CN104219810B - 使用rf能量进行加热的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用RF能量进行加热的设备和方法。描述了一种使用RF加热器进行加热和/或融化的方法。在一些情况下，所述加热按照其耗散率有差别地对一些部分进行加热。可选择地，这避免了将大量能量耗散到已融化的部分中，同时仍存在冻结部分并且加热缓慢。可选择地，这防止了对已融化部分的过度加热。

Description

使用RF能量进行加热的设备和方法

本申请是申请日为2009年11月10日，申请号为200980154195.2，发明名称为“使用RF能量进行加热的设备和方法”的申请的分案申请。

相关申请

本申请在119(e)下要求于2008年11月10日所提交的第61/193,248号美国临时专利申请以及于2009年10月22日所提交的第61/253,893号美国临时专利申请的利益，并且本申请关于两个PCT申请，其代理参考号为：于2009年11月10日所提交的46672和47574，此处通过引用并入两个PCT申请的公开内容。

发明领域

本申请在其一些实施方式中一般关注在负载中的电磁(EM)能量的耗散，并且特别是关注使用EM能量用于融化、加热和/或烹饪。

发明背景

在现代社会中，微波炉是普遍存在的特征件。然而，其限制因素也是众所周知的。这些因素包括，例如，不均匀加热和对热的缓慢吸收，特别是融化(或化冻)。事实上，普通的微波炉当被用于融化和均匀加热时，导致在食物中的一部分可被正常地加热或者部分地均匀烹饪，或者在另一部分被均匀化冻之前被过度烹饪。使用常规的微波炉来融化和加热物体一般会有在负载中不均匀和一般不受控制的能量耗散的问题。

发明概述

本发明在其一些实施方式中源于发明人的实现，在融化期间进入负载的能量的相等耗散有时可能产生负载的非均匀温度分布，以及可能的热失控现象(其中在负载的一部分中温度的增加比其他部分中快得多)。特别是，热失控能够导致一种情况，在这种情况下较热部分中的温度改变超过某一点会导致在该部分中的温度改变速率增加，由此会连续不断地增加温度间隙。

在本发明的一个示例性实施方式中，以三种方式中的一个或多个来控制能量耗散：(a)减小最大耗散能量(例如，以传输频率中的全部或一部分)；(b)以与有高耗散的频率相比耗散速率低的频率，导致更高效的能量耗散进入负载；和/或(c)监控负载，其紧密地足以避免在监控动作之间的过度加热。可选择地，较少的功率被有区别地耗散，特别是在其中热失控是很大危险的负载的一些部分，例如液体水部分中。

在本发明的一个示例性实施方式中，代替使用/测量耗散速率，所测量的是耗散比率(例如，在输入和耗散之间的比率)或者甚至归一化的耗散率，其被归一化至例如0到1的范围，或者被归一化到平均耗散率。

在本发明的一个示例性实施方式中，耗散功率与耗散率关系的图示是类似高斯曲线的，而不是实质上逆相关的。在低耗散率上，可能期望耗散更多功率，但是这种耗散受到差耗散率的限制，即使使用最大可用功率设定也是如此。以最高的耗散率，可能期望不(或者非常少)传输任何东西。中间水平受到两种趋势的影响，因此是类似高斯形状。

在本发明的一个示例性实施方式中，假设每个频率代表一个负载部分或者一些负载部分。负载的相同部分可以吸收多个频率。在本发明的一个示例性实施方式中，假设按一频率的耗散与这些部分中的耗散是相称的。

在本发明的一个示例性实施方式中，最大的被施加能量(hpl)基于负载的频谱信息来计算。可选择地或可供选择地，按频率选择功率电平是按照这些特性来选择的。可选择地或可供选择地，按频率选择功率是基于对一个频率子集的选择，在所述频率子集中具有更多耗散到负载中的功率。可选择地或可供选择地，按频率选择功率，对于每个频率，是基于对在频带的所有频率上获得的频谱信息的分析，或者是基于在被认为是要耦合到负载的所有频率上获得的频谱信息(例如，没有具有高Q值的频带，例如高于0.25％或0.5％或1％)。

在本发明的一个示例性实施方式中，分析频谱信息以区分被融化和未被融化的部分。可选择地，这种区分是基于频谱信息的一般特性，而不是基于通过频率分析频率，例如，假设在冰与水之间的频谱耗散图像的双峰分布能够允许根据对预期的双峰分布的匹配按总额分离冰和水。有时，在两种模式之间有叠加，其中在某种程度上频率耗散是在负载的水和冰两部分中。

在本发明的一个示例性实施方式中，融化规程参数依赖于负载的尺寸和/或体积，例如对估算被融化的含水物/含冰物的方法的校正，所述含水物/含冰物可以是由大目标中较大的绝对含冰物融化所得，和/或如果其初始温度接近融化。

在本发明的一个示例性实施方式中，对含水物/高耗散频率的识别是基于假设冰具有比水更低的耗散。可选择地，相对或绝对的阈值被用于检测这种频率。可选择地，提供关于相对纯净的冰的阈值，在该阈值以上假设物质为冰和水的混合物。可选择地，系统一般被设计成非负载部分具有非常低的耗散，或者没有能量或者非常少的能量以预计其中有耗散的频率来传输。可选择地，提供高阈值，在该阈值以上假设吸收物质是水，并因此应传输低功率或无功率，这导致低功率或无功率耗散到负载中。可选择地，跟踪中等耗散率的频率，这基于这些中等耗散率的频率反映出对混合水冰部分的假设，其可以全部融化和/或其中含水物具有失控的热事件的中等危险。可选择地，这些中等频率接收中等功率电平。

在本发明的一个示例性实施方式中，大的冰块(在所有频率上有低耗散)不过度补偿(例如不假设为水，并因此接收低功率)，这通过基于频谱信息来检测有大的冰存在，并且在这些频率上提供更多能量，直到在频谱信息中开始出现有小的冰块的指示为止。例如，在这些频率代表大的冰的情况下，以具有中等耗散率的频率的能量传输不会减小到与具有高耗散率的频率的能量传输相同的程度。

在本发明的一个示例性实施方式中，这些和/或其他参数，比如阈值、功率/频率比例和时间依赖于负载的特性和/或所需加热效果。可选择地，带有各种选项的表格被存储在存储器中，并且用户能够选择。可选择地或可供选择地，按照用户的选择或自动选择提供和应用一系列的功能。

可选择地或可供选择地，使用试错方法(trialanderrormethod)来计算最大功率电平，和/或作为负载中平均耗散的函数来计算最大功率电平。

在本发明的一个示例性实施方式中，最大应用功率电平和/或频率依赖功率电平在融化或其他加热或能量应用过程中被更新。可选择地，在融化过程中，这种更新会发生多次(例如，实际上不间断地，比如1000次/秒或2次/秒，或者甚至是每5秒或更多秒一次)。

在本发明的一个示例性实施方式中，选择在扫描之间的时间和/或在扫描之间的耗散，以降低过度加热和/或热失控的危险。可选择地，所使用的功率电平、阈值、扫描速率、和/或其他参数依赖于要避免的情况。在一个例子中，如果少量的水被误认为是大量的冰(并因此以高功率进行辐照)，选择扫描设定和/或hpl以使下一次扫描将会检测到这样一个效果(由使其不会被误认为是冰的方式的水增加的量所导致)。

可选择地，操纵负载和/或腔以改善频谱信息，例如，以协助区分水和冰。这可允许计算关于传输的较高功率电平(例如，平均的功率电平)和/或较高耗散率(例如，平均或最小的耗散率)，并因此允许较快融化且有足够的质量。例如，负载在腔中的位置可以改变(例如，通过旋转或搅动其上放置了负载的盘子)，并且频谱信息在多个位置之间进行比较。可选择地，能量传输将随着被定位的负载发生，使得所获得的频谱信息对于冰/水的区分而言是最有用的(例如，具有最高的计算hpl)。

在本发明的一个示例性实施方式中，在其中之前已应用了功率的频率上耗散最小的低功率电平，以防止这些已融化部分的冷却和/或重新冻结。可选择地或可供选择地，被允许以在第一个和第二个获得的频谱信息之间的给定频率耗散到负载中的最大功率使得在基于频谱信息中的改变而停止功率之前，已融化部分将不会加热到远高于融化温度。

在本发明的一个示例性实施方式中，代替应用精确量的功率，而是使用频率反馈。可选择地或可供选择地，应用功率的方法考虑到所使用的功率放大器的特性。

发明人假设由下详细描述的可能性中的一个或多个可导致或加剧不均匀的温度分布。然而，应当注意的是，本文中所描述的方法也可以独立于这些前提来应用。此外，要注意的是，按照本发明的一些实施方式，要加以避免的不是不均匀的温度本身，而是过度加热或者在负载的有效部分中过度加热的危险(例如，0.1％、0.5％、1％、2％、5％、10％或中等百分比，例如，依赖于应用的需要、用户的需要)。

(a)非均匀的成分。真实的负载通常包括不同的物质(例如，在肌肉部分中的脂肪、骨骼、皮肤、以及肌肉，或者在绞肉中的气泡，或者在虾包装中的虾之间形成的冰柱)，它们具有不同的比热(Cp)和/或不同的潜热(L)。在这种情况下，相同的耗散能量可导致不同的温度(因为RF加热通常快于在物体内通过传导的热传递)。按照本发明的一些实施方式，在确定与这些不同的物质有关的负载部分的功率电平时，这要考虑的内容(例如，使用预设表格)。

