产生非热大气压等离子体的设备和运行压电变压器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于产生非热大气压等离子体的设备，其具有：压电变压器(1)；操控电路(11)，所述操控电路设计用于，将输入信号施加到压电变压器(1)上；和场探头(12)，所述场探头构成用于，在测量点处测量由压电变压器(1)产生的电场的场强，其中操控电路(11)构成用于，在考虑场探头(12)的测量结果的情况下调整输入信号。根据另一方面，本发明专利技术涉及一种用于运行压电变压器(1)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产生非热大气压等离子体的设备和运行压电变压器的方法
本专利技术涉及一种用于产生非热大气压等离子体的设备以及一种用于运行压电变压器的方法。
技术介绍
压电变压器，尤其是Rosen型变压器可用于产生等离子体。在生成等离子体时，当以与变压器的串联谐振频率或并联谐振频率相对应的频率来操控压电变压器时，实现高的效率。然而，串联谐振频率和并联谐振频率不是恒定的，而是与各种参数相关。如果在变压器的输出侧的端侧上对等离子体点火，那么所述等离子体作为负载与变压器共同作用，并且在此影响变压器的阻抗。由此，出现串联谐振和并联谐振相对于变压器在空转中的运行的偏移，在所述空转中，施加的电压不足以对等离子体点火。工作环境，例如所使用的工艺气体，变压器的温度或附加的或变换的外部负载的存在影响串联谐振频率和并联谐振频率。此外，施加到变压器上的输入信号也可能影响串联谐振频率和并联谐振频率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，提供一种用于产生非热大气压等离子体的改进的设备。本专利技术的另一目的是，提出一种用于运行压电变压器的改进的方法。所述目的通过独立权利要求的主题来实现。提出一种用于产生非热大气压等离子体的设备，所述设备具有压电变压器、操控电路和场探头，所述操控电路设计用于将输入信号施加到压电变压器上，所述场探头构成用于，在测量点处，优选在至少两个测量点处测量由压电变压器产生的电场的场强。操控电路构成用于，在考虑场探头的测量结果的情况下调整输入信号。通过在至少两个测量点处测量场强，可以确定在不同位置处的局部场强。设备可以与之相应地实现，测量由变压器产生的电场的空间变化曲线。尤其设备可以实现，确定场强达到其最大值的地点。所述地点对于等离子体点火的类型是重要的。如果场强的最大值位于变压器的输出侧的端侧上或者位于变压器前方，那么在输出侧的端侧处对等离子体点火。如果场强的最大值然而位于变压器的输出区域中并且距变压器的输出侧的端侧一定间距，那么出现沿着输出区域的棱边的等离子体点火。在棱边处的等离子体点火可能造成变压器的巨大的机械负荷并且引起裂纹形成。裂纹可能损坏变压器。因此，施加到变压器上的输入信号应当根据可能性调整为，使得场强中的最大值不在变压器的输出区域中构成。所述设备使用高的电场强度，所述高的电场强度在压电变压器的输出区域的周围环境中产生。可以对所述场强进行测量，而在此变压器的工作不受在变压器的输出区域中直接地、在负载侧截取功率影响。尤其，可以进行场强的测量，而不会由此衰减压电变压器的振荡。场探头可以集成到用于产生非热大气压等离子体的设备的壳体中。场探头可以直接靠近压电变压器设置。例如，压电变压器和场探头之间的间距可以小于5cm。优选地，压电变压器和场探头之间的间距可以小于3cm，特别优选小于1.5cm或甚至小于0.75cm。在场探头和压电变压器之间可以留有间隙。所述间隙应当是足够宽的，以便排除在场探头和变压器之间的等离子体点火。场探头越靠近变压器设置，则由场探头测量的参数的空间分辨率可以越好。然而，不应将间距与当前的环境和运行条件相关地选择为过小的，以便排除场探头和变压器之间的电短路和闪络。在具有相对小的空气湿度的环境中，0.75cm或1.5cm的间距足以可靠地排除闪络。然而如果存在相对高的空气湿度，那么应当使用如下设备，所述设备在场探头和变压器之间具有1.5cm至3cm的间距。以类似的方式也影响其他参数，例如工艺介质或工艺介质的点火能力、适合的间距的选择。场探头构成用于，借助于至少一个测量点确定场强。优选地，场探头构成用于，在多于两个测量点处确定场强。特别优选地，测量点的数量可以位于5和50之间，更特别优选地位于8和30之间。