CN102679416B - 一种非接触式电磁感应测温微波炉及测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式电磁感应测温微波炉及测温方法，微波炉包括外壳、设于外壳内部的加热室、为加热室加热的磁电管、位于加热室内的转盘、带动转盘转动的电机及控制电路，转盘上设有用于盛放食物、微波能够穿透加热的器皿，转盘的下方设有测温元件，包括测温感应线圈和励磁线圈，器皿底部设有与励磁线圈对应的磁感应强度根据温度变化而变化的磁性感温元件，所述的励磁线圈对测温感应线圈进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个感温检测磁场，用于将磁性感温元件在不同温度下产生的磁信号转换为电信号并输出，以检测器皿的温度。本发明能实现微波炉在烹饪过程中多点温度自动、灵活、准确的控制。

Description

一种非接触式电磁感应测温微波炉及测温方法

技术领域

本发明涉及一种微波炉及微波炉的测温方法，特别涉及一种利用铁或亚铁磁体的磁导率温度特性，采用非接触式电磁感应测温的微波炉及测温方法。

背景技术

微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是一种电磁波，这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。现有技术中，对微波炉内的食物的温度控制基本无法实现或实现的成本很高，例如采用光纤测温和红外测温的方式成本极高。由于强电磁场的存在，在微波场下的温度测量依然是一个技术难题。在强电磁场下，当用常规温度传感器如热电偶、热电阻等测温时，金属材料制作的测温探头及导线在高频电磁场下产生感应电流，由于集肤效应和涡流效应，使其自身温度升高，对温度测量造成严重干扰，使温度示值产生很大误差或者无法进行稳定的温度测量。光纤测温目前仍处在研究发展阶段，在许多方面优于热电偶等常规测温传感器，但由于产品稳定性较差，造价高，限制了它在微波场测温中的推广应用。红外测温是一种非接触测量仪表，用于对不同温度物体的表面温度测量。它根据被测物的红外辐射强度确定其温度。由于其非接触性，测量时不破坏被测物的温度测量，所以也可用于微波场温度测量。但自身的局限性也限制了它的应用范围，如，红外测温仪测温时要受物体发射率、气雾的影响，红外测温仪直接用于微波反应器测温受到视场小的局限，使用起来也不太便捷。

在现有技术中，也有一些是采有非接触式测量温度的，如已公开的申请号为昭59-167637的日本专利申请，是通过安装在旋转平台上的温度测量单元装置以居里温度的快速消磁方法来实现温度测量的。此时，机体外的磁性传感器可以检测到机体内磁性的变化情况，而不受水雾或者其他因素的影响。其不足之处是：由于微波炉工作时有强电磁场的存在，当微波炉工作时，其强大的磁场会干扰磁敏传感器对感温磁钢在设定的温度点上所发出的磁信号的检测，因此，让磁敏传感器在磁电管断电期间进行检测，检测工作完成后，磁电管再通电工作，这个过程一直循环下去，直到磁敏传感器检测到食物在某一设定的温度点所发生的信号为止。故该技术方案存在以下缺陷：(1)为了保证磁敏传感器的正常检测，要经常断开磁电管的电源，不利于微波炉的正常加热工作；(2)在加热过程中设置首次断开磁电管的电源的时间会因加热食物的分量不同而有所不同，因此，难以针对所有的情况设置较为合适的时间点，对于断电时间点设定早了的情况，断电次数会增多且检测时间过长，会影响加热效率；(3)微波炉的大功率磁电管或功率模块频繁开关动作对控制系统带来冲击，会影响控制系统的使用寿命；(4)难以对多个的温度点进行检测：由于不同的烹饪程序要求控制不同的温度点，即不是所有烹饪程序都要求达到居里点才工作，而此种检测方法只能检测到感温磁钢的居里点温度，而不能检测多点温度，因而无法对微波炉烹饪过程中所要求的多点温度进行灵活、准确地控制，温度检测仍然受到局限。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式电磁感应测温的微波炉，利用铁或亚铁磁体的磁导率温度特性，通过非接触的方法来检测微波炉内食物的温度，当测温装置对微波炉内食物的温度进行检测时无需断开磁电管的电源，并能对微波炉内食物多个设定的温度点进行检测，使控制程序作出相应的变换，可以实现微波炉在烹饪过程中多点温度自动、灵活、准确的控制。