(b)非均匀的热状态和热传递性能。(在最开始或融化过程中)在不同的位置负载可具有不同的温度。这可能例如是由于在融化开始之前非均衡的冷却(例如，如果冻结不完全，内部比外部更热，或者如果冷冻的物体简单地暴露到比其自身高的温度中，则外部比内部更热)，或者由于在加热之前或加热期间，将负载的表面暴露于不同的环境(可能地在加热期间，暴露于热空气、内部和外部的对流、制冷板)，或者由于如上所述的非均匀成分或者由于负载的不规则形状(一些部分比其他部分薄)，或者由于负载的不规则形状，例如，因此不同的部分可具有不同的表面/体积比，或者上述中的两个或更多的组合。这可导致在较冷部分开始发生相变很久之前，相对热的部分以及发生相变(甚至当负载100％均匀，以及耗散到其所有部分上的能量都相同时也是如此)。在本发明的一个示例性实施方式中，加热规程在加热期间考虑这些非均匀的温度和/或热耗散。可选择地，这种考虑是自动将大多数功率引导至冰的部分。

(c)依赖温度的加热。对于许多类型的物质而言，如果在相变之后被应用到物质上时，引起相变所需要的能量的量将导致温度的明显增加(例如，增加20、40、或甚至80℃)。因此，在冻结物质中相同的能量耗散可导致在较冷部分中已完成相变之前，较热部分被过度加热。在本发明的一个示例性实施方式中，通过降低到达对过度加热敏感，和/或功率/热的比率指示为较快加热物质的区域中的功率来避免这种过度加热。

要注意的是，上述加热有时也可应用到没有融化的负载的加热，无论有相变(例如，沸腾)或是没有相变(例如，升高负载的温度和/或将其维持在所需的水平上)。

根据本发明的一个示例性实施方式，如果与已经相变的部分相比，明显较多RF能量耗散到未经历相变的部分中，至少在一定程度上，避免了不均匀的加热或至少避免了热失控。一个特定例子是，在已融化部分中耗散了比在未融化部分、脂肪、和/或其他非冻结物质中更多的功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，能量耗散的这种不均匀分布的实现是通过以具有相对低耗散率的频率、或者以主要在冰中耗散的频率来传输高功率，同时以具有相对高耗散率的频率、或者以主要在水中耗散的频率来传输低(或者甚至是无)功率。

根据本发明的一些示例性实施方式，要注意的是，给定频率在不同的负载部分(例如，水，以及在冰或具有不同的耗散率的负载部分中，其中耗散率的不同是出于任何其他原因，这些原因包括例如极性、含脂肪量和含水量)中的耗散依赖于许多因素，其中包括负载的成分、尺寸、形状、在腔内的位置和定向、以及在负载不同的部分中的精确温度和相。在不同条件下，给定的频率可主要耗散在水中，主要耗散在冰中，或者主要耗散在这二者中。然而，发明人发现当从腔获得频谱信息时，对所获得信息的分析可用于推演有用的融化规程，和/或可反映可在水和/或冰中发生的耗散的模式。

在本申请的背景中，术语“频谱信息”意味着关于腔内RF在不同频率上的和/或与腔内负载的交互数据，例如，每次使用一个或多个腔馈源以恒定的或改变的功率来进行频率扫描，并且测量由所述一个或多个腔馈源所接收的反射功率，可选择地考虑以每个频率实际传输到腔中的功率。有时，一个馈源在进行传输，而同时一个或多个其他的馈源(或所有其他的馈源)测量被反射的功率。有时，为多个馈源其中的一个或多个重复该过程。非限制性的例子是获得如PCT公布WO07/096878中所描述的光谱图像。

在本发明的一个示例性实施方式中，使用抑制函数(restrainingfunction)来计算传输到腔中的RF功率，使得较少量的能量(或者完全没有能量)耗散到具有相对高的耗散率的部分中，同时较大量的能量将耗散到具有相对低的耗散率的部分中。在本发明的一个示例性实施方式中，选择该函数，使得与具有低或中等耗散率的部分相比，对于具有高消耗率的部分而言，每体积单位耗散的能量(或者每质量单位的耗散)较小。在本发明的一个示例性实施方式中，使用抑制函数来计算传输到腔中的RF功率，使得较少量的能量(或者完全没有能量)以具有相对高的耗散率的频率耗散到负载中，同时较大量的能量以具有相对低的耗散率的频率耗散到负载中。在本发明的一个示例性实施方式中，加热装置自动地和/或固有地调节变为已融化(或已部分融化)的负载部分(或者增加了进入负载中的耗散率的频率)，并由此重新划分为“高耗散部分(或频率)”(或者“中等耗散部分(或频率)”)。例如，通过在加热时间之后执行频率扫描或扫掠，在所使用频率中的至少一些的耗散率上改变可能变得明显，这些改变与负载的相关部分中的相变至少部分地相关。通过基于新得到的频谱信息重新计算传输规程，设备本身能够调节融化进程(和/或负载在操作期间有所移动时的位置的改变)。

在本发明的一个示例性实施方式中，选择以每个频率传输的能量，使得将以具有高耗散率(例如，70％或更多，或者80％或更多)的频率耗散到负载中的能量的量可以为50％，或者小于以具有低耗散率(例如，40％或更少，或者30％或更少)的频率耗散到负载中的能量。有时，其将是以具有低耗散率的频率耗散的能量的20％或更少，5％或更少，0.1％，甚至0％。

虽然以上说明集中于融化，其可以被应用到其他的相变，或者应用到其中功率耗散与加热速率之间的关系突然改变的情况，和/或其中需要避免热失控的情况(例如，当尝试均匀地加热包含了低耗散率和高耗散率两部分的对象时，分别与高和低比热、和/或高和低潜热相称)。此外，可以提供多个(例如，3、4、5或更多个)被有区别地加热的部分。有时，用于加热的工作频带中的多个部分不包括其中无能量传输的频率(或部分)。可选择地，基于它们的耗散率将不同的频率分配给这多个部分。然而，要注意的是，由于与温度改变所需的能量相比相变需要大量的能量，并且考虑到食物通常被冷冻储存和运输或者准备融化，所以融化是尤其令人感兴趣的一点。相类似地，可能由过度加热而被破坏的部分，和/或如果加热不足便不可接受的部分，额外地或可供选择地是令人感兴趣的。有时，可能会出于任何其他的原因需要有区别地加热不同的部分(例如，加热(例如，烹调)一部分而不是另一部分，或者达到不同的最终温度)。

还要注意到的是，虽然以下策略在一些实施方式中是按照功率在目标负载部分上的效果来调整每体积单位的功率，但是按照一些实施方式，则是通过确定目标的特定频率和按照这些频率上的耗散调整功率，直接实现对每体积单位的功率的调整，而不直接确保每单位体积上一定的功率电平。

根据本发明的一个示例性实施方式，提供了一种使用RF加热负载的方法，包括：

(a)提供负载，该负载具有过度加热温度点；

(b)以避免过度加热的方式来选择要被耗散到负载中的最大功率；以及

(c)以多个不同频率将RF功率应用到所述负载，在不同的频率上所述功率有所不同，并且在所有频率上都低于所述最大功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述选择包括在加热的均匀性与加热的速度之间进行折衷。有时，所选择的最大功率可以是在任何给定频率上的设备可用的最大功率乘以该频率上的耗散率。可选择地或可供选择地，应用RF功率包括导致所述负载中的相变。可选择地，所述相变包括融化。可供选择地，所述相变包括蒸发。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述相变包括在导致在负载部分单位中的相变的功率的有效性和增加了通过1摄氏度已发生相变的负载部分单位的温度的功率的有效性之间至少1：20的比率。

在本发明的一个示例性实施方式中，以在所述应用期间避免在所述负载中的热失控的方式来选择和应用所述功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，选择最大功率包括选择最大功率作为负载的平均耗散的函数。

在本发明的一个示例性实施方式中，选择最大功率包括选择最大功率作为负载的频谱信息的函数。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括选择最小功率以便以其中应用了功率的频率进行应用。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括为所述多个频率中的每一个选择功率。可选择地，选择功率包括给功率选择频率的一个或多个子频带，其在用于应用所述RF功率的系统的较宽带宽内。

在本发明的一个示例性实施方式中，方法包括反复地检索所述负载的频谱信息，并且使用所述信息来指导所述选择和所述应用中的至少一个。

在本发明的一个示例性实施方式中，应用所述RF功率包括以具有与所述频率处的耗散率成反比的耗散率的频率来应用功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有低于低阈值水平的耗散率的频率上应用功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有高于高阈值水平的耗散率的频率上应用功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用响应于对所述负载中冰的识别，并且其中所述识别包括按照具有低耗散的频率进行识别。可选择地，识别补偿关于负载的质量。可选择地或可供选择地，识别是按照依赖于负载类型的阈值。

根据本发明的一个示例性实施方式提供一种装置，该装置被配置成执行如前所述的选择和应用。

根据本发明的一个示例性实施方式提供一种使用RF加热负载的方法，包括：

(a)提供负载，该负载具有在不同的部分上不同的耗散率；

(b)设定频率/能量对，使得在加热负载时，在以第一耗散率耗散的频率上传输的能量(或功率)小于在以第二耗散率耗散的频率上传输的能量(或功率)，其中在给定传输循环内所述第二耗散率高于所述第一耗散率；以及

(c)应用所述频率功率对以加热所述负载。

根据本发明的一个示例性实施方式提供一种使用RF加热负载的方法，包括：

(a)提供负载，该负载具有被应用到不同部分上的、每传输能量加热(h/te)的不同速率；

(b)设定频率/能量对，使得在加热负载时，在相应于具有高h/te速率的部分的频率上传输的部分的每单位体积上的能量，小于在相应于具有低h/te速率的部分的频率上传输的部分的每单位体积上的能量；以及

