本实用新型专利技术涉及一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置，包括等离子体产生组件、光电转换组件和PID控制组件，所述的PID控制组件分别与等离子体产生组件和光电转换组件电连接，所述的光电转换组件设置于等离子体产生组件的出气口处，用于测量谱线强度并将光信号转变为电信号，所述的PID控制组件包括PID控制器、显示屏以及调节按钮，所述的PID控制器用于计算标准电离电压，所述的调节按钮用于调节等离子体产生组件内的实际电离电压，所述的显示屏用于显示标准电离电压和实际电离电压，与现有技术相比，本实用新型专利技术具有结构简单、成本低且可反馈调节控制等离子体射流强度等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置
本技术涉及等离子体射流装置，尤其是涉及一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置。
技术介绍
等离子体是指不同于固态、液态、气态的物质的第四物态，由于其产生方便近年来备受关注，产生的等离子体，通常有两个状态，一是由强烈放电产生的热等离子体，气体整体电离较高，如电弧放电；二是在辉光放电或细丝放电等弱放电强度下产生的低温等离子体。等离子体的状态和等离子体内部活性物质的种类，决定其不同的性能和应用。在传统的工业应用中，一般采取在低气压下产生等离子体。典型地，通过调节外部电场和磁场，使能量优先传递给电子而非重粒子，所传递的能量通过电子的碰撞再传给重粒子使其激发电离，从而产生高活性物质。低气压使得电子的平均自由程得到增大，并因此能够获得足够的能量。实践中，使用驱动射频电源，当在一个有限的腔体内产生等离子体之后，再将所产生的等离子体吹出放电腔体，从而形成等离子体射流。气体在腔体内部电离时会激发出发光物质，即形成了原子跃迁，原子或分子、离子总是力图使自己的能量状态处于基态上，被激发到高能级后的粒子，力图回到基态上去，与此同时放出激发时所吸收的能量，在这里是以光的形式将能量辐射出来。调节电源电压可以得到所需要的合适的某种元素的特征粒子数，而光谱仪以及光传感器可以得到特征粒子数，并将光信号转换为电信号。常规的等离子体射流产生装置结构复杂、成本高昂且调整等离子体射流的手段有限；而且，并不能自主调节电源功率使得内部电离的强度大小可控从而控制所喷出的电离气体的基态原子数。<br>
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、成本低廉，且能够方便通过反馈调节控制电源的等离子体射流装置，根据喷出气体发光物质的光信号转换为电信号，并反馈调节电源电压改变等离子射流体放电的气体电离强度，从而控制得到所需要的某种元素的特征粒子数，即所需电离的基态原子浓度。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置，包括等离子体产生组件、光电转换组件和PID控制组件，所述的PID控制组件分别与等离子体产生组件和光电转换组件电连接，所述的光电转换组件设置于等离子体产生组件的出气口处，用于测量谱线强度并将光信号转变为电信号，所述的PID控制组件包括PID控制器、显示屏以及调节按钮，所述的PID控制器用于计算标准电离电压，所述的调节按钮用于调节等离子体产生组件内的实际电离电压，所述的显示屏用于显示标准电离电压和实际电离电压；该装置工作时，所述的等离子体产生组件产生电离气体从出气口(9)喷出，所述的光电转换组件测量喷出电离气体的谱线强度并将光信号转化为电信号后，输入PID控制器，所述的PID控制器计算标准电离电压并获取等离子体产生组件内的实际电离电压后，通过显示屏显示，调节调节按钮将实际电离电压调整为标准电离电压，重复多次后，当谱线强度值与设定谱线强度值之差在误差范围内时，完成反馈调节。进一步地，所述的光电转换组件包括相互连接的光谱仪和光电传感器，所述的光谱仪用于测量谱线强度，所述的光电传感器与PID控制器连接，用于将光信号转换为电信号后输入PID控制器。进一步地，所述的等离子体产生组件包括依次连接形成电离内腔的绝缘后盖、侧壁电极和绝缘前盖以及分别设置于电离内腔内的射频驱动电源和与电离内腔同轴的针电极，电力内腔能隔绝外界物质对内部的影响，所述的射频驱动电源与PID控制器连接，分别为针电极提供高电压，为侧壁电极提供低电压，所述的侧壁电极上设置进气管，所述的绝缘前盖上设置出气口，允许工业气体进入，在电离内腔进行实现电离产生等离子射流。更进一步地，所述的射频驱动电源固定设置于绝缘后盖上，所述的针电极包括呈圆柱体或长方体的尾部和呈针状或漏斗状的尖锐头部，所述的尾部设置于射频驱动电源上，所述的尖锐头部设置于靠近出气口处，尖锐头部可以使得端点处形成局部高电场强度，提高电离效率。所述的等离子体产生组件还包括穿过绝缘后盖的导体管，所述的导体管一端与PID控制器连接，另一端与射频驱动电源连接。更进一步地，所述的绝缘前盖设置两块，分别包括与侧壁电极固定连接外壳和设置于外壳内的绝缘挡板，所述的绝缘挡板与外壳之间设有滑轨，所述的绝缘挡板沿滑轨移动调节出气口的大小。更进一步地，所述的绝缘前盖设置两块，分别包括与侧壁电极固定连接外壳和设置于外壳内的绝缘挡板，所述的绝缘挡板与外壳之间设有滑轨，两块绝缘挡板沿滑轨移动调节出气口的大小，可自由调节等离子体输出的快慢。