本发明的另一目的在于提供一种利用铁或亚铁磁体的磁导率温度特性，实现非接触式的测温方法。

本发明的目的可以通过以下的技术方案来实现：一种非接触式电磁感应测温微波炉，包括外壳、设于外壳内部的加热室、为加热室加热的磁电管、位于加热室内的转盘、带动转盘转动的电机及控制电路，转盘上设有用于盛放食物、微波能够穿透加热的器皿，转盘的下方设有测温元件，包括测温感应线圈和励磁线圈，器皿底部设有与励磁线圈对应的磁感应强度根据温度变化而变化的磁性感温元件，所述的励磁线圈对测温感应线圈进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个感温检测磁场，用于将磁性感温元件在不同温度下产生的磁信号转换为电信号并输出，以检测器皿的温度。

所述的测温感应线圈、励磁线圈一起由支架固定在加热室的下方，对应器皿中心位置，支架为一纵向截面为阶梯形的板架，测温感应线圈和励磁线圈同轴固定在板架上。

或者所述的测温感应线圈与励磁线圈对应匹配，设于加热室内、转盘下方靠近器皿中心的位置，励磁线圈设置在测温感应线圈旁边，或与测温感应线圈同轴套在一起。

所述的磁性感温元件同铸或镶嵌于能与食物直接接触的器皿底部内表面，位于靠近器皿中心位置，与测温感应线圈的位置相对应。

所述的控制电路包括包括电源电路、与电源电路连接的输出控制电路、控制励磁线圈工作的励磁电路及输出显示信息的显示电路，还包括与输出控制电路连接的测温电路，所述的测温电路包括测温感应线圈和电信号判别电路，测温感应线圈与电信号判别电路相连，电信号判别电路再与输出控制电路连接。

所述的电信号判别电路为电压判别电路或电流判别电路，或脉冲宽度测量电路。

所述的测温电路还包括整流滤波电路，测温感应线圈产生的交变电信号通过整流滤波电路之后变成直流电信号，输出到信号判别电路。

所述的磁性感温元件是铁氧体材料的磁性感温元件，或是感温磁钢，或是合金材料的磁性感温元件，或者是稀土材料的磁性感温元件。

所述的磁性感温元件为铁磁体或亚铁磁体，是指铁、镍、钴、钆、镝的任何一种，或它们任意组合的合金，或铁氧体，任意组合包括任意两种、三种、四种组合及五种共同组合，例如，铁、镍组合；镍、钴、钆组合；铁、镍、钴、钆组合等等。

上述微波炉的测温方法为：微波炉工作时，励磁线圈通电，产生一定强度的感温检测磁场，同时微波炉的转盘转动，带动转盘上的器皿转动，当器皿上的磁性感温元件经过测温感应线圈时，感温检测磁场通过磁性感温元件和测温感应线圈，在测温感应线圈中产生交变电压、电流，即产生电信号，当磁性感温元件的温度随器皿内食物温度变化时，磁性感温元件的磁性强度发生变化，则测温感应线圈的磁通量就相应发生变化，进而导致测温感应线圈两端的电信号产生变化，由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，磁性强度变化，感温检测磁场产生的电信号变化，根据该电信号对应检测到器皿的温度。

由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，同时测温感应线圈中会产生相应的电信号，根据微波炉的不同烹饪程序的要求设定多个温度点，通过检测测温感应线圈产生的电信号的大小判别出磁性感温元件的多点温度变化，实现微波炉的自动温度控制。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

1.本发明的微波炉采用非接触式的测温装置检测温度，不同于现有技术中测温装置检测温度，采用励磁电路对测温感应线圈进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个检测磁场，用于将磁性感温元件在设定的温度点上产生的磁信号转换为电信号并输出该磁场，通过测温感应线圈时产生电信号，只需要对电信号进行检测即可，根据器皿内的温度与电信号的对应关系可以间接实现对温度的检测，测量准确，简单实用、易于实现。

