DE8030874U1

DE8030874U1 - Hochspannungsgerät zur optischen Analyse von Koronaentladungen

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Publication number: DE8030874U1
Application number: DE8030874U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Publication date: 1981-06-19

Description

Hochspannungsgerät zur optischen Analyse von Koronaentladungen

Eine Koronaentladung ist eine stromschwache elektrische Gasentladung, die an hochspannungsführenden Elektroden auftreten kann, wenn die vorhandene elektrische Feldstärke ausreicht, um die umgebende Luft zu ionisieren. Die elektrische Entladung erfolgt zu einer Gegenelektrode, der Erde oder einer gegenpoligen Leitung.

Im allgemeinen sind Koronaentladungen unerwünscht, da mit ihnen ein Verlust an elektrischer Energie verbunden ist.

In einigen Anwendungsfallen jedoch kann die Korona herangezogen werden, um nach entsprechender Analyse bestimmte Aussagen über das hochspannungsführende Objekt zu ermöglichen.

Die wohl am weitesten verbreitete und bekannte Anwendung ist das Sichtbarmachen der Korona von Fingerspitzen. Dieses früher vor allem im Bereich der Parapsychologie vielfach benutzte Verfahren zur angeblichen Sichtbarmachung der menschlichen "Aura" ist unter Begriffen wie "Kirlian-Fotografie", "Elektronografie" usw. bekannt geworden.

Von verschiedensten Seiten durchgeführte umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß diese Erscheinungen im allgemeinen durchwegs physikalisch erklärbar sind. Die Vielzahl der beteiligten Parameter läßt es jedoch bisher kaum zu, eindeutige Zusammenhänge zu erkennen. Dennoch laufen vielerorts Bemühungen, dieses Verfahren so weiterzuentwickeln, daß es für ernsthafte medizinische Anwendungen in Frage kommen könnte.

Eine weitere technische Anwendungsmöglichkeit bietet die Werkstoffprüfung. Materialveränderungen, z.B. feinste Risse, führen aufgrund der dabei entstehenden Kanten und Spitzen beim Anlegen einer Hochspannung zu örtlich sehr hohen elektrischen Feldstärken, die Koronaentladungen zur Folge haben. Mit geeigneten Auswertemethoden können auf diese Weise Materialveränderungen festgestellt werden.

Voraussetzung für eine einwandfreie Analyse einer Koronaentladung ist ein geeignetes Hochspannungsgerät mit einer von störenden Einflüssen weitgehend befreiten Elektrodenanordnung.

Das bisherige Verfahren und das als Gegenstand dieser Anmeldung vorgeschlagene Gerät sollen im folgenden am speziellen Beispiel der "Korona von Fingerspitzen" erläutert und beschrieben werden (Abb. 1 und Abb. 2).

Das bisherige Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß ein Hochspannungsgenerator (1) mit einer Metallplatte (7) verbunden wird, auf die wiederum eine Platte (8) aus isolierendem Material (Dielektrikum) gelegt wird. Berührt man das Dielektrikum mit der Fingerspitze, so wird nach Anlegen einer geeigneten Hochspannung eine Koronaentladung zwischen der Fingerspitze und dem Dielektrikum sichtbar, die bei Versuchen an Luft eine rötlichviolette Färbung hat.

In der Praxis werden anstelle von Metallplatte (7) und Dielektrikum (8) vielfach einseitig kupferkaschierte Hartpapier- oder Epoxyplatten benutzt, wie sie bei der Herstellung von Elektronik-Platinen Verwendung finden.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Korona wegen der Undurchsichtigkeit der Metallelektrode (7) und eventuell auch des Dielektrikums (8) nur von der Seite und auch nur teilweise betrachtet werden kann. Deshalb ist es all-

gemein üblich geworden, das Verfahren im Dunkeln zu betreiben

|t und zwischen Fingerspitzen und Dielektrikum einen lichtempfind-

f: liehen Film (9) zu legen. Die Belichtung dieses Films, durch die

Ii. hindurchgehende Hochspannungsentladung erzeugt ein Bild der ge-

|i samten Korona. Der Film wirkt hierbei als zusätzliches Dielektri-

j$ kum. Bei geringen Spannungen ist er auch als alleiniges Dielek-

f. trikum verwendbar und wird direkt auf die Metallplatte (7) ge-

[i; legt. Hiermit lassen sich brillante Schwarzweiß- und Farbnega-

I; tive sowie -dias und -fotos herstellen.