更进一步地，所述的绝缘后盖为聚四氟乙烯绝缘后盖，所述的绝缘前盖为石英绝缘前盖或三氧化二铝绝缘前盖，聚四氟乙烯绝缘后盖绝缘性好，而且具有耐高低温、耐腐蚀、高绝缘等多种优良特性，石英绝缘前盖的绝缘性好，且耐磨损和抗氧化能力更强，三氧化二铝绝缘前盖电阻率高，具有良好的绝缘性能，所述的导体管为铜导体管或铝导体管，所述的针电极为钨电极或铜电极，所述的侧壁电极为铜电极，铜电极或钨电极耐高温、耐电弧烧蚀且强度高、比重大，导电导热性好，易于加工。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1)本技术利用对应元素的谱线强度和原子浓度以及等离子体射流强度和电压之间的关系，通过设置光谱仪、光电传感器和PID控制器，根据对应元素的光谱强度实现对电压和等离子体射流强度的控制，从而得到该对应元素设定的原子浓度，方便控制地产生各种不同性能和应用的等离子体；2)本技术使用PID控制器进行反馈调节，其原理简单、使用方便，具有很强的适应性和鲁棒性，其控制品质对本空对象的变化不敏感，适用于环境恶劣的工业生产现场，增强系统可靠性，且长期应用过程中，对PID算法缺陷可以进行改良，根据不同条件的需求进行算法变动，较为灵活；3)本技术利用PID控制器，根据由谱线强度转化的电信号来计算得到电压值，并根据此电压值调节射频驱动电源的电压值，调节时只需要对两个电压值进行比较就可知道本次调节是否完成，使用方便，实用性强；4)本技术利用推导得出的谱线强度与原子浓度之间的关系式，通过设置光谱仪直接测得对应元素的谱线强度，在调节过程中，可直接通过计算光谱仪所测谱线强度与设定谱线强度之间的误差，来判断是否可以结束调节，使用简单方便；5)本技术的装置结构简单，且光电传感器、光谱仪和PID控制器均为常规元器件，成本低。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为绝缘前盖的结构示意图；图3为进气管的结构示意图；图4为等离子体产生组件结构示意图。其中，1、PID控制组件，2、绝缘后盖，3、导体管，4、射频驱动电源，5、针电极，6、侧壁电极，7、进气管，8、绝缘前盖，9、出气口，10、光谱仪，11、光电传感器，12、滑轨。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例：如图1所示，本技术提供一种通过反馈环节控制电源的等离子体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置，其特征在于，包括等离子体产生组件、光电转换组件和PID控制组件(1)，所述的PID控制组件(1)分别与等离子体产生组件和光电转换组件电连接，所述的光电转换组件设置于等离子体产生组件的出气口(9)处，用于测量谱线强度并将光信号转变为电信号，所述的PID控制组件(1)包括PID控制器、显示屏以及调节按钮，所述的PID控制器用于计算标准电离电压，所述的调节按钮用于调节等离子体产生组件内的实际电离电压，所述的显示屏用于显示标准电离电压和实际电离电压。/n
【技术特征摘要】
1.一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置，其特征在于，包括等离子体产生组件、光电转换组件和PID控制组件(1)，所述的PID控制组件(1)分别与等离子体产生组件和光电转换组件电连接，所述的光电转换组件设置于等离子体产生组件的出气口(9)处，用于测量谱线强度并将光信号转变为电信号，所述的PID控制组件(1)包括PID控制器、显示屏以及调节按钮，所述的PID控制器用于计算标准电离电压，所述的调节按钮用于调节等离子体产生组件内的实际电离电压，所述的显示屏用于显示标准电离电压和实际电离电压。
2.根据权利要求1所述的一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置，其特征在于，所述的光电转换组件包括相互连接的光谱仪(10)和光电传感器(11)，所述的光谱仪(10)为拉曼光谱仪，用于测量谱线强度，所述的光电传感器(11)与PID控制器连接，用于将光信号转换为电信号后输入PID控制器。
3.根据权利要求1所述的一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置，其特征在于，所述的等离子体产生组件包括依次连接形成电离内腔的绝缘后盖(2)、侧壁电极(6)和绝缘前盖(8)以及分别设置于电离内腔内的射频驱动电源(4)和与电离内腔同轴的针电极(5)，所述的射频驱动电源(4)与PID控制器连接，分别为针电极(5)提供高电压，为侧壁电极(6)提供低电压，所述的侧壁电极(6)上设置进气管(7)，所述的绝缘前盖(8)上设置出气口(9)。
4.根据权利要求3所述的一种通过反馈环节控制电源的等离子体射流装置，其特征在于，所述的射频驱动电源(4)固定设置于绝缘后盖...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷炜宏，李国强，段倩倩，胡兴，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：新型
国别省市：上海;31
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