2.本发明的微波炉采用非接触式测温装置不仅可以利用磁性感温元件的居里点温度作为检测温度点，而且还可以利用磁性感温元件特性曲线段作为检测温度点设定的多个程序控制的温度点，从而满足微波炉的更多样的烹饪要求。

3.本发明的微波炉采用非金属材料的磁性感温元件，在微波场下，不会产生集肤效应和涡流效应使其自身温度升高，对温度测量无干扰，能进行有效、稳定的温度测量。

4.本发明的微波炉可以设计精确的自动控制程序，不但能够达到自动控温的效果，还能实现设定的其它烹饪功能，进一步提高了微波炉的自动化程度。

5.本发明的微波炉非接触式的测温方法成本低，可靠性高。不受物体发射率、气雾的影响，测温性能稳定。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1是Fe₈₃Nb₆B₁₁合金在370-660℃温度范围内各种特定温度的μ_i-T曲线示意图；

图2是Fe-Cu-Nb-Si-B合金磁导率与温度关系变化示意图；

图3是磁化曲线B-H和μ-H曲线关系示意图；

图4是磁导率与温度关系μ-T曲线示意图；

图5和图6分别是磁化率和温度之间的两种关系示意图；

图7和图8分别是磁化强度和温度之间的两种关系示意图；

图9是本发明所述的铁磁体的典型的μ-T曲线图，其中，a是具有连续下降的μ-T曲线的一种铁磁体，A是曲线其中一点以及在该点的切线；b是具有连续上升的μ-T曲线的一种铁磁体，B是曲线其中一点以及在该点的切线；

图10是本发明的磁性感温元件的磁场性强度与电信号的关系曲线图；

图11是本发明的器皿内食物温度与电信号的关系曲线图(正温度系数)；

图12是本发明的器皿内食物温度与电信号的关系曲线图(负温度系数)；

图13是本发明实施例的微波炉的结构示意图；

图14是本发明实施例的微波炉控制电路原理框图；

图15是本发明实施例的带有整流滤波电路的测温电路原理图；

图16是本发明实施例的微波炉实现煮饭、保温功能和自动煮开水功能时的器皿内温度和直流电压(电流)的关系曲线图；

图17是本发明采用测温感应线圈抽头的方式形成励磁线圈的励磁电路原理图。

具体实施方式

本发明利用铁或亚铁磁体的磁导率温度特性，实现微波炉非接触式测温方法。铁磁体、亚铁磁体或铁氧体的磁导率(或磁感应强度、磁化强度)与温度等参数有着非常复杂关系，它们受频率、温度、居里点前后的磁特性变换等因素的影响，具体可参见下面引用的公开内容。

《功能材料》增刊2001第10期公开了了一种“Fe₈₃Nb₆B₁₁合金磁导率随温度的变化”的研究文章，从该文献可以看出，所述合金磁导率与温度形成复杂的关系，甚至，在不同的条件下，它们的关系系数具有完全不同的趋势，参见附图1。

“Fe-Cu-Nb-Si-B合金磁导率与温度关系”(物理学报，1997年10月第10期)公开指出，最具有代表性的Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金在不同的退火温度下体现了迥然不同的μ_i-T曲线，并进一步指出，μ_i随T的变化主要是由Ms，K及λs的变化引起的。参见附图2。

周期性对称变化的交流磁化过程中磁感应强度也周期性对称地变化，其磁滞回线表现为动态特性，如果磁化场的振幅不变情况而提高频率，则磁滞回线逐渐变为椭圆形，可以看出，外界磁场强度的变化以及外界磁场的频率对铁磁体的动态特性有很大的影响。

图3是典型的磁化曲线B-H曲线，铁磁体的共同磁化特点是：随着H的增加，开始时B缓慢的增加，此时μ较小；而后便随H的增加B急剧增大，μ也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ值在到达最大值后又急剧减小(磁导率随磁场强度增加而升高，当外加磁场强度超过某限值，磁导率急剧下降称为磁饱和，材料失去磁屏蔽，磁导率越高越易饱和)，该附图也表明了磁导率μ是磁场H的函数。