(c)应用所述频率功率对以加热所述负载。

根据本发明的一个示例性实施方式提供了一种使用RF加热负载的方法，包括：

(a)提供负载，该负载具有在不同的部分上不同的耗散率；

(b)设定频率/功率对，使得在加热负载时，不同的功率应用规程被应用到以第一耗散率耗散的频率上，并且被应用到以第二耗散率耗散的频率上；以及

(c)应用所述频率/功率对以加热所述负载。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用包括为具有较低耗散率的部分应用更多功率。可选择地或可供选择地，在两个或更多功率应用规程之间的差异包括要耗散在其相应负载部分中的每负载量的能量的总量。可选择地或可供选择地，在两个或更多功率应用规程之间的差异包括在加热速度和均匀性之间的折衷。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述设定包括将频率关联到与耗散率相关的组；并且其中所述设定包括按照所述组来选择频率/功率对。可选择地，所述设定包括选择每组的功率电平。可选择地或可供选择地，所述关联包括基于除所述耗散率以外的信息进行关联。可选择地或可供选择地，至少一个组包括多个非连续的频率范围，其中至少一个频率属于在所述范围之间的另一个组。可选择地或可供选择地，至少一个组相应于冻结的物质。可选择地或可供选择地，所述关联包括关联到至少三个组。可选择地或可供选择地，所述将频率关联到组中是通过关联到预定数量的组中来实现的。可选择地，所述预定数量的组是在2组到10组之间。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述关联包括关联到至少两个组中，所述至少两个组每个都具有被分配给其中多个频率的相当数量的耗散能量或功率，所述相当数量是在加热循环中被分配到组的整个耗散功率的至少7％。可选择地或可供选择地，所述组中的至少两个组具有非零的传输功率，并且其中一个组的平均耗散功率是另一个组的平均耗散功率的至少两倍。可选择地或可供选择地，所述组中的至少两个组具有非零的传输功率，并且其中一个组的平均耗散功率是另一个组的平均耗散功率的至少五倍。可选择地或可供选择地，所述组中的至少两个组具有非零的传输功率，并且其中一个组的平均耗散功率是另一个组的平均耗散功率的至少十倍。可选择地或可供选择地，功率关于其传输的一个组或一些组覆盖工作频率中的至少5％。可选择地或可供选择地，功率关于其传输的一个组或一些组覆盖工作频率中的至少20％。可选择地或可供选择地，所述组中的至少两个组，每个都相应于至少10％的数值的耗散率范围。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述负载包括食物。可选择地或可供选择地，所述负载包括至少两个食物部分的组合。可选择地或可供选择地，所述应用导致所述负载的相变。可选择地或可供选择地，所述应用导致所述负载中至少一部分的融化。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括重复(b)和(c)至少两次作为加热过程的一部分。

还根据本发明的一个示例性实施方式提供了一种使用RF加热负载的方法，包括：

(a)提供负载，该负载具有被应用到不同部分上的、每功率加热(h/p)的不同速率；

(b)设定频率/功率对，使得在加热负载时，在相应于具有高h/p速率的部分的频率上传输的部分的每单位体积上的功率，小于在相应于具有低h/p速率的部分的频率上传输的部分的每单位体积上的功率；以及

(c)应用所述频率功率对以加热所述负载。

还根据本发明的一个示例性实施方式提供一种装置，该装置被配置成执行如前所述的选择和应用。可选择地，所述装置包括存储器，该存储器具有被存储在其中的多个功率应用规程，并且被配置成将不同的规程应用至不同的频率组。

还根据本发明的一个示例性实施方式提供了一种使用RF加热负载的方法，包括：

(a)提供负载，该负载具有过度加热温度点；

(b)以避免过度加热的方式选择要被耗散到负载中的最大功率；以及

(c)在多个不同的频率上将RF功率应用到所述负载，所述功率在不同的频率上有所不同，并且在所有频率上低于所述最大功率。可选择地，应用RF功率包括导致所述负载中的相变。可选择地，所述相变包括融化。可选择地或可供选择地，所述相变包括蒸发。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述相变包括在导致在负载部分单位中的相变的功率的有效性和增加了负载部分单位的温度的功率的有效性之间至少1：20的比率，所述负载部分单位通过1摄氏度发生相变。

在本发明的一个示例性实施方式中，以避免所述负载在所述应用期间热失控的方式选择和应用所述功率。可选择地或可供选择地，选择最大功率包括选择最大功率作为负载的平均耗散的函数。可选择地或可供选择地，选择最大功率包括选择最大功率作为负载的频谱信息的函数。可选择地或可供选择地，选择最大功率包括选择最大功率作为可在任何给定频率上由设备传输到腔中的最大功率的函数。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括选择最小功率以在其上应用了功率的频率上进行应用。可选择地或可供选择地，所述方法包括为所述多个频率中的每一个选择功率。可选择地，选择功率包括给功率选择频率的一个或多个子频带，其在用于应用所述RF功率的系统的较宽带宽内。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括检索所述负载的频谱信息，并且使用所述信息指导所述选择和所述应用中的至少一个。可选择地，所述频谱信息的检索被反复执行。

在本发明的一个示例性实施方式中，应用所述RF功率包括在一频率上应用功率，所述频率具有对于在所述频率上的耗散的逆相关。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有低阈值水平以下的耗散率的频率上应用功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有高阈值水平以上的耗散率的频率上应用功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用响应于对所述负载中的冰的识别，并且其中所述识别包括按照具有低耗散的频率进行识别。可选择地，识别补偿关于负载的质量。可选择地或可供选择地，识别是按照依赖于负载的类型的阈值。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用包括耗散率数值的规范化。

在本发明的一个示例性实施方式中，应用功率包括关于给定的时间段应用不同的合计的功率的量，使得关于某一频率的实际功率固定，但是在时间段内应用该功率的持续时间在频率之间变化，产生关于不同频率的不同有效合计功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，应用功率包括将多个所述频率分组到多个组中，并且基于每组所应用的功率来改变所应用的功率的量。

本发明还提供了一种通过以多个频率应用RF能量加热在不同的频率上具有不同的耗散率的负载的方法，包括：

(a)在所述多个频率处，确定针对每个频率的耗散率；

(b)根据在所述多个频率的所述每个频率处确定的所述耗散率，通过将所述多个频率中的每一个关联到多个组中的一个中来将所述多个频率分组为组，使得每个组具有与其相关联的耗散率的相应范围并且包含所述相应范围内的耗散率已经被确定所处的频率；

(c)基于与所述每个频率相关联的所述组，通过将能量与所述多个频率中的每个频率相关联来设定频率/能量对；以及

(d)根据所述频率/能量对来应用RF能量以加热所述负载。

每组频率可与相应的负载部分相关联；并且选择所述频率/能量对以获得要被耗散在所述相应的负载部分中的每负载量的能量的总量之间的差异。

所述频率可被分组成三个组，并且所述频率/能量对可以是使得，对于所述第一组，最大的能量与所述第一组中的每个频率相关联，对于所述第二组，最小的能量与所述第二组中的每个频率相关联，以及对于所述第三组，作为所述相应的耗散率的函数在所述最大的能量和所述最小的能量之间变化的能量与所述第三组中的每个频率相关联。

所述设定可包括选择每组的功率电平。

至少一个组可包括多个非连续的频率范围，其中至少一个频率可属于在所述范围之间的另一个组。

至少一个组可对应于冻结的物质。

所述分组可包括分组到至少三个组中。

所述将频率分组为组可以是通过分组为预定数量的组来执行的。

分组可包括分组到至少两个组，所述至少两个组中的每个组其中都可具有以多个频率的相当数量的耗散能量，所述相当数量可以是在加热循环中被分配给组的总耗散能量的至少7％。

设定频率/能量对可包括将非零能量与至少两个所述组中的每个频率相关联。

一个组的平均耗散能量可以是另一个组的平均耗散能量的至少两倍。

一个组的平均耗散能量可以是另一个组的平均耗散能量的至少五倍。

所述应用所述频率/能量对以加热所述负载可以是通过以在与不同的能量成对的频率处的不同功率电平应用能量来执行的。

所述应用所述频率/能量对以加热所述负载可以是通过以在与不同的能量成对的频率处的不同的持续时间应用能量来执行的。

所述负载可包括食物。

所述应用可导致所述负载中的相变。

所述应用可导致所述负载中至少一部分的融化。

所述方法可包括重复步骤(a)至(d)至少两次作为加热过程的一部分。

本发明还提供了一种加热负载的方法，包括：

(a)获得工作频率处的耗散率；

(b)根据工作频率的耗散率将所述工作频率分组到三个组中，其中第一组与高耗散率相关联，第二组与中间耗散率相关联，以及第三组与低耗散率相关联；以及

(c)在所述第一组处以低功率电平应用RF能量，在所述第三组处以高功率电平应用RF能量，以及在所述第二组处使用作为所述耗散率的函数从所述高功率电平朝所述低功率电平降低的功率电平应用RF能量。

本发明另外还提供了一种使用RF能量加热在不同的频率上具有不同的耗散率的负载的方法，包括：

控制器，其被配置成：

(a)确定针对多个频率中的每个频率的耗散率；

(b)根据在所述多个频率的所述每个频率处确定的所述耗散率，通过将所述多个频率中的每一个关联到多个组中的一个中来将所述多个频率分组为组，使得每个组具有与其相关联的耗散率的相应范围并且包含所述相应范围内的耗散率已经被确定所处的频率；

(c)基于与所述每个频率相关联的所述组，通过将能量与所述多个频率中的每个频率相关联来设定频率/能量对；以及

(d)根据所述频率/能量对来导致应用RF能量以加热所述负载；

腔；以及

至少一个馈源，其被配置成将RF能量传输到所述腔中。

本发明另外还提供了一种加热负载的装置，包括控制器，所述控制器被配置成：

(a)获得工作频率处的耗散率；

(b)根据工作频率的耗散率将所述工作频率分组到三个组中，其中第一组与高耗散率相关联，第二组与中间耗散率相关联，以及第三组与低耗散率相关联；以及

(c)在所述第一组处导致以低功率电平应用RF能量，在所述第三组处导致以高功率电平应用RF能量，以及在所述第二组处导致以作为所述耗散率的函数从所述高功率电平朝所述低功率电平降低的功率电平应用RF能量；

