлоновым диэлектриком. Цена 3$ за метр.
Получаем не много не мало размах в 303 мВ, что соответствует генерируемому току 300фА, запомним это значение.
- Теперь перейдем к лидеру рынка электрометрии Keithley и его лоу-нойз триаксиального кабеля 7078-TRX-5. Цена 225$ за 1.5 метра.
Он показывает значительное ослабление тока при вибрации, до 76фА, что меньше в 4 раза чем кабель без графита.
- Keysight, которые вошли в этот рынок совсем не давно, любезно положили мне в комплект к прибору свой кабель 16494A-001. Цена 264$ за 1.5 метра.
Он неожиданно для меня, показал лучшие характеристики, 51фА, что почти в 6 раз лучше чем кабель без графита.
- Ну а теперь совковый триаксиал на основе кабеля АВК-6 из комплекта МНИПИшного электрометра. (второй экран сделан из обычной плетенки ПМЛ). Цена 6.7$ за 1 метр.
Ток настолько мал, что достоверно измерить его невозможно, предположительно он составил 6фА, что предположительно в 50 раз лучше чем кабель без графита.
Другими словами, все лоу-нойз кабели показывают улучшения по сравнению с кабелем без графита, на частоте около 100 Гц. А это значит что микрофонный эффект от вибрараций тестового стенда с такими кабелями, будет менее выражен. Как пример, могу привести вибрации от систем охлаждения, работающих рядом динамиков и т.п.
Но эти измерения показывают еще и большую долю пьезоэлектрики.
А вот если к примеру шаловливые ручки решили покрутить кабель в руках, или случайно задели кабель в процессе работы, то на первый план выйдет трибоэлектрика, уровень тока которой будет куда выше.
Проведем тест с перегибом кабеля, как показано в книжке Кейтликов, чтобы оценить трибоэлектрику.
Переключим электрометр на более грубый диапазон 20 пА, а ослик на сотни милливольт и развертку на секунды и посмотрим что получится:
- Keithley 7078-TRX-5.
- Keysight 16494A-001.
- АВК-6.
Как видно, ситуация схожа, лидер рынка Keithley делает низкокачественный продукт, Keysight справляется чуть лучше, но на голову впереди идет АВК-6, не смотря на то что его цена составляет всего 6-7$ за метр.
Если мы говорим о лоу-левел межерменте, важна так-же утечка, а она у АВК-6 составила 12 фА при тестовом напряжении 100В.
Резюме:
Из всех приведенных выше кабелей, только отечественный АВК-6 на самом деле является лоу-нойз кабелем.
Я планировал сравнить в рамках этого материала еще и утечки и емкости других кабелей, но по сумме этих характеристик и по цене, я для себя выбираю только наш отечественный АВК-6. К тому-же материал и так довольно большой. И на самом-то деле остальное уже не так важно.
А вот когда мне приедет бухта нового АВК-6, я напишу продолжение.