[发明专利]用于产生非热的大气压等离子体的设备和用于压电变压器的频率调节的方法

说明书

本发明涉及一种用于产生非热的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），所述操控电路被设计为：将具有操控频率的交变电压作为输入电压施加到所述压电变压器（1）上；和场探头（15），所述场探头被设计为：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）被设计为：在考虑所述场探头（15）的测量结果的情况下使所述操控频率适配，使得所述场强最大化。根据另一方面，本发明涉及一种用于压电变压器的频率调节的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于产生非热的大气压等离子体的设备以及一种用于压电变压器的频率调节的方法。

背景技术

压电变压器、尤其Rosen型压电变压器可以被用于产生等离子体。在等离子体生成中，当以与变压器的串联谐振频率一致的频率来操控压电变压器时，实现了最大的效率。然而，串联谐振频率不是恒定的，而是取决于不同的参数。如果在变压器的输出侧的端侧上点燃等离子体，则该等离子体作为负荷与变压器共同起作用并且在此影响变压器的阻抗。由此导致串联谐振相对于变压器在空转时的运行的偏移，在所述空转中，所施加的电压不足以点燃等离子体。工作环境、例如所使用的过程气体或者变压器的温度也影响串联谐振频率。

此外，施加在变压器上的输入电压也可能影响串联谐振频率。因此，为了找到导致最大的输出电压的相应的串联谐振频率，需要构件的信息。

因为压电变压器被设计用于点燃等离子体，所以不能在变压器的输出侧上截取电压，以便以此方式造成输出电压的最大化。在此，电压或者可能会借助于施加到输出侧上的刚性的焊接连接或者可能会借助于压紧到输出侧上的能导电的橡胶来截取。输出电压的截取会抑制变压器的振荡并且因此降低高压。还会导致在进行截取的导线上的等离子体点燃的危险。

DE 10 2013 103 159 A1提出，使用被施加到压电变压器上的输入信号从而调节压电变压器并且以此方式找到最优的工作频率。在此，需要分析输入信号的相位信息。这样的解决方案包含着不小的电路技术花费。此外，这样的解决方案仅适合于正弦形的输入信号。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种用于产生非热的大气压等离子体的改进的设备。本发明的另一任务是说明一种用于压电变压器的频率调节的改进的方法。

这些任务通过独立权利要求的主题来解决。

提出一种用于产生非热的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。操控电路被设计为：将具有操控频率的交变电压作为输入电压施加到压电变压器上。场探头被设计为：测量由压电变压器产生的电场的场强。操控电路被设计为：在考虑场探头的测量结果的情况下使操控频率适配，使得场强最大化。

由压电变压器产生的电场的场强的最大化与在压电变压器的输出区域产生的电压的最大化是同义的。

所述设备使用高的电场强，所述高的电场强在压电变压器的输出区域的环境下产生。可以对该场强进行测定，而在此变压器的工作没有受到在变压器的输出区域对功率的截取影响。尤其是，可以对该场强进行测定，而没有因此抑制压电变压器的振荡。

由场探头所测量的信号可以与在压电变压器的输出区域中产生的电压成比例。因此，可以省去费事的输入侧的阻抗测量和/或相位测量。由此可以简化用于变压器的频率调节的电路。

此外，可以与输入电压的信号形状无关地应用借助于电场强的测量来进行的频率适配。例如并不需要输入电压是正弦信号。更确切地说，输入电压可以是任何周期性的信号，例如输入电压可以涉及矩形信号或者三角形信号。

场探头可以集成到用于产生非热的大气压等离子体的设备的壳体中。场探头可以紧挨着压电变压器地布置。例如，在压电变压器和场探头之间的间距可以小于5cm。优选地，在压电变压器和场探头之间的间距可以小于1cm。在场探头和压电变压器之间可以留有间隙。