腔；以及

至少一个馈源，其被配置成将RF能量传输到所述腔中。

所述装置还可包括存储器，所述存储器可具有被存储在其中的多个功率应用规程，并且其中所述控制器可被配置成将不同的规程应用至不同的频率组。

附图简述

下面根据附图来描述本发明的示例性非限制实施方式。这些附图是说明性的，并且一般不按照精确的比例。在不同的图中的相同或相类似的元件，其使用相同的参考数字来进行引用。

图1说明性地描绘了按照本发明的示意性实施方式的设备；

图2是根据本发明的实施方式的溶解设备的操作方法的简化流程图；

图3是关于示例性判定函数的相对补偿与规范化的耗散率的关系的图示；

图4是按照本发明的另一个实施方式的设备的操作方法的简化流程图；

图5是示出了选择hpl参数值作为平均耗散的函数的方法的图表；

图6是显示了平均的且以改变的频率用于具有相同质量的牛肉和金枪鱼的、所测量的耗散率的图表；

图7是显示了平均的、且以改变的频率用于大块的鸡肉和用于小块的鸡肉的、所测量的耗散率的图表；

图8是根据本发明的一个示例性实施方式有区别地加热有不同耗散率的物质的方法的流程图；

图9显示了相对图3中例子的示例性备选方案；以及

图10显示了关于米饭和鸡肉混合物的不同耗散率。

示例性实施方式详述

总览

本申请尤其是描述了在用RF加热(例如，微波或UHF)的加热装置领域中的大量改进。然而，为方便起见这些改进在各种装置和方法的背景中一起进行了描述，这些改进中的每一个通常都是独立的，并且能够使用现有技术中的装置或方法(如果适用的话)来实现，或者使用本文中所描述的其他改进的非优化版本来实现。此外，在该发明的一个实施方式的背景中所描述的改进能够被利用在其他实施方式中，并且应当视为尽可能被并入作为在其他实施方式的描述中的可选特性。这些实施方式以稍微简化的形式来表现以强调某些发明性的元素。此外，要注意的是，对于该发明的一些或全部实施方式共通的一些特性可能已在标题为“发明概述”章节中进行了描述，且应当被视为是各种实施方式的详细描述的一部分。

一种用于在一般不规则的负载上提供基本上相等的能量耗散的方法和设备，其根据的是通过引用而并入本文的Ben-Shmuel和Bilchinsky('878)的PCT公布WO07/096878。在示例性的实施方式中，一个按照'878的设备使用了通过将多个RF频率(所有均在频带内)传输到腔中以获得在频带内的腔的全部S参数从而得到的信息，由此能够确定腔的频谱信息(例如，进入腔中的能量耗散)作为频率的函数。这种信息被用于推演(如果有的话)扫描频率中的每一个应当以哪个频率被传输到设备中，以便获得在该腔中所需的耗散模式。

一个选择是，仅传输主要在负载上耗散的频带内的功率(并且无表面电流或者在天线之间)。这能够被执行例如使得效率η与馈入功率的乘积对于所有被传输的频率是基本上恒定的，并且其允许在负载或腔中基本上相等的能量耗散(作为频率的函数)，而无论负载的成分如何。

在对象融化期间，在对象中的冰融化成水。对于RF能量，冰和水具有不同的吸收率，这导致了不同的回波损耗，并且结合作为频率的函数。这可改变匹配，并且在通过对匹配元件进行调整而实现重新匹配之后，吸收效率峰值的频率可能改变。可选择地，通过监控(基于所得到的信息)被选择用于输入的频率并且特别是其改变速率，在其上所有冰都融化成水的点能够被确定，并且结束加热(如果仅需要融化)。

示例性的系统

图1说明性地描绘了按照本发明的实施方式的设备10。在本发明的一个示例性实施方式中，如WO07/096878中所描述的来构建和操作该设备，并且具有以下详细描述的改变中的一个或多个。特别是，在本发明的一个示例性实施方式中，配置控制器使得避免功率传输到达高吸收部分(例如，相应于已融化部分，或多个极性部分，或者具有较低的含脂肪量或较高的含水量或含盐量的部分)以至于降低了过度加热的危险。额外地或可供选择地，例如，将明显较低的功率提供至解冻的部分，因为温度改变和未融化区域的融化所需要的功率远高于液体部分加热所提要的功率，因此提供相似的功率电平将导致对已融化部分的失控加热，并且仅轻微地加热/融化未融化部分。

设备10，如所示，包括腔11。如所示腔11是由导体制成的圆柱形的腔，所述导体例如金属比如铝。然而，应当理解的是，该发明的一般方法不限于任何特定的谐振腔形状。腔11、或者由导体制成的任何其他腔操作为用于具有截止频率(例如，500MHz)以上的频率的电磁波的谐振器，其尤其是可以依赖于腔的几何形状。例如，可使用宽频带的RF频率，例如800-1000MHz。基于几何形状确定截止频率的方法在本领域中是众所周知的，并且可以使用。

将负载12放入腔内，可选择地放在支撑构件13(例如，常规的微波炉盘)上。在本发明的一个示例性实施方式中，腔11包括一个或多个馈源14(例如，天线)，其可用于将RF能量传输入腔中。使用任何在本领域中公知的方法和装置来传输能量，包括例如使用固态放大器。馈源14中的一个或多个，以及有时全部馈源14还能够为了获得在给定RF频率带内腔的频谱信息在加热过程中使用一次或多次，以便确定该腔的频谱信息(例如，进入腔中的能量耗散)作为在工作频带中的频率的函数。该信息由控制器17收集并处理，正如下面将详细描述的一样。

在本发明的一个示例性实施方式中，腔11还包括一个或多个传感器15。这些传感器可以为控制器17提供额外的信息，其中包括例如温度(例如，通过一个或多个IR传感器、光纤或电子传感器)、湿度、重量，等等。另一种选择是使用一个或多个被嵌入或者附加到负载上的内部传感器(例如，如WO07/096878中所公开的光线或TTT)。

可供选择地或额外地，腔11可包括一个或多个场调节元件(FAE)16。FAE是可影响腔的频谱信息或从腔推导出频谱信息的、腔中的任何元件。因此，FAE16可以例如是腔11中任何对象，其包括在腔内的金属组件、馈源14、支撑构件13、和均布负载12中的一个或多个。FAE16的位置、定向、形状、和/或温度有选择地受到控制器17的控制。在该发明的一些实施方式中，控制器17被配置成执行若干连续的扫描。根据不同的FAE性质(例如，改变一个或多个FAE的位置或定向)执行每次的扫描，使得可以推演出不同的频谱信息。控制器17随后可基于所获得的频谱信息选择FAE性质。这些扫描可以在RF能量传输到腔中之前执行，并且这些扫描可以在设备10工作期间执行若干次，以便调节被传输的功率和频率(并且有时也调节FAE性质)，使之适应在操作期间腔中发生的改变。

在本发明的一个示例性实施方式中，FAE受到控制，和/或负载旋转或移动，以便取得关于选择性辐射和/或关于辐射参数比如hpl的设定的最有用的频谱信息，例如如以下所描述的。可选择地或可供选择地，负载和/或FAE被周期性地操纵和/或基于所取得频谱信息的质量或其他性质。可选择地，选择允许最高hpl被选择的设定。

信号到控制器的示例性传递通过虚线描绘。直线(Plainline)描绘了由控制器17所施加的控制(例如，要通过馈源14传输的功率和频率，和/或规定FAE16的性质)。信息/控制可以通过任何本领域中的手段传输，其中包括有线和无线通信。

示例性的融化

将注意力转向图2，其描绘了流程图20，该流程图显示按照该发明的示例性实施方式，设备10可如何工作以融化被冷冻的负载(例如，食物)。

在将负载12放入腔11之后，执行扫描21。扫描21可包括一次或多次扫描，允许获得若干扫描的平均值，由此获得更精确的结果。额外地或可供选择地，扫描21根据不同的FAE性质或不同的负载/盘子的位置来重复(可选择地，扫描按每个配置执行若干次)和/或使用用于传输/感测的不同天线。

为了改进扫描结果分析的精确度，在一个示例性的实施方式中，以每个频率实际传输的功率的量(例如，如果以不同频率传输的功率不相同)要包括在计算中，以便推演被耗散在腔中的被传输能量的百分比。这种在频率之间功率传输的差异可以例如是设备和/或设备组件比如放大器的固有特性。

一旦获得了一个或多个扫描结果，可执行分析22。在分析22中，基于在扫描21中所获得的频谱信息，使用融化算法来定义传输频率和要以每个频率传输的能量的量(有选择地与其他输入方法比如机器可读标签、传感器读取和/或用户接口进行结合)。因此，将能量23传输到腔中，有选择地如分析22所决定的。可选择地，所需的耗散功率低于在最大功率乘以耗散率以下的预期功率。

在本发明的一个示例性实施方式中，负载在一分钟内被扫描120次。可使用较高的(例如，200次/分钟、300次/分钟)或较低的(例如，100次/分钟、20次/分钟、2次/分钟、10次/融化时间、3次/融化时间)速率，以及不均匀的采样率。有时，扫描序列(例如，一次或多次扫描)可每0.5秒执行一次，或每5秒执行一次，或者以任何其他速率比如较高的、较低的、或中等的速率来执行。此外，在扫描之间的时段可以通过要传输到腔中的能量的量和/或要耗散到负载中的能量的量来限定。例如，在给定的能量的量之后(例如，10kJ或更少、或者1kJ或更少、或者几百焦耳、或者甚至是100J或更少，被传输或耗散到负载中，或者到负载的给定部分中(例如，根据重量，比如100g或根据百分比，比如负载的50％))，执行新的扫描。在一些情况下，使用其他手段比如RF/条形码可读标签(例如，关于之前的扫描信息或融化预设)或使用温度传感器来提供信息。