Die erzielten Ergebnisse sind jedoch stark von der Art des verwendeten Filmmaterials abhängig. Durch die Hochspannungsentladung treten in der Schicht des Films chemische Veränderungen auf, die durch den unmittelbaren Kontakt mit den Fingerspitzen noch gefördert werden. Schwitzwasser und jegliche Art von Verunreinigungen der Haut oder des Filmes machen sich in einer Verfälschung der Ergebnisse bemerkbar.

Es wirkt sich weiterhin sehr nachteilig aus, daß dieses Verfahren nur für einzelne Aufnahmen anwendbar ist. Zeitlich schnell aufeinanderfolgende Bilder oder Filmaufnahmen sind ohne Veränderungen der Geometrie (Abheben und erneutes Auflegen der Finger) nicht möglich.

'£ Das dieser Anmeldung zugrundeliegende Gerät ist mit einer neu-■'': artigen Elektrode ausgerüstet, die alle genannten Nachteile ausi^;' schließt:

Statt der Metallplatte (7) und des darauf gelegten Dielektrikums (8) wird eine Glasplatte (2) verwendet, die auf einer Seite mit einer dauerhaften, transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist. Platten dieser Art werden zur Herstellung von LCD-Displays z.B. in Uhren und digitalen Meßgeräten verwendet. Die meist aus aufgedampften Indiumoxid bestehende Schicht ist nur wenige Tausendstel Millimeter dick, weitgehend kratz-

fest und nahezu vollkommen transparent. Die elektrische Kontaktierung der Schicht erfolgt durch Löten oder durch elektrisch leitfähige Harze oder Kleber.

Zur Vermeidung von lokalen Potentialspitzen wird die Schicht
mit einer geschlossenen, den Rand der gesamten Platte umfassenden Kontaktierung versehen, die mit dem Hochspannungsgenerator verbunden wird.

Die Glaselektrode wird in einem aus Isoliermaterial gefertigten Rahmen (4) gefaßt und vorzugsweise direkt auf das Gehäuse des Hochspannungsgenerators (1) senkrecht stehend montiert.
Dadurch können Funkenüberschläge infolge mangelnder Isolation und unnötig langer Zuleitungen sowie daraus resultierende Undefinierte Spannungsverteilungen vermieden werden.

Der oder die Finger werden über eine Metallspange (10) mit dem zweiten Pol des Generators verbunden. Damit sind die vorhandenen Potentiale definiert.

Mit den Fingerspitzen wird nun die unbeschichtete Seite der
Glaselektrode (2) berührt. Die als Träger für die Schicht verwendete Glasplatte dient gleichzeitig als chemisch neutrales
Dielektrikum. Nach Anlegen einer geeigneten Hochspannung wird die Koronaentladung in der unmittelbaren Umgebung der Fingerspitzen sichtbar und kann von der beschichteten Elektrodenseite aus durch die transparente Schicht hindurch ganzflächig
beobachtet werden.

Diese frontale Betrachtungsmöglichkeit ist bestens geeignet, um die Korona in ihrer Gesamtheit zu beurteilen und zeitliche Veränderungen feststellen zu können.

Die Länge und Intensität der radial nach außen verlaufenden Entladungen können durch die Höhe der Spannung und die Dicke der als Dielektrikum dienenden Glasplatte verändert werden.

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Als Spannungsquellen geeignet sind stromschwache Hochspannungsgeneratoren (1) mit einer Frequenz über 10 kHz. Durch den "Skineffekt" wird ein Eindringen des Stroms in tiefere Körperschichten vermieden. Die Verwendung geringerer Frequenzen kann lebensgefährlich werden. Die angelegte Spannung kann zwischen 10 kV und einigen 100 kV betragen.

Die mit den Fingern berührte unbeschichtete Seite der Glasplatte ist chemisch vollkommen neutral und sehr gut zu reinigen. Dadurch sind Beeinflussungen der Korona durch Verunreinigungen oder chemische Reaktionen zwischen Dielektrikum und Finger ausgeschlossen.

Für die zur Analyse erforderliche Betrachtung oder Registrierung der Korona bieten sich bei diesem Gerät verschiedene Möglichkeiten an. Zur Erzielung bestmöglicher Ergebnisse ist das Gerät in abgedunkelter Umgebung zu betreiben. Die Elektrode wird von der beschichteten Seite aus betrachtet:

- Mit dem bloßen Auge kann die Korona beobachtet und hinsichtlich Intensität und Form einer ersten Beurteilung unterzogen werden.

- Durch Verwendung einer mit der Elektrodenhalterung verbundenen Vergößerungsoptik lassen sich bei visueller Beobachtung bequem Einzelheiten der Korona feststellen.

- Mit fotografischen Apparaten (5) können Einzelaufnahmen der Korona angefertigt werden. Durch Verwendung geeigneter Nahaufnahmevorsätze lassen sich die gewünschten Abbildungsmaßstäbe erzielen. Der Einsatz von Sofortbildkameras ist in diesem Zusammenhang besonders hervorzuheben, da die Ergebnisse unmittelbar zur Verfügung stehen.

- Zur Registrierung einer eventuell zeitlichen Veränderung der Korona können Film- und Videokameras eingesetzt werden.

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Da die Korona im allgemeinen ein lichtschwaches Objekt ist, sind beim Einsatz von Pilinmaterial hochempfindliche Filme und/oder geeignete Restlichtverstärker zu verwenden. Mit Hochgeschwindigkeitsfilmkameras ist eine sehr gute zeitliche Auflösung der Vorgänge zu erreichen. Beim Einsatz von Videokameras kann der geringen Objekthelligkeit entsprechend eine geeignete hochempfindliche Bildröhre verwendet werden. Eine Analyse der Korona läßt sich besonders vorteilhaft durchführen, wenn der zur Aufzeichnung verwendete Video-Recorder mit Zeitlupen- und Standbildwiedergabe ausgestattet ist und zur Betrachtung ein Monitor mit geringer Nachleuchtdauer zur Verfügung steht.

Die genannten Methoden zur Beobachtung und Aufzeichnung der Korona lassen sich besonders einfach und mit einem minimalen Aufwand an Einstellarbeiten an den optischen Systemen anwenden, wenn die Kamera (5) und die Elektrodenhalterung (4) ähn lich einer optischen Bank einander fest zugeordnet sind (6).

Das am Beispiel der "Korona von Fingerspitzen" beschriebene Gerät kann in gleicher Weise zur Korona-Analyse von anderen Gegenständen oder Oberflächen eingesetzt werden.

Claims

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Schutzansprüche

Hochspannungsgerät zur optischen Analyse von Koronaentladungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach Spannung und Frequenz für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneter Hochspannungsgenerator (1) mit einer ebenen Elektrode (2), bestehend aus einer Glasplatte, die auf einer Seite mit einer dauerhaften, transparenten, elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, elektrisch leitend verbunden ist und das zu untersuchende Objekt (3) , das mit dem zweiten Pol des Generators oder der Erde verbunden ist, auf die unbeschichtete Seite dieser Elektrode gelegt wird, so daß nach Anlegen der Hochspannung die Koronaentladung durch die als Dielektrikum wirkende Glasplatte hindurch in ihrer Gesamtheit sichtbar wird.
2. Hochspannungsgerät zur optischen Analyse von Koronaentladungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Koronaentladung durch verschiedene Dicken der als Dielektrikum wirkenden Glasplatte verändert wird.
Hochspannungsgerät zur optischen Analyse von Koronaentladungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2) in einem aus isolierendem Material gefertigten Rahmen (4) gefaßt ist und dieser unmittelbar am Gehäuse des Hochspannungsgenerators (1) befestigt ist, um störende Funkenüberschlage infolge mangelnder Isolation und somit Undefinierte Spannungszustände zu vermeiden.
4. Hochspannungsgerät zur optischen Analyse von Koronaentladungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur optischen Erfassung und Analyse der Korona verwendeten Vergrößerungsoptiken, fotografischen Apparate (5), Film- oder Video-Kameras zwecks genauer Einhaltung der Gegenstandsweite mit dem Rahmen (4) durch eine gemeinsame.Grundplatte oder Schiene (6) fest verbunden sind.