图4中可看到，磁导率μ还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁体由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线突变点所对应的温度就是居里温度T_c。

Weiss的内场理论指出，内场即分子场的大小与磁化强度M成正比，在温度很低时，Ms随T变化很小，铁磁体(参见图5)内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。同时，铁磁体的磁化率是特别大的正数，在某个临界温度T_c以下，即使没有外加磁场，材料中也会产生自发的磁化强度。当温度逐渐上升时，热运动的无序作用逐渐加强，自发磁化强度Ms逐渐减小，当温度达到T_c时，T_c为居里温度点，自发磁化强度剧烈下降为零，转变成顺磁体，这时磁化率服从居里—外斯定律：X＝μ₀C/(T-θ)。顺磁居里点θ往往和居里点T_c很接近，一般θ＞T_c。通常，纯铁的居里温度是770℃，纯镍是350℃。

亚铁磁体(参见图6)的磁化率在温度低于T_c时的磁化率不如铁磁体那么大，它的自发磁化强度也没有铁磁体的大，典型的亚铁磁体材料是铁氧体。顺磁居里点θ＜T_c，且往往为负值。

“用差值法测定铁磁材料磁化强度-温度曲线及居里点”(《物理通报》，19620630)公开了几种铁氧体的磁化强度和温度的关系曲线，其中，图7的样品是用某种软磁铁氧体，而图8的样品是用一束镍。

铁磁材料的磁导率温度关系的复杂性从以上文献可见一斑，已知的研究表明，磁介质一般可分为铁磁体、顺磁质和抗磁质，磁介质的磁化规律满足以下关系：B＝μ_o(1+X_m)H＝μ_rμ_oH＝μH，其中，B是磁感应强度，H是磁场强度，μ_r是相对磁导率，μ_o是真空磁导率，μ是绝对磁导率，X_m是磁化率。磁导率μ，表征磁介质磁性的物理量，通常使用的是磁介质的相对磁导率μ_r，其定义为磁导率μ与真空磁导率μ_o之比；磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度；在磁化的不同阶段，材料的磁导率也不同，磁导率在最高点称为最大磁导率，在磁化起始点的磁导率称为初始磁导率，磁化强度M，描述磁介质磁化状态的物理量，是矢量，定义为单位体积内分子磁矩m的矢量和，在外磁场作用下，磁介质磁化后出现的磁化电流要产生附加磁场，它与外磁场之和为总磁场B，对于线性各向同性磁介质，M与B、H成正比，顺磁质的M与B、H同方向，对于铁磁体，M和B、H之间有复杂的非线性关系，构成磁滞回线。

为了实现本发明所述的非接触式磁感应温度检测方法，需要清楚利用什么样的磁介质特性，才能唯一的得出可以利用的温度变化的电信号。

正如前述，在外磁场作用下，磁介质磁化后出现的磁化电流要产生附加磁场，它与外磁场之和为总磁场B，而总磁场和磁导率、磁化率以及磁场强度之间的关系是，B＝μ_o(1+X_m)H＝μ_rμ_oH＝μH，如果在一个适当的温度变化范围内，附加磁场，或者，总磁场B能够随之有较大幅度的连续变化，是实现本发明所述的目的的一个前提，这是因为，如果总磁场或者磁感应强度B随温度变化而变化的幅度较大，就能够让感应线圈、霍尔线圈或者霍尔元件感受到到磁通量的变化，就能够产生相应的电信号，这是本发明的基本思路之一。

μ_o是真空磁导率等于1，如果固定磁场强度H，选择一种或者数种在指定温度范围内具有较大幅度变化的相对磁导率μ_r的磁介质，就可能实现发明，根据这样的研究结论，上述现有技术的文献中公开的多种磁介质就可以被利用。

从上述研究发现，顺磁质的μ_r略大于1，几乎接近μ₀，顺磁质B和H满足线性关系，B＝μ_rμ_oH＝μH。非铁磁性物质的μ近似等于μ₀。而铁磁性物质的磁导率很高，μ＞＞μ₀，因此，铁磁体、亚铁磁体，包括铁氧体，是适当的。