在本发明的一个示例性实施方式中，扫描速率依赖于在扫描之间频谱信息的改变速率，例如，耗散和/或频率的改变的阈值(例如，在整数和中10％的改变)可被提供，或者将不同的改变速率与不同的扫描速率相关联，例如使用表格。在另一个例子中，要确定的是在扫描之间的改变速率(例如，在扫描之间的平均改变是否小于在最后两次扫描之间的改变)。这些改变可用于在加热期间一次地或多于一次地调节扫描之间的时段。可选择地或可供选择地，系统中的改变(例如，盘子的移动)可影响扫描速率(一般来说，主要的改变增加该速率，并且次要的改变或无改变将降低该速率)。

该过程有选择地关于预定的时间段重复进行，或者直到用户结束为止。可供选择地，融化过程可以自动结束24。在24，其可以在每次扫描之后，在每次能量传输之前，和/或在该过程的任何其他阶段上执行，扫描结果和/或传感器读数被用于确定融化是否可结束或者是否应当结束。例如，如果检测到相变完成，或者如果测量到对象的温度在给定温度以上(例如，温度5℃以外或更高)，融化可以结束。在另一个例子里，如果耗散到负载中的总能量达到能量的预定的量，即融化到所需最终温度的能量(例如，考虑负载的初始温度和成分)。则融化可结束。对流程图的修改可用于任何其他的加热过程，包括例如加热(有或没有温度的提升)以及干燥。在这些情况下，结束点也可以通过其他参数来定义，所述参数包括被测量的温度、在负载中耗散的能量的所需总量、湿度水平、温度改变速率，等等。

有选择地对关于融化的(频率/能量)或(频率/功率)对进行选择，以增加(或甚至是最大化)以具有低耗散率的频率耗散在负载(例如，主要是固体或冰的部分)中的能量，并且降低(或甚至是最小化)以具有相对高的耗散率的频率耗散(例如，在主要是已融化部分，比如液体或水)的能量。例如，以低耗散率，设备将被设定成产生有效的功率耗散(例如，作为可能的最大功耗可能性的因数)，而以高耗散率，设备将被设定成耗散掉比可能会耗散的少得多的能量。有时，比如当固定了用于传输每个频率的时间时，(频率/能量)对可以是(频率/实际功率)对。如本文中所使用的，功率不必是时间的直接函数，但可以是时间的间接函数。例如，如果在给定的时间段，比如一分钟内，使用了固定的功率，但是应用该功率的持续时间发生了改变(例如，从1秒到2秒)，则最终结果是每个确定时间单位所应用的能量中的差值，其是功率。因此，频率/功率对能够包括具有应用规程的频率/能量对。还应当注意的是，一旦决定了关于一组dr值的规程，则其可以通过随着时间改变提供频率/功率设定来实现，频率/功率设定能够关于相同的频率随着时间改变发生变化。另外，如下所述，频率/功率对可直接与一组频率相关联，其中对于频率的实际功率分配被决定为应用规程的一部分。

一种示例性的融化算法是在所选择的工作频率范围[f₁，f₂]中以具有在最大耗散率的预定阈值(例如，70％的耗散或70％的规范化耗散，如下所解释))以上的耗散率的频率来传输零功率(或能量)，和在该范围中的其他频率上传输非零功率。在一些情况下，以二元方式选择功率，即不是最大就是最小。在一些情况下，通过允许关于循环中不同频率有不同传输时间来传输不同的功率量(相对于其他频率，或绝对值)。可供选择地，提供中等的功率电平(或能量的量)，例如具有中等的耗散水平的部分。

在本发明的一个示例性实施方式中，当功率被提供至一频率或频率组时，该功率电平被选择为是有重要意义的。例如，这种重要性能够被测量作为在扫描/传输循环中所提供的全部功率的函数(例如，5％、10％、20％、或较小、或较大、或中等的值)。可选择地或可供选择地，这种重要性能够被测量作为在一个循环中负载的至少5％的部分的温度上的作用，例如，至少0.1℃、0.2℃、0.5℃、或较小的、或中等的、或较高的温度改变。可选择地或可供选择地，能够基于由耗散的功率所导致发生相变的量来测量该重要性，所述耗散的功率例如足以改变光谱图像(RMSE)，该改变为在一个循环或比如30秒的时间段中至少1％、3％、5％、10％、或较小的、或中等的、或较大的量。

在本发明的一个示例性实施方式中，所述设备包括其上存储了多个阈值、hpl值、耗散/功率比率、耗散/能量比率、和/或关于各种负载特性的参数的存储器。可选择地，设备和/或用户在这些被存储的选项之间进行选择，作为关于融化的初始设定、或最终设定。例如，(在每个频率上放大器的最大功率的)80％的固定hpl可被用于一定重量的冷冻牛肉。

示例性的融化算法

以下是一种示例性的融化算法。在所选择的工作范围[f₁，f₂]中，选择高边界频率和低边界功率(hpl、lpl)，并且任何被应用的功率被维持在这些边界之间。

边界低功率电平(lpl)是最小的功率电平，其中在负载上的耗散高得足以是有用的。例如，如果选择15％为最小的有用耗散，lpl将关于每个频率设定为是可传输的最大功率的15％。可供选择地，其可按一预先选择的低功率关于所有频率进行设定(例如，60瓦特或更少量)，或者上述的任何组合；如果在给定频率上负载中的耗散低于lpl，则在该频率上的被传输功率将被设定到零。

边界高功率电平(hpl)确定了最高的可允许耗散功率。这意味着被输出的最高功率受到抑制以避免不希望出现的热效应。此外，以给定频率输出的实际功率可按照频谱信息进行选择，尤其是，有选择地确定未融化区域为目标。可选择地，功率电平一般与耗散逆相关。正如可以注意到的，降低最大的烤箱功率一般将延长融化时间。在一些情况下，所应用的功率电平满足二元的标准：用于低耗散部分的hpl，以及用于高耗散区域的一些其他的值(比如零)。

使用非常高的hpl可导致在负载中不可接受的不均匀温度分布，并可导致热失控。负载对所传输的功率(例如，在某工作频带上)越敏感，可接受hpl的功率将越低。可选择地，按照哪个工作频带更好地区分了水和冰来选择工作频带。

一般来说，为敏感的负载设定低hpl，尽管代价是增加了融化时间，但是这种hpl还可被用于较不敏感的负载。但是，有时可能优选的是为每个负载设定最高hpl，该最高hpl将在负载上提供可接受的融化后温度分布(例如，±15℃、±10℃、±5℃、±2℃或者甚至更加一致)。该可接受的融化后温度分布能够依赖于例如：负载成分中的一个或多个，对过度加热的敏感性(例如，是否导致损坏；其扩展性和可逆性；以及到什么程度物质损坏)，以及试图加热负载的目的。要注意的是，有时优选的是融化速率而不是质量，在这种情况下可使用较高的hpl，并且融化后质量将是次优的。可选择地，设备被提供具有在一致性、最大温度、和/或融化速率之间的、用户可选择的折衷(例如，旋钮或数据输入)。

要注意的是，按照本发明的一些实施方式，主动优选的是防止过热点而不是融化、加热、和/或能量耗散的一致性。

可选择地，hpl被设定得足够低，以至于已融化部分将不会在以其相关频率进行的加热停止或降低之前被过度加热。

确定hpl(高功率电平)的示例性方法

hpl可以通过各种方式来确定，例如通过试错方法。在本发明的一个示例性实施方式中，尝试若干hpl设定，以确定在融化后的负载上提供可接受的温度分布的最大hpl。这些尝试可在融化期间继续，例如，在每次扫描时执行、每秒执行、或每分钟执行、或以中等的时间段执行。在本发明的一个示例性实施方式中，hpl开始于低值，并且逐步地增加。可选择地，hpl根据项目的类型设定。

在本发明的一个示例性实施方式中，预设的hpl值被提供用于负载特性的各种组合，比如形状、重量、温度、所需效果、和/或物质类型中的一个或两个或更多。可选择地，用户能够选择这些特性，并且设备将相应地建议和/或使用hpl。

可选择地，hpl在融化期间周期性地更新。

在本发明的一个示例性实施方式中，借助于负载和/或腔的改变估算hpl(最初地或以不间断的方式)，以至于得到更有用的频谱信息。一般来说，如果所得到的频谱信息更好，则可以识别在冰和水之间更好的分离点，允许更高hpl用于冰块，并且允许以相同的质量(例如，平稳地)更快加热，和/或以相同的速度以更高的质量加热。

可供选择地，并且同时不希望受理论的约束，提议可基于在负载的已融化和冻结部分中的能量的相对耗散来确定负载的敏感性。当冻结部分和已融化部分中的耗散相对相似(例如，10-15％耗散差异，比如在40％与50％耗散率之间)(例如，由于低含水量)，该例子被视为有高敏感性(例如，在冰和水之间的差别要求更敏感的确定)。在已融化部分和冻结部分中的耗散之间的不一致性越大，负载的敏感性越低。因此，可以通过获得负载的频谱信息并且比较在工作频带中的最大耗散(d_max)和最小耗散(d_min)来确定hpl。在d_min与d_max之间的差越大，则负载的敏感性越低，并且应当有选择地使用的hpl越高。

要注意的是，如果提供了对中等耗散频率的更好的功率选择，则可允许更高的hpl。

还可供选择地，并且同时不希望受理论的约束，提议可基于能够在每个频率(ep(f))和ldl上耗散到负载中的最大功率来确定hpl。hpl可被设定使得所使用频率的部分，例如在工作频率中的所有频率(例如，跨800-1000MHz的频带))(或其他的频率组)，其被认为耗散到负载中，并且其中lpl<ep(f)<hpl将小于预设的阈值。例如，该阈值可被选择为10％或20％或30％或其之间的任何值。可选择地，该方法是基于设备一般被限制在最大功率中的实现(和/或这种情况)，并且实际上，hpl越接近最大功率，可能越不容易地在不同的、近似的频率上提供不同的功率电平。可选择地，百分比依赖于所期望的在质量和/或速度之间的折衷。