测量点的数量越大，测量的分辨率就可以是越好的。操控电路可以构成用于，在考虑场探头的测量结果的情况下调整输入信号的频率。尤其可以将输入信号的频率设定为变压器的当前的串联谐振频率或当前的并联谐振频率。在此，当前的串联谐振频率和/或当前的并联谐振频率可以从场探头的测量结果中确定。操控电路可以构成用于，在考虑场探头的测量结果的情况下将输入信号调整成，使得输入信号的频率对应于压电变压器的串联谐振频率或者输入信号的频率对应于压电变压器的并联谐振频率。这能够实现操控信号或输入信号的实时调控。这随后能够实现变压器的更有效率的运行、更少的损耗和更小的机械负载。由此，构件的能量需求降低并且使用寿命升高。操控电路然而也可以构成用于，对于频率替选地或补充地调整输入信号的其他参数，例如形状、功率、输入电压、输入电流强度和/或相位。操控电路可以构成用于，在考虑场探头的测量结果的情况下将输入信号调整成，使得在由压电变压器产生的电场的场强中的最大值在压电变压器的输出侧的端侧上构成或在压电变压器的输出侧的端侧前方在背离压电变压器的半空间中构成。以这种方式可以避免沿着输出区域的棱边的等离子体点火，所述等离子体点火否则会损坏变压器。场探头可以具有基底，所述基底具有绝缘材料。场探头可以具有彼此分离的金属化部，所述金属化部形成优选至少两个测量点。基底可以是电路板。基底可以是单层的或多层的。金属化部例如可以是圆形的或矩形的。由压电变压器产生的交变电场可以在金属化部中产生交变电压。交变电压可以被测量以确定场强。场探头可以具有金属面，其中设备构成用于，通过测量金属面和相应的测量点之间的电压来确定在每个测量点处的场强。以这种方式可以得到稳定的测量信号。在各个测量点之间的局部差异在此可以良好地识别。金属面可以形成框架。金属面和金属化部可以设置在基底的下侧上，所述下侧背离压电变压器，以便避免对着金属面或金属化部的等离子体点火。替选地，金属化部可以设置在多层基底之内，其中向外设置有绝缘层。附加地，至少一个无源组件可以集成到基底中。替选地或补充地，至少一个无源组件和/或有源组件可以设置在基底的表面上。操控电路可以完全地或部分地通过一个或多个无源组件和/或一个或多个有源组件构成，所述无源组件集成到基底中或者设置在基底的表面上，所述有源组件设置在基底的表面上。通过将组件集成到基底中或将组件设置在基底的表面上，可以实现设备的紧凑的构造方式。在关于微型化的常见要求方面，这种紧凑的构造方式是有利的。场探头可以具有至少三个彼此分离的金属化部，所述金属化部各自形成测量点，其中至少三个金属化部成一排地设置。场探头可以设置为，使得所述排平行于压电变压器设置。所述设备还可以具有用于对由场探头检测的测量值进行继续处理的评估电子装置。评估电子装置可以与操控电路连接。评估电子装置可以具有信号调节器和信号处理单元。评估电子装置也可以完全地或部分地经由软件解决方案来实现，这也适用于信号的继续处理和操控电路及其功能。操控电路可以构成用于，将施加到压电变压器上的输入信号传输给评估电子装置，其中评估电子装置构成用于，从由场探头检测的测量值中确定由压电变压器确定的输出信号，并且其中评估电子装置构成用于，将输入信号与输出信号比较。在将输入信号与输出信号比较时，可以观察信号的电压和/或信号的电流强度和/或信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生非热大气压等离子体的设备，所述设备具有：/n压电变压器(1)；/n操控电路(11)，所述操控电路设计用于，将输入信号施加到所述压电变压器(1)上；和/n场探头(12)，所述场探头构成用于，在测量点处测量由所述压电变压器(1)产生的电场的场强，/n其中所述操控电路(11)构成用于，在考虑所述场探头(12)的测量结果的情况下调整所述输入信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180314 DE 102018105895.01.一种用于产生非热大气压等离子体的设备，所述设备具有：
压电变压器(1)；
操控电路(11)，所述操控电路设计用于，将输入信号施加到所述压电变压器(1)上；和
场探头(12)，所述场探头构成用于，在测量点处测量由所述压电变压器(1)产生的电场的场强，
其中所述操控电路(11)构成用于，在考虑所述场探头(12)的测量结果的情况下调整所述输入信号。