根据上述，铁磁体在温度升至居里点后变为顺磁质，而顺磁质的μ_r略大于1，几乎接近μ₀，温度对磁感应强度，或者总磁场B不再引起较大的变化，因此居里点后的磁导率的变化是不能够实现本发明所述的目的。

铁磁体磁化后，在介质内的磁场显著增强，即磁化后具有很强的与外磁场同方向的附加磁场，其表象是引入磁场中感受到强吸引力的物质，其所受力是顺磁质的约四五千倍，铁磁体的μ_r＞＞1，其数值几乎是μ₀的10³-10⁴倍，铁、镍、钴、钆、镝及其合金和一些非金属的铁氧体都属于这一类。

铁磁性材料的相对磁导率μ_r＝μ/μ₀如铸铁为200～400；硅钢片为7000～10000；镍锌铁氧体为10～1000；镍铁合金为2000；锰锌铁氧体为300～5000；坡莫合金为20000～200000。空气的相对磁导率为1.00000004；铂为1.00026；抗磁性物质，例如，汞、银、铜、碳、铅的相对磁导率都小于但接近于1。

但是，参见附图4，这是一个典型的μ-T曲线图，即使在居里点前，μT曲线也呈现了复杂的变化，例如，居里点前，附图1中的第一曲线图约65℃左右，附图1中的第二曲线图约55℃左右，附图2中的第一曲线图约280℃左右，呈现了一个峰值或谷底，如果利用具有如此特性的μ-T曲线的材料，就会在不同温度下出现二个相同的磁导率μ，其信号输出给信号判别电路时，将无法判断所述的磁导率μ对应的温度究竟是哪一个。

因此，本发明的研究人员，采用如下的方式用在实现本发明的技术方案中，选择一种铁磁体或亚铁磁体，其μ-T曲线，在工作温度范围内，该曲线呈现一个连续上升或者连续下降的过程。所述的工作温度是指，室温到210℃，优选是25-200℃，更加优选是30-180℃。

例如，图1中的第四、六、八曲线图在室温至约500℃的范围内，就呈现出了一种连续下降的过程；而附图1中的第二曲线图在室温至约55℃的范围内呈现出了一个连续上升的过程，但是，这个过程显然不能够满足上述的工作温度范围；附图2中的第四曲线图(退火温度590℃)在100℃以下呈现连续上升的过程，其斜率和连续性都较好，但是，其上限100℃显然也不能够满足所述的工作温度。

综上所述，适合本发明的使用的磁性感温元件2的铁磁体或亚铁磁体(包括铁氧体)应该具有附图9所述的μ-T曲线，所述的曲线中：

a是在本发明所述的工作温度范围内具有连续下降的μ-T曲线的一种铁磁体或亚铁磁体，A是该曲线中的一点以及在该点的切线，A切线与横向的T轴具有夹角β，所述的夹角β为钝角，其范围在100-170度，优选在110-160度，更加优选的是110-140度；

b是在本发明所述工作温度范围内具有连续上升的μ-T曲线的一种铁磁体或亚铁磁体，B是该曲线中的一点以及在该点的切线，B切线与横向的T轴具有夹角α，所述的夹角α为锐角，其范围在10-80度，优选在15-75度，更加优选的是25-70度。

在设定了上述条件后，励磁线圈工作时，可以形成一个交变磁场，同时对磁性感温元件进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个感温检测磁场，用于将磁性感温元件在不同温度下产生的磁信号转换为电信号并输出，当锅体温度变化时，与其接触的磁性感温元件的温度随之变化，其磁感应强度随之发生变化，所述的变化反映在感温检测磁场中就产生了相应温度的电信号，通过信号判别电路，以及控制电路，实现对微波炉的温度的检测。

如图13-17所示，本发明所述的微波炉，包括外壳1、设于外壳内部的加热室2、为加热室2加热的磁电管9、位于加热室内的转盘8、带动转盘转动的电机11及控制电路10，转盘11上设有用于盛放食物、微波能够穿透加热的器皿3，转盘11的下方设有测温元件，包括测温感应线圈6和励磁线圈4，器皿3底部设有与励磁线圈4对应的磁感应强度根据温度变化而变化的磁性感温元件7，装载食物的器皿3一般为微波可以穿透的玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料。

所述的微波炉设有控制电路10，包括电源电路、与电源电路连接的输出控制电路、控制励磁线圈工作的励磁电路及输出显示信息的显示电路，还包括与输出控制电路连接的测温电路，所述的测温电路包括测温感应线圈和电信号判别电路，测温感应线圈与电信号判别电路相连，电信号判别电路再与输出控制电路连接，使微波炉的控制程序作出相应的变换。本发明所述的测温感应线圈与励磁线圈匹配，能够产生感应电信号，所述的励磁电路可对测温感应线圈进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个检测磁场，用于将器皿中部的磁性感温元件在设定的温度点上产生的磁信号转换为电信号并输出，这样就可以检测到器皿的温度。在本发明中，所述的励磁电路主要由励磁线圈和励磁驱动电路组成，励磁线圈可以设置在测温感应线圈旁边；也可以与测温感应线圈同轴套在一起；还可以由测温感应线圈抽头的方式形成(参阅图17)。

其工作原理是：微波炉工作时，励磁线圈通电，产生一定强度的交变磁场、即感温检测磁场，同时微波炉的转盘转动，带动转盘上的器皿转动，当器皿上的磁性感温元件经过测温感应线圈时，交变磁场通过磁性感温元件和测温感应线圈，在测温感应线圈中产生交变电压、电流，即产生电信号。当磁性感温元件的温度随器皿内食物温度变化时，磁性感温元件的磁性强度发生变化，则测温感应线圈的磁通量就相应发生变化，进而导致测温感应线圈两端的电压或电流、脉冲宽度等电信号产生变化，由此可知，测温感应线圈的交变电压或电流、脉冲宽度等电信号的大小会受器皿内食物温度的高低影响，而在励磁线圈的附近会存在一个感温检测磁场的区域。因此，在微波炉正常工作的情况下，通过检测测温感应线圈产生的电信号的大小，就可以检测出磁性感温元件的温度变化。由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，同时测温感应线圈中会产生相应的电信号，所以还可以根据微波炉的不同烹饪程序的要求设定多个温度点，通过检测测温感应线圈产生的电信号的大小判别出磁性感温元件的多点温度变化，从而实现微波炉的自动温度控制。

本发明所述的测温感应线圈位于励磁线圈和磁性感温元件附近，能产生感温检测磁场的区域内就可以，因为只有在感温检测磁场的区域内，励磁线圈、测温感应线圈和磁性感温元件才能相互作用。

本发明所述的磁性感温元件可以是铁氧体材料的磁性感温元件；所述的磁性感温元件还可以是感温磁钢，如非晶材料的感温磁钢或纳米晶材料的感温磁钢；所述的磁性感温元件还可以是合金材料的磁性感温元件，或者是稀土材料的磁性感温元件。

本发明的微波炉控制电路是在现有技术的基础上做的改进，微波炉控制电路现有技术一般包括电源电路、输出控制电路、显示电路和保护电路等。本发明的微波炉控制电路增设了测温电路。

微波炉工作时，电信号判别电路可以判别出测温感应线圈所产生的电信号的大小并输出给输出控制电路，从而实现对微波炉烹饪程序的自动控制。

本发明所述的电信号判别电路可以为电压判别电路或电流判别电路，或其他电信号如频率、脉冲宽度等判别电路，如：电压比较电路、A/D电路、脉冲宽度测量电路等。

本发明可以作以下改进，所述的测温电路还可以包括整流滤波电路，测温感应线圈产生的交变电信号可以通过整流滤波电路之后变成直流电信号，输出到信号判别电路。

微波炉工作时，所述的测温感应线圈产生的交变电信号，如电压或电流经过整流滤波电路产生直流电压或直流电流，直流电压或直流电流输入到电压或电流判别电路后，电压或电流判别电路便可以判别出直流电压或电流的大小。由于电信号的大小是受磁性感温元件的磁性强度大小的影响，磁性越强，电信号越大，磁性越弱，电信号越小(参见图10)。磁性感温元件的磁性强度大小又是受电磁锅的温度高低的影响，因此，所述的磁感应测温电路可以判别出内锅温度的高低，温度和电信号的关系有正温度系数关系和负温度系数关系两种，参见图11和图12，其中，图11所示为正温度系数关系的情况，即温度越高，电信号越强，图13所示为负温度系数关系的情况，即温度越高，电信号越弱。图16所示的是本发明其中一个实施例采用负温度系数关系的情况，为器皿温度和直流电压(电流)的关系曲线图，可以看出，内锅的温度达到某一温度时，电压值变化到某一电压值X伏，如某一温度为105℃时，该温度正是饭煮熟的温度，因此，设置此温度点可用于实现微波炉自动煮饭测温功能。同理，所述的测温电路可以判别出器皿的多个温度点的变化，使控制程序作出相应的变换，从而满足微波炉的其它烹饪要求。要特别说明的是，图10～12和图16所示的关系曲线可以是直线，也可以是曲线。

如图13至图16所示，本发明实施例所述的设有磁感应测温装置的微波炉，器皿3的底部可以同注或镶嵌有磁性感温元件7，测温感应线圈6位于微波炉转盘8的下方，为了减少由于转盘转动对磁场的影响，磁性感温元件7靠近器皿中心的位置设置，对应地，测温感应线圈6也位于靠近转盘中心的下方，励磁线圈4位于测温感应线圈6和磁性感温元件7的外部，磁性感温元件7采用热敏铁氧体材料，微波炉工作时，激活励磁线圈，产生一定强度的交变磁场，同时微波炉的电机11和转盘8转动，带动转盘上的器皿3转动，当器皿3上的磁性感温元件7经过测温感应线圈时，在磁场强度相同的条件下，通过测温感应线圈6的磁通量最大。测温感应线圈6、励磁线圈4一起由支架5固定在微波炉转盘8的下方。支架5为一纵向截面为阶梯形的板架，测温感应线圈6和励磁线圈4固定在板架上。磁性感温元件7偏中固定器皿3的底部，与测温感应线圈6的位置相对应。当使用微波炉时，磁性感温元件7与器皿3内的食物直接接触。微波炉的磁感应测温电路还包括整流滤波电路，整流滤波电路的输入端与测温感应线圈6相连，输出端与电信号判别电路相连。本实施例中的电信号判别电路为电压判别电路，如A/D电路。

在本实施例中，在微波炉控制电路中设置了可对测温感应线圈6进行励磁的励磁电路，即在测温感应线圈6旁边设置了励磁线圈4，测温感应线圈6与励磁线圈4匹配，能够产生感应电信号，励磁线圈4可由输出控制电路提供电源并对测温感应线圈6进行励磁。如图14和图15所示，当使用微波炉煮饭时，激活励磁线圈，并对测温感应线圈6进行励磁，在测温感应线圈6和磁性感温元件7之间形成一个检测磁场，测温感应线圈6可以根据磁性感温元件7的磁性变化，输出相应的电压，磁电管9工作加热器皿3内的米和水，当饭煮干之后，饭的温度达到105℃时，测温感应线圈6产生的电压值变化到某一电压值X伏时，电压判别电路感受到该X伏电压值时，参见图16，马上向输出控制电路传递信号，断开微波炉磁电管9的电源，则停止加热，从而实现微波炉的煮饭自动测温功能。当器皿3内的温度小于70℃时，测温感应线圈6产生的电压值变化到某一电压值Y伏时，电压判别电路感受到该Y伏电压值，马上向输出控制电路传递信号，又重新开启微波炉磁电管9的电源，则进入保温状态，即启动磁电管9小功率通电(或间歇通电)，当器皿3的温度达到所设定的保温上限温度后，微波炉又断开磁电管9的电源，以实现保温功能。

上述实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非接触式电磁感应测温微波炉，包括外壳、设于外壳内部的加热室、为加热室加热的磁电管、位于加热室内的转盘、带动转盘转动的电机及控制电路，其特征在于：转盘上设有用于盛放食物、微波能够穿透加热的器皿，转盘的下方设有测温元件，包括测温感应线圈和励磁线圈，器皿底部设有与励磁线圈对应的磁感应强度根据温度变化而变化的磁性感温元件，所述的励磁线圈对测温感应线圈进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个感温检测磁场，用于将磁性感温元件在不同温度下产生的磁信号转换为电信号并输出，以检测器皿的温度；所述的磁性感温元件为铁磁体或亚铁磁体，具有μ-T曲线，μ为磁导率，T为温度，在所述的曲线中：磁性感温元件是在工作温度范围内具有连续下降的μ-T曲线的一种铁磁体或亚铁磁体，A是该曲线中的一点在该点的切线，A切线与横向的T轴具有夹角β，所述的夹角β为钝角，其范围在100-170度；或者，磁性感温元件是在工作温度范围内具有连续上升的μ-T曲线的另一种铁磁体或亚铁磁体，B是该曲线中的一点在该点的切线，B切线与横向的T轴具有夹角α，所述的夹角α为锐角，其范围在10-80度；磁性感温元件工作温度为室温到210℃。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式电磁感应测温微波炉，其特征在于：所述的测温感应线圈、励磁线圈一起由支架固定在加热室的下方，对应器皿中心位置，支架为一纵向截面为阶梯形的板架，测温感应线圈和励磁线圈同轴固定在板架上。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式电磁感应测温微波炉，其特征在于：所述的测温感应线圈与励磁线圈对应匹配，设于加热室内、转盘下方靠近器皿中心的位置，励磁线圈设置在测温感应线圈旁边，或与测温感应线圈同轴套在一起。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种非接触式电磁感应测温微波炉，其特征在于：所述的磁性感温元件同铸或镶嵌于能与食物直接接触的器皿底部内表面，位于靠近器皿中心位置，与测温感应线圈的位置相对应。

5.根据权利要求1所述的一种非接触式电磁感应测温微波炉，其特征在于：所述的控制电路包括电源电路、与电源电路连接的输出控制电路、控制励磁线圈工作的励磁电路及输出显示信息的显示电路，还包括与输出控制电路连接的测温电路，所述的测温电路包括测温感应线圈和电信号判别电路，测温感应线圈与电信号判别电路相连，电信号判别电路再与输出控制电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种非接触式电磁感应测温微波炉，其特征在于：所述的电信号判别电路为电压判别电路或电流判别电路，或脉冲宽度测量电路。

7.根据权利要求5所述的一种非接触式电磁感应测温微波炉，其特征在于：所述的测温电路还包括整流滤波电路，测温感应线圈产生的交变电信号通过整流滤波电路之后变成直流电信号，输出到电信号判别电路。

8.根据权利要求1所述的一种非接触式电磁感应测温微波炉，其特征在于：所述的磁性感温元件是铁氧体材料的磁性感温元件，或是感温磁钢，或是合金材料的磁性感温元件，或者是稀土材料的磁性感温元件。

9.一种如权利要求1-8任一所述非接触式电磁感应测温微波炉的测温方法，其特征在于：微波炉工作时，励磁线圈通电，产生一定强度的感温检测磁场，同时微波炉的转盘转动，带动转盘上的器皿转动，当器皿上的磁性感温元件经过测温感应线圈时，感温检测磁场通过磁性感温元件和测温感应线圈，在测温感应线圈中产生交变电压、电流，即产生电信号，当磁性感温元件的温度随器皿内食物温度变化时，磁性感温元件的磁性强度发生变化，则测温感应线圈的磁通量就相应发生变化，进而导致测温感应线圈两端的电信号产生变化，由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，磁性强度变化，感温检测磁场产生的电信号变化，根据该电信号对应检测到器皿的温度。

10.根据权利要求9所述的测温方法，其特征在于：由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，同时测温感应线圈中会产生相应的电信号，根据微波炉的不同烹饪程序的要求设定多个温度点，通过检测测温感应线圈产生的电信号的大小判别出磁性感温元件的多点温度变化，实现微波炉的自动温度控制。