因此，融化规程可使用单个hpl值(例如，如果专用于具有相似敏感性的负载；或者将适用于大多数预期负载的低hpl)。可供选择地，该规程可使用在若干可能的hpl值之间的选择(例如，在一些预设值之间的选择，或手动地或自动地相应于给定负载和/或可接受的融化后温度分布的有选择地设定值)。最后，该规程可使用在设备功率性能内的任何值(例如，自动计算的值或手动选择的值)。一个相对高的hpl的例子可以是300瓦特或者在该频率上放大器的最大功率的80％。一个相对低的hpl的例子可以是120瓦特或者在该频率上放大器的最大功率的30％。中间值也是有可能的。

耗散函数dr(f)的示例性确定

dr(f)表示作为频率的函数的耗散率，即通过每个馈源(例如，馈源j)传输的、被耗散在负载中的功率的百分比。该函数具有在0与1之间的可能值，并且有选择地如公式1所示被计算，这基于所测量的功率并使用所测量的频谱信息。然而，正如此处所注明的，可使用二元函数或非线性的和/或非单调的函数(例如，并且在工厂中确定或者在校准期间确定)。

${\mathrm{dr}}_j\left(f\right)=\frac{P_{\mathrm{incident},\mathrm{watt}}^j\left(f\right)-\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_{\mathrm{returned},\mathrm{watt}}^i\left(f\right)}{P_{\mathrm{incident},\mathrm{watt}}^j\left(f\right)}=1-\frac{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{P}_{\mathrm{returned},\mathrm{watt}}^i\left(f\right)}{P_{\mathrm{incident},\mathrm{watt}}^j\left(f\right)}$ (方程1)

dr(f)的规范化

冻结部分(例如，冰)的耗散率相对低于已融化部分(例如，液体/水)的耗散率，但是大量的冰能够显示相当大的耗散。为了对以具有低耗散率(例如，冰)的频率中的耗散和以具有高耗散率(例如，液体/水)的频率中的耗散进行区分，同时降低相对质量的影响，dr(f)函数被有选择地规范化到在0和1之间的整个范围；在冻结部分中的耗散与已融化部分中的耗散之间的差相对较小而无论其原因(例如，低含水量)的其他情况下，这种规范化也可能是有用的。如以下所显示的，被规范化的函数–dr'(f)–可用于计算补偿因数。

$\begin{array}{c}\mathrm{drh}=\min {\left\{\mathrm{dr}\left(f\right)\right\}}_{f\&Element;[f_1,f_2]}\\ \mathrm{drh}=\max {\left\{\mathrm{dr}\left(f\right)\right\}}_{f\&Element;[f_1,f_2]}\\ {\mathrm{dr}}^{\&prime;}\left(f\right)=(\mathrm{dr}\left(f\right)-\mathrm{drl})/(\mathrm{drh}-\mathrm{drl})\end{array}$ (方程2)

在一些负载的情况下，有选择地避免dr'(f)的使用，并且作为代替使用原始的dr(f)。可选择地，设备被配置成具有关于可供选择的用途的规程。在规程之间的选择可基于用户的输入(例如，用户接口或机器可读标签)或者在设备内进行读取的传感器(例如，重量传感器)。可供选择地，dr'(f)可用于所有负载。

能够在每个频率(表示为ep(f))上耗散到负载中的最大功率如下所述有选择地计算，给定P_{maximumj,watt}是在每个频率上放大器可用的最大功率。

ep_j(f)＝dr_j(f)P_{maximum,j,watt}(f)(方程3)

使用以上方程，有选择地计算补偿函数(coeff(f))。该函数有选择地使用以确定相对量的能量，其应当在每个频率上耗散到负载中，作为dr'(f)的函数，例如如方程4A中所示：

coeff(f)＝F(dr'(f))(方程4)

(方程4A)

在本发明的一个示例性实施方式中，一些频率可按照它们的耗散率被分类为“冰”、“水”、和/或“混合的冰/水”。可选择地，较高的功率被提供到冰和混合的冰/水中，并且纯净水被提供带有低功率或无功率。

可选择地，提供了耗散阈值，在该耗散阈值以下，因为负载部分被假设为不是冰，进入负载的耗散很低以至于无功率被传输。在本发明的一个示例性实施方式中，设备被设计成在任何频率下都具有非常低的本征耗散，或者仅在一些频率下有已知的耗散(其中阈值可以随后提高)。

要注意的是，大块的冰可具有相对高的耗散。可选择地，如果没有(或有极少，例如，在阈值以下)低耗散频率，并且已知负载被冻结，则假设最低的耗散频率是冰，并且以这种频率提供功率(常规地或者稍微降低的水平)，直到指示了有较小的冻结区域形成的、较低的耗散频率出现为止。

例子dr(f)

按照方程(4)，函数的例子被示出在图3中。正如能够看到的，设定了两个限制。在一些频率上，到负载中的耗散小于预设的阈值(例如，在图3的例子中，dr'(f)<0.3)，将传输最大允许功率，该最大允许功率是在ep(f)/dr(f)与hpl(f)/dr(f)之间的最小值。在一些频率上，将到负载中的耗散大于预设的值(例如，在图3的例子中，dr'(f)>0.8)，将不传输能量。在所有其他的频率上(在图3的例子中，0.3<dr'(f)>0.8)，功率传输将使用所选择的函数计算。在图3的例子中，其为一般的线性函数，但是其他的函数，有选择地为非线性的函数，可以用于提供在dr'(f)与coeff(f)之间的逆相关(例如，指数式的、阶跃函数式的、分段线性的、多项式的、和/或一般查询表，优选地使用内插法)。可选择地，该函数更喜欢将功率应用于低耗散区域到大于简单的逆函数的程度。可选择地，基于已察觉到的损坏负载的风险来选择函数。

示例性的实际功率计算

gl(f)是耗散到要被加热的对象中的功率，考虑最大功率能够以每个频率(ep(f))和hpl(f)和补偿函数(coeff(f))耗散到负载中，如下所示：

(方程5)

使用gl(f)，要从放大器传输以便在每个频率上导致在负载上所期望的耗散的功率(nopw(f))被有选择地计算，如下所示：

nopw(f)＝gl(f)/dr(f)(方程6)

nopw(f)总是低于P_{maximumj,watt(f)}，其为由于以下原因可在每个频率上从放大器中提取的最大功率：

max{gl(f)}＝ep(f)coeff(f)＝dr(f)P_{maximum，j，watt}(f)

max{nopw(f)}＝max{gl(f)}/dr(f)＝P_{maximum，j，watt}(f)(方程7)

使用平均耗散计算hpl

图5示出了hpl，其被计算为在工作频带或在所选择频带内的平均耗散率的函数。可选择地，这是基于假设低平均耗散意味着高敏感性，并且反之亦然。还可使用其他函数，例如，将hpl匹配到平均耗散的表格。

正如在图中所见，低平均耗散率指示负载的高敏感性，并相应地指示低hpl。低的hpl值被有选择地选择为略高于lpl(以提供最小的工作范围)。例如，最小的hpl值可以在70与120瓦特之间(例如，80瓦特)。hpl的最大电平可被选择为与最大的可能放大器功率一样高或者比其略低。如在图5中所见，当平均耗散率低于预设的较低限制时，hpl被选择为允许的最低hpl，并且当平均耗散率高于预设的上部限制，hpl被选择为允许的最高hpl。平均耗散率的较低限制可在例如0.1与0.3之间(例如，0.2)，同时上部限制可以在例如0.5与0.9之间(例如，0.6)。

平均耗散的中间值有选择地指示中等的hpl值。要理解的是，虽然图5描绘了关于中等的平均耗散率数值的一般线性的相关性，有选择地是非线性的其他函数可用于提供在平均耗散率与hpl之间的正相关(例如，指数式的、阶跃函数式的、多项式的、分段线性的)。

在一些情况下，频率分布在频带中，以至于一个频带能够被确认为与冰匹配(例如，低耗散)并且另一个频带与水匹配(例如，高耗散)。可选择地，代替计算hpl或者除了计算hpl之外，gl(f)被设定成零，或者设定成在与水相关的频带的lpl(或任何其他的预设低值)，以及设定成相关于冰的频带的任何预设高值(例如，hpl或最大可用功率或其他设定)。可选择地，基于被周期性得到的频谱信息，作为水/冰的频带的分类被有选择地周期性地更新。

虽然以上描述了计算hpl和gl(f)的特定方法，但是这些方法能够例如在数学上或逻辑上组合，例如使用若干方法的平均值，或者使用最大或最小或多个方法。例如dr(f)的(或dr'(f)的)高斯函数可用于计算gl(f)。

示例性的操作

将注意力转向图4，其描绘了流程图40，该流程图显示了设备10可以如何按照该发明的示例性实施方式进行操作。

扫描41与图2中的扫描21基本相同。一旦获得了一个或多个扫描结果，执行判断42。在判断42要作出判断；即在两个或更多能量传输规程之间做出选择，和(有选择地)结束操作序列。该判断可包括以下判断中的一个或多个：

融化规程—当以融化模式操作时，判断42有选择地包括对频率/功率对或者频率/能量对的选择，所述频率/功率对或者频率/能量对预计耗散到冰中的能量比耗散到水中的更多(例如，如以上所描述的)。在本发明的一个示例性实施方式中，通过跟踪谱图像中的改变速率(例如，改变快于相变)；温度改变速率(例如，温度改变快于相变)和/或温度(例如，使用传感器)中的一个或多个来检测融化。

加热规程A–当以该模式操作时，判断42有选择地包括对频率/功率对或频率/能量对的选择，所述频率/功率对或频率/能量对的选择预计以给定的绝对或相对的dr(或dr')值范围为特征的一组频率来耗散不同于由至少其他的一组频率耗散的能量模式。在本发明的一个示例性实施方式中，每加热循环中的高功率或较大量的能量通过一组频率耗散(例如，比具有较低dr或dr'的频率具有相对高dr或dr'的频率)，同时在两个组中非零量的功率和能量被耗散。