2.根据上一项权利要求所述的设备，
其中所述场探头(12)构成用于，在至少两个测量点处测量由所述压电变压器(1)产生的电场的场强。


3.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述操控电路(11)构成用于，在考虑所述场探头(12)的测量结果的情况下调整所述输入信号的频率。


4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述操控电路(11)构成用于，在考虑所述场探头(12)的测量结果的情况下调整所述输入信号的电压、所述输入信号的电流强度、所述输入信号的相位和/或所述输入信号的信号形状。


5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述操控电路(11)构成用于，在考虑所述场探头(12)的测量结果的情况下调整所述输入信号，使得所述输入信号的频率对应于所述压电变压器(1)的串联谐振频率或者所述输入信号的频率对应于所述压电变压器(1)的并联谐振频率。


6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述操控电路(11)构成用于，在考虑所述场探头(12)的测量结果的情况下调整所述输入信号，使得由所述压电变压器(1)产生的电场的场强中的最大值在所述压电变压器(1)的输出侧的端侧(10)处构成，或在所述压电变压器(1)的输出侧的端侧(10)前方在背离所述压电变压器(1)的半空间中构成。


7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述场探头(12)具有基底(16)，所述基底具有绝缘材料，并且其中所述场探头(12)具有彼此分离的金属化部(17)，所述金属化部形成至少两个测量点。


8.根据上一项权利要求所述的设备，
其中所述场探头(12)具有金属面(18)，并且其中所述设备构成用于，通过测量在所述金属面(18)和相应的测量点之间的电压确定在每个测量点处的场强。


9.根据权利要求7或8所述的设备，
其中至少一个无源组件(19)集成到所述基底(16)中，
和/或
其中至少一个无源组件(20)和/或有源组件(21)设置在所述基底(16)的表面上。


10.根据上一项权利要求所述的设备，
其中所述操控电路(11)完全地或部分地通过一个或多个无源组件(19，20)和/或一个或多个有源组件(21)构成，所述无源组件集成到所述基底(16)中或者设置在所述基底(16)的表面上，所述有源组件设置在所述基底(16)的表面上。


11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述场探头(12)具有至少三个彼此分离的金属化部(17)，所述金属化部各自形成测量点，并且
其中所述至少三个金属化部(17)成一排地设置。


12.根据上一项权利要求所述的设备，
其中所述场探头(12)设置成，使得所述排平行于所述压电变压器(1)设置。


13.根据上述权利要求中任一项所述的设备，
所述设备还具有评估电子装置(13)，所述评估电子装置用于继续处理由所述场探头(12)检测的测量值，
其中所述评估电子装置(13)与所述操控电路(11)连接。


14.根据上一项权利要求所述的设备，
其中所述操控电路(11)构成用于，将施加到所述压电变压器(1)上的输入信号传输到所述评估电子装置(13)上，
其中所述评估电子装置(13)构成用于，从由所述场探头(12)检测的测量值中确定由所述压电变压器(1)确定的输出信号，并且
其中所述评估电子装置(13)构成用于，将所述输入信号与所述输出信号比较。


15.根据上一项权利要求所述的设备，
其中在将所述输入信号与所述输出信号比较时，考虑所述信号的电压和/或所述信号的电流强度和/或所述信号的阻抗和/或频率和/或所述信号的相位。


16.根据权利要求14或15所述的设备，
其中在将所述输入信号与所述输出信号比较时，确定所述压电变压器(1)的并联谐振频率和/或串联谐振频率。


17.根据权利要求13至16中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈兰·米什科维奇，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE