阅读说明：本技术 一种等离子体射流装置 (Plasma jet device ) 是由 邵飞帆 段倩倩 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种等离子体射流装置,包括外壳,其中,外壳内安装有波导管和内导管,波导管的一端与微波电源连接,内导管与波导管之间设有腔体,腔体上开设有可关闭和开启的进气口,外壳上开设有与内导管导通的喷口,喷口处设置有可伸缩移动的金属片,金属片与温度传感器相接触,温度传感器与控制器连接,控制器还分别与电源和报警器连接。与现有技术相比,本发明利用等离子体射流大小与电源输出功率大小呈正相关的关系,通过设置可伸缩移动的金属片、温度传感器和控制器,能够计算得到等离子体射流通量,并以此自动调节电源的输出功率大小,从而实现自主调节等离子体射流大小的目的,且能保证输出等离子体射流的稳定性。(The invention relates to a plasma jet device, which comprises a shell, wherein a waveguide tube and an inner guide tube are arranged in the shell, one end of the waveguide tube is connected with a microwave power supply, a cavity is arranged between the inner guide tube and the waveguide tube, an air inlet which can be closed and opened is arranged on the cavity, a nozzle communicated with the inner guide tube is arranged on the shell, a metal sheet which can stretch and move is arranged at the nozzle, the metal sheet is contacted with a temperature sensor, the temperature sensor is connected with a controller, and the controller is also connected with the power supply and an alarm respectively. Compared with the prior art, the invention utilizes the positive correlation between the plasma jet size and the power output power size, can calculate the plasma jet flux by arranging the metal sheet which can stretch and move, the temperature sensor and the controller, and automatically adjusts the output power size of the power, thereby realizing the purpose of automatically adjusting the plasma jet size and ensuring the stability of the output plasma jet.)

一种等离子体射流装置

技术领域

本发明涉及等离子体发生领域，尤其是涉及一种等离子体射流装置。

背景技术

等离子体是气体分子在获取能量后部分地或完全电离，最终达到等离子态。处于等离子态的气体呈准电中性，即在宏观时空尺度条件下，具有等量异号电荷。大气压等离子体射流技术所产生的等离子体温度低，并且活性物浓度高，因此在材料改性、灭菌、环境保护等方面应用甚广。

目前的等离子体射流装置大多采用人工方式来调节射流大小，无法根据需要自动调节射流大小，导致输出的射流并不稳定，不利于等离子体的有效应用。

发明内容

本发明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能够自动调节射流大小、输出稳定射流的等离子体射流装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种等离子体射流装置，包括外壳，所述外壳内安装有波导管和内导管，所述外壳上开设有与内导管导通的喷口，所述内导管位于波导管的下方，且所述内导管与波导管之间设有腔体，所述腔体开设有可关闭和开启的进气口，所述波导管的一端与微波电源连接，所述喷口处设置有可伸缩移动的金属片，当金属片在初始位置时，所述内导管与金属片完全耦合，所述金属片与温度传感器相接触，所述温度传感器还与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端连接至微波电源。

进一步地，所述金属片上安装有操作杆，所述操作杆的一端设置有手柄，其另一端穿过外壳后安装在金属片上，通过推拉操作杆实现金属片的伸缩移动。

进一步地，所述腔体底部的两侧安装有密封块，所述内导管安装在两个密封块之间。

进一步地，所述控制器的输出端还连接有用于提示等离子体射流通量信息的报警器。

进一步地，所述控制器为可编程芯片。

进一步地，所述喷口开设在外壳的底部。

进一步地，所述进气口开设在腔体的侧面。

进一步地，所述温度传感器为单线数字温度传感器，具体为DS18B20温度传感器。

进一步地，所述外壳为石英外壳。

本发明的工作原理为：通过推动操作杆，使金属片伸出，当等离子体通过时，会有部分的粒子轰击在金属片上，使金属片产生一定的温度，利用温度传感器探测金属片的温度，并将测得的温度由模拟信号转为数字信号，以传输给控制器，由控制器根据测得的温度反向推导出轰击在金属片上的粒子数量，由于轰击在金属片上的粒子与整个等离子体射流呈线性关系，因此能够计算出等离子体射流的通量，最后根据等离子体射流的通量大小，对应调整微波电源输出功率的大小，从而控制输出等离子体射流的大小与稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明通过设置可伸缩移动的金属片、温度传感器和控制器，根据探测的金属片温度反向推测等离子体射流的通量大小，从而自动调整微波电源输出功率的大小，以实现自主调节输出稳定等离子体射流的目的。

二、本发明采用单线数字温度传感器，能够准确快速地探测到金属片温度，采用可编程芯片进行等离子体射流通量计算和电源输出功率控制，同时配合报警器，能够可靠地调节等离子体射流大小、有效地对当前等离子体射流信息进行提示。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明的工作原理连接示意图；

图3为本发明的工作原理流程示意图；

图中标记说明：

1、外壳，2、波导管，3，进气口，4、喷口，5、密封块，6、内导管，7、金属片，8、温度传感器，9、操作杆，10、控制器，11、报警器，12、微波电源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种等离子体射流装置，包括外壳1，外壳1内安装有波导管2和内导管6，外壳1上开设有与内导管6导通的喷口4，内导管6位于波导管2的下方，且内导管6与波导管2之间设有腔体，腔体开设有可关闭和开启的进气口3，腔体底部的两侧安装有密封块5，内导管6安装在两个密封块5之间；

波导管2的一端与微波电源12连接，喷口4处设置有可伸缩移动的金属片7，当金属片7在初始位置时，内导管6与金属片7完全耦合，金属片7上安装有操作杆9，操作杆9的一端设置有手柄，其另一端穿过外壳1后安装在金属片7上，通过推拉操作杆9，即可实现金属片7的伸缩移动，金属片7上紧贴有温度传感器8。

图2所示为本发明的工作原理连接示意图，其中，温度传感器8与控制器10的输入端连接，以将探测到的金属片7的温度数据传输给控制器10，控制器10的输出端分别连接至微波电源12和报警器11，由控制器10根据金属片7的温度数据反向计算得到等离子体射流的通量，从而输出控制指令给微波电源12和报警器11，以自动调整微波电源12输出功率的大小、自动发出等离子体射流通量信息的报警提示。

如图3所示，控制器10计算得到等离子体射流的通量之后，首先判断该通量值是否位于预设正常范围内，若判断为是，则不输出控制信号给电源，即不调整电源输出功率的大小，若判断为否，则继续判断该通量值是否小于预设低值；

若判断为是，则输出控制信号给电源，以增大电源的输出功率，若判断为否，则继续判断该通量值是否大于预设高值；

若判断为是，则输出控制信号给电源，以减小电源的输出功率。

本实施例中，外壳为石英外壳，电源为输出功率可控的微波电源，控制器采用可编程芯片，温度传感器单线数字温度传感器，具体为DS18B20温度传感器，其采用单总线的接口方式，与控制器连接时仅需通过一条数据线，即可实现控制器与DS18B20的双向通讯，单总线具有经济性好、抗干扰能力强的优点，适合于恶劣环境的现场温度测量；此外，DS18B20的测量范围为-55℃～+125℃，且在-10～+85℃范围内，精度为±0.5℃，分辨率为0.0625℃，表明其测量温度范围宽、测量精度高；DS18B20在使用中不需要任何***元件，多个DS18B20可以并联在一条线上，即可实现多点测温；DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源，因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高；DS18B2内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

本发明利用等离子体射流装置产生的射流大小与其装置电源的功率大小呈正相关的关系，即电源功率越大射流越大、电源功率越小射流越小。以此通过改变电源功率的大小来改变等离子体射流的大小。本发明的实际工作过程为：开启进气口3，使气体从进气口3通入，微波电源将微波通过波导管2传递到腔体内，之后关闭进气口3，结合密封块5的作用，使腔体形成封闭的谐振腔，微波在谐振腔内部形成稳定分布电磁场，局部增强电场引起电离，形成等离子体，等离子体从内导管6中射流。为了调节等离子体射流的通量，将操作杆9往外壳1的内部推动，使金属片7伸出，此时射流中的部分粒子会轰击在金属片7上，从而产生热量。温度传感器8紧贴在金属片7上，由于金属片温度变化的范围比较小，所以要采用精确的、灵敏度高的温度传感器。温度传感器8将所得的温度信息传给控制器10，由控制器10根据此时得到的温度信息与时间的关系判断出此时等离子体射流的通量，并以此通过预先设定好的程序来调整微波电源的输出功率，从而达到控制等离子体射流通量的目的，若当前等离子体射流通量超过预设限值，则输出控制信号给报警器，以发出等离子体射流通量超限的报警提示。经过调整过后，若等离子体射流通量达到了所需通量时，根据预先设定的程序，输出控制信号给报警器，以发出等离子体射流通量满足需要的报警提示。此时拉回操作杆9，使金属片7回到初始位置，恢复与内导管6之间完全耦合的状态，避免对下一步的等离子体射流产生任何影响。