加热规程B–在示例性的实施方式中，判断42包括对频率/功率对的选择，该频率/功率对预计耗散到负载中的能量比耗散在其他地方(例如，表面电流、天线匹配，等等)的能量更多。关于这些规程的非限制性的例子在PCT公布WO07/096878和WO08/007368中被公开。

保温规程–在示例性的实施方式中，判断42包括频率/功率对或频率/能量对的选择，所述频率/功率对或频率/能量对预计在一个循环中将基本上相等量的能量耗散到负载的所有部分中。可选择地，这种加热受到控制，使得对象的温度将不会明显地偏离预设温度(例如，35℃±2℃或45℃±2℃)。例如，这可通过使用来自温度传感器的反馈或通过限制允许在任何给定时间耗散的能量来实现。应当注意的是，加热水可导致水蒸发，由此为蒸发利用耗散的功率，同时，其他部分可能还未蒸发，导致加热。

规程选择–在示例性的实施方式中，规程能够自动改变操作模式(例如，一旦完成相变即结束融化，和/或在该时刻开始加热，或者选择融化判断公式)。这可能依赖于传感器的输入，和/或在频率扫描中获得的信息，和/或基于指令(例如，在给定步骤上要耗散到负载中的能量的量)。该判断可以结束操作，或者从一个规程(例如，融化)改变到另一个规程(例如，保温)。

一个传感器输入的例子包括对温度的感测。一旦温度由传感器中的一个或多个感测到(或者计算出温度，例如平均温度)，或者在所有传感器上的温度都达到预定的温度，则设备可决定改变加热规程。例如，如果感测到的温度指示融化完成，则设备可将规程改变成结束加热或者开始烹调或者维持所感测的温度(例如，如果负载的一部分仍冻结则确保完全融化和/或防止再结晶，或者将负载维持到服务就绪的温度上)。

有时，指示融化完成的预定的温度略高于冻结点(例如，2-15℃)。当(例如，通过使用IR传感器)感测到的温度是负载的外部温度时，则预定的温度有时可以被选择略高于使用内部传感器的时候(例如，8-10℃)，因为有时，在融化结束时的内温度其余外温度(特别是当设备提供了温暖的内部时)。在另一个备选方案中，如果设备内部冷却，则可预计内温度超过外部温度，在这种情况下，指示融化结束的传感器读数可以较低(例如，4-8℃)。有时(例如，当使用多个内部传感器时)，优选为有较小的温度范围(例如，4℃-6℃)。

判断42还可基于用户输入的某种形式，其可在操作之前或操作期间提供。该输入可通过用户接口中的一个或多个提供，并且使用机器可读标签，比如条形码或RFID。用户输入可包括关于判断序列和/或其触发的信息，比如要耗散的能量的量、相变、温度改变、和/或温度改变速率中的一个或多个。

一旦推论出判断42，在所选择的频率/功率对或频率/能量对上的能量传输43可被传输。可选择地，该判断结束操作，在该情况下设备将不传输能量至负载，并且可发送提示(例如，通过播放声音、光或者任何通信形式)给用户。在这时，设备可自动地结束操作。这可伴随着给用户的通知(例如，通过光、声音或消息显示，或者通过传输电信号至远程设备例如移动电话或计算机)。

能量传输43可以继续一段时间(预定的或基于传感器反馈)，以及自动地结束。可选择地或可供选择地，传输43之后是重复扫描41，其允许调节设备的操作，以关于在加热期间所发生的改变(例如，相变或新的频谱信息)来调整设备的操作。可选择地或可供选择地，在每个阶段上设备的操作可由用户手动地结束。

额外的示例性操作

如上所述，物质可以包括两个或更多部分(例如，3个或更多)，其可期望通过每单位质量(或体积)不同量的能量和/或以不同的一致性/效率的比例、和/或其中观察到的不同的耗散率来加热。可选择地或可供选择地，有可能的是这些部分中的大多数或全部不是冻结的物质或者在加热期间改变相位的物质。例如，脂肪含量相对高的物质的一部分可以与脂肪含量相对低的物质的一部分和/或水含量相对高的物质的一部分、或其混合物一起被加热。

在本发明的一个示例性实施方式中，当功率被应用到对象上，对象中的一些部分按照其耗散率进行分类，并且这驱动关于每个这种被分类部分的功率(或能量)应用规程。应当注意的是，一些部分可被物理地分离或混和。在本发明的一个示例性实施方式中，当功率被应用到负载上，则所传输的频率按照它们在负载中的耗散率进行分类，并且这驱动关于每个这种被分类的频率组的功率(或能量)应用规程。应当注意的是，有时有区别地传输至少两个不同的频率组，使得相当数量的能量在所述至少两个组中的所有频率上耗散。

图8是根据本发明的一个示例性实施方式，使用在负载中有不同耗散率的频率有区别地加热物质的方法的流程图。

在802，有选择地得到频谱信息。可选择地或可供选择地，要加热的对象部分的电磁特性可例如手动地、使用摄像机、或使用与对象相关的带有信息的标签来输入。可供选择地，例如对于一些规程比如融化而言，可提前提供水和冰的频率。

在804，根据对所计划的加热有用的项目有选择地识别各种“工作”频率。可选择地或可供选择地，确定系统使用哪个频率，例如，基于放大器性能和/或其他理由，比如不以高Q因数操作，或者以过分低的耗散率(例如，10％或更少)操作。

在806，耗散率数值有选择地被规范化，例如，使得最大的观察到的耗散被给定100％的值，并且最小的观察到的耗散率被给定0％的值。规范化有选择地是线性的，例如，如在以上的融化例子中所解释的一样。

在808，工作频率按照它们的耗散率(dr)，或规范化的耗散率(dr')和/或加热速率来分组。可选择地，按照阈值将频率聚集成群。可选择地，如以上关于信息输入所述的，提供这种阈值。可选择地或可供选择地，按照它们的耗散率将频率聚集成群。可选择地，耗散率的分布被用于识别对象，和/或提供对其成分和/或物质相的指示。可选择地，使用额外的输入，比如摄像机、或重量比例、和/或湿度/温度的传感器、和/或手动提供的信息或由机器可读标签(例如，RFID)提供的信息。例如，可以有2、3、4、5或更多个不同的耗散率分组，其被确定，用于将频率与之相关联。可选择地，一组功率有为2、3、4、7、10、20或具有非零传输率的第二组的较小或中等因数的至少一个因数。在本发明的一个示例性实施方式中，至少一组、或者有选择地所有的组都具有至少为整个工作带宽的5％、10％、20％、或较小或中等的带宽百分比的带宽。在本发明的一个示例性实施方式中，至少一组并且有选择地所有的组都相应于至少5％、10％、20％的跨度、或者较小或中等的耗散率数值跨度的耗散率，例如，相应于45％与55％的耗散率之间的范围的组。

在一些情况下，在与不同的部分类型或位置相关的耗散率范围之间有叠加。有时，给定的频率或频率组在负载的高耗散率部分和在负载的低耗散率部分中耗散，使得该频率显示出中等的整体耗散率。在一些实施方式中，在这些叠加内的频率简单地是不使用的。可选择地或可供选择地，这种频率被分配独立的类别。应当注意的是，在本发明的一些实施方式中，感兴趣的是增加被传递至特定部分的功率(或加热)的量，和/或降低使用的频率的数量，同时尽可能地降低均匀性。这一需要不干扰有区别地将功率或热量应用至不同部分的主要目标。这还能够影响被应用至不同组的规程。例如，规程可被限定为与提供给一个组的功率的量相关，并且该功率电平可分布在或多或少的频率之间，这基于例如频率改变的简易性、与特定部分相关的频率的识别的可靠性。可选择地或可供选择地，出于向其分配不同规程的目的，单个部分的单组频率可被分解成多个组(和/或与另一个组进行组合)。这对提供所需的均匀性和/或加热速度是有用的。可选择地或可供选择地，可将两个组进行组合。可选择地，一些组和与之相关的频率可在加热期间改变。可选择地，对象的加热规程包括重新考虑频率与组的相关性的时间点。

在一些实施方式中，事先为其固定了频率组的组的数量，例如2-10组或者2-4组频率，其中使用每个组以不同的加热规程将能量传输至负载。

在810，不同的功率应用规程与每个组相关。功率应用规程能够包括例如以下项中的一个或多个：最大功率、最小功率、相对于其他组的功率或相对于组内其他频率的功率、最大加热速率、最小加热速率、相对加热速率(例如，在一些组之间或者在一些组内的频率之间)、每组的功率、组内每个频率的功率、通过给定的组和组内频率耗散到负载中的功率、功率应用的时间曲线、非最大功率实现的方法(例如，放大因数、每个频率上的持续时间、在组中重复的数量、和/或其组合)、加热的一致性相比速度的折衷、在功率应用之间的暂停的时间曲线、和/或在频率之间功率应用的循环。设备可包括其中存储了多个这种规程的存储器。应当注意的是，这些规程可以有显著不同，例如，食物中的一部分可被融化，而同时另一部分部分被烹调或烘烤。

在一个例子中，存在以较高耗散率的极少的功率(或能量)传输或无功率(或能量)传输，并且存在有选择地以较低耗散率的均匀传输。可选择地，对于中等的耗散率，有离散递减的函数(有选择地为以30％或50％耗散率的分步函数)，例如，如以上关于融化应用所描述的。

在另一个例子中，一个食物部分(例如，对过度加热较不敏感的食物)以最大功率快速加热，有可能导致更大的非均匀性，同时具有其他耗散特征的另一个食物部分被缓慢加热，和/或被加热至较低的温度，以及可选择地是更加均匀地。

在812，应用功率应用规程。该过程可随后被重复。在一些实施方式中，得到频谱信息和/或分配配置文件不需要在每次传输扫描和/或在相同频率上被应用。在加热进程之间的扫描的速率可以是固定的，或者其可在加热期间改变，例如，如以上关于示例性的融化过程所描述的。

应当注意的是，虽然以上描述已描述了将频率与组相关，但这不需要实际完成，而是设定关于不同的功率应用规程的阈值，这在本质上描述了这些组，并且允许功率应用规程的判断根据频率基础被应用到频率上。还应当注意到的是，在一些情况下，确定要应用多少功率，并且在什么规程中，以成组而不是单独的频率的方式定向这些功率，关于频率/功率对的判断的确定在将功率分配到组之后进行。

正如此处所注意到的，当功率与频率相关，这种需要不意味着其中能量以所述频率传输的功率必须改变。相反地，功率是合计功率，并且能够例如通过较长的传输时间来影响。可选择地，被实际传输的功率按照系统放大器的性能来选择，例如，按照放大器的高效点选择，或者按照改变放大倍数所需要的时间。有可能的是，实际功率将依赖于在任何频率上的最大功率。可选择地或可供选择地，依赖于可用的放大倍数来作出可使用的频率的选择，其中选择性地避免具有低放大倍数的频率。

多食物加热试验的例子

一些食物或食物类型的耗散特性在各种条件或频率下是已知的。见例如Bengtsson,N.E.&Risman，P.O.1971.“Dielectricpropertiesoffoodat3GHzasdeterminedbyacavityperturbationtechnique.II.Measurementsonfoodmaterials.”J.MircowavePower6：107-123。这些已知的值(关于食物或任何其他负载)，或使用各种技术在不同频率上估算或测量关于盘子(或负载)的组合的耗散率，被有选择地用于为不同的对象(例如，食物原料)提供不同的加热，例如，如在以下例子中所示的，其目标在于控制对不同负载的相对加热：

两个加热过程使用工作频带为800-1000MHz的900瓦特的设备执行，所述设备基本上按照WO07/096878('878)的实施方式构造和操作；

熟米饭和未加工的鸡腿被一起放置在常规的家用盘子上，并且按照以下规程中的一个进行加热：

规程1：加热被限制到具有相对高的耗散率的频率，但是在所有传输频率上执行基本上均匀的能量传递。在该特殊规程中，因为ep(f)通常与耗散率互相关，均匀量的能量(或功率)的传输在具有最高ep(f)的频率的30％中执行。此外，传输在具有所述频率的30％的最低ep(f)的至少80％的所有频率中执行。应当注意的是，还在本文所描述的其他规程中，可按照百分比，而不是阈值，将频率分开到与部分相关的组中。

规程2：在具有大约30％或更少规范化的耗散率(dr')的频率上执行最大传输，并且在具有80％或更多规范化的耗散率的频率上不执行传输，其中在频率与规范化的耗散率之间有近似线性的关系。如图9所示，附上了显示所使用的确切函数的图像。

在(T₀)之前和加热(T₁；ΔT＝T₁-T₀)之后测量温度。在鸡肉中，可探测若干位置，并且可观察在加热之后的一些温度变化。在米饭中，温度在任何相同位置被探测。其结果在以下表格中进行了总结：

如以上所见，在规程1中，鸡肉被加热至比米饭高得多的程度，而在规程2中，在两种食物之间的加热更加均匀，其中对米饭的加热稍高于鸡肉。在重复的试验中获得相似的结果。应当注意的是，依赖于环境(例如，用户偏好)，任何结果都是可预期的。

图10是显示了在以上关于规程2所示的加热试验中，在不同频率上所测量的设备腔中的关于盛米饭和鸡肉的盘子的规范化耗散率的图表。在加热期间因为加热过程改变，并且因为负载的定位和/或位置改变，所以被测量的耗散率能够改变。尽管如此，第一近似值关于较高的耗散率频率，大多数的能量耗散在负载的高耗散率部分中(在本例中为鸡肉)，并且对于较低的耗散率频率而言，大多数的能量耗散在负载的低耗散率部分中(在本例中为米饭)。

因此，当使用规程1时，加热主要在高耗散率频率上，因此加热的主要是鸡肉；当使用规程2时，加热主要在低耗散率频率上(但还具有在中间耗散率的频率上的变化的量)，因此对米饭的加热稍高于对鸡肉的加热。

示例性的变化

在本发明的一个示例性实施方式中，能够使用以上方法，但是不仅是避免达到某一温度，而是额外地或可供选择地，最小化在温度窗中的时间。例如，如果一些温度维持的话，可能促进细菌滋生或食物变质。例如，以上方法可用于确保所有负载不会达到但会接近的温度窗的较低限制，并且随后相对快速地应用加热直到通过温度窗的上限为止。

虽然上面已经将其描述为用于确定完整辐射曲线的方法，但是以上的方法还可以按其他方式使用。例如，以上hpl的计算可以被用作在选择其他辐射曲线之后所应用的限制，例如，作为安全措施以避免失控的加热。在另一个例子中，可选择频带，使得在其中没有传输的功率，以防止水的蒸发，并且这种选择被应用到在频率/功率组的以其他形式确定的方法。

可选择地，在部分达到目标热量和/或融化之后，能量供应未停止(或者在一些情况下被设定到lpl)，而是被选择以确保该部分不会重新结晶和/或保持在所需温度上。正如能够理解的一样，一旦知道有部分被融化，在该部分上具有所需温度效果的功率电平可从物理因素或使用查询表来计算。

例子

以下非限制性的例子示出本发明的一些示例性实施方式的应用，并且不应被采用为必须的限制。在以下试验中，单个冻结对象每次(如以下详细描述的)都被放入烤箱的腔中进行解冻并获得频谱信息，所述烤箱具有在圆柱形的腔中的、以0.9kW工作的三个天线。

图6是显示了根据冻结的(-20℃)790克牛里脊切片(虚线)所获得的频谱信息、以及根据冻结的(-20℃)790克的金枪鱼部分(实线)所获得的频谱信息的图像。还显示了(点划线)从频谱信息中计算的平均耗散，其中关于肉的平均耗散显示为大约0.5并且关于鱼的为大约0.17。虚线描绘了最大和最小的允许hpl值(其一般是设备而非负载的函数)。在耗散率指示了冰、水、或冰/水的一些位置的例子上作了标记。

图7显示了根据冻结的(-20℃)1250克鸡肉(虚线)所获得的频谱信息、以及根据冻结的(-20℃)450克鸡肉(实线)所获得的频谱信息。如所示(点划线)是从频谱信息中计算的平均耗散，其中关于较大鸡肉的平均耗散显示为大约0.55，而关于较小鸡肉的平均耗散为大约0.29。

如在图中所示，在每个频率上的耗散以及平均耗散尤其是受到负载成分(例如，肉相比鱼，具有不同的脂肪/蛋白质/水的比率)及其尺寸(其中较大的鸡肉具有更多的液态水以在吸收率相对较低的频率上吸收RF能量)的影响。

概要

以下是描述了RF烤箱以及可与此处所描述的方法和装置一起使用的方法的申请和公开的列表：

在以上说明书中，不同的频率被描述为具有不同的传输功率。这种功率差异能够有若干类型，包括以下项中的一个或多个：不同的峰值功率、不同的占空比和/或不同的速率(例如，以固定的幅度提供功率，但是以关于不同频率的脉冲之间的不同速率和/或延迟)和/或以不同的效率(例如，在更多功率被反射回馈源的配置中进行传输)。在另一个例子中，在扫描中提供功率，并且关于每个扫描在一个频率上提供或提供功率，这依赖于要在该频率上传递的总功率。在另一个例子中，功率被提供作为多频率脉冲，其中每个脉冲在多个频率中包括功率；在每个脉冲中的频率和/或关于脉冲中频率的功率幅度可被选择以应用所需的平均功率。

一般来说，术语“功率”用于描述被提供作为在时间(例如，在扫描之间的时间)上的平均值的功率。

除非另有限定，此处使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域中的技术人员通常所理解的相同的含义。虽然与此处所描述的那些方法和物质类似或等效的方法和物质能够在该发明的实施方式的实践或测试中使用，但是仍在下面描述了示例性的方法和/或物质。在有冲突的情况下，该包括定义的专利说明书将进行控制。此外，这些物质、方法、和例子仅仅是说明性的，而且无意于是必需的限制。

该发明的实施方式的方法和/或系统的实现能够涉及手动地、自动地、或以其组合形式执行或完成所选择的任务。此外，按照该发明的方法和/或系统的实施方式的实际装备和器械，若干被选择的任务能够使用操作系统通过硬件、通过软件、或通过固件、或通过其组合来实现。

例如，用于按照该发明的实施方式来执行所选择的任务的硬件能够被实现为芯片或电路。作为软件，按照该发明的实施方式选择的任务能够被实现为由使用了任何适当的操作系统的计算机所执行的多个软件指令。在本发明的一个示例性实施方式中，按照此处所描述的方法和/或系统的示例性实施方式的一个或多个任务由数据处理器执行，比如用于执行多个指令的计算平台。可选择地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器、和/或用于存储指令和/或数据的非易失性储存器，例如磁性硬盘和/或便携式介质。可选择地，还提供了网络连接。还有选择地提供了显示装置和/或用户输入设备，比如键盘或鼠标。

此处所使用的词语“示例性的”意味着“作为例子、实例或说明”。任何被描述为“示例性的”实施方式不必被解释为是优选的或具有超越其他实施方式的优势、和/或排斥包括来自其他实施方式的特性。

此处所使用的词语“有选择地”意味着“在一些实施方式中提供而在其他的实施方式中不提供”。该发明的任何特定实施方式可包括多个“选择性的”特性，除非这些特性是冲突的。

如本文中所使用的术语“大约”指的是±10。

术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“具有(having)”及其词形变换意味着“包括但不限于”。

术语“由…组成”意味着“包括并限于”。

术语“主要由…组成”意味着成分、方法或构造可包括额外的成分、步骤和/或部分，但仅当这些额外的成分、步骤和/或部分不会实质性地改变所要求权利的成分、方法或结构中的基础特征和新颖性特征才可行。

除非上下文中已经明确指示，如本文中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”、和“一(the)”包括复数的引用。例如，术语“一化合物”或者“至少一个化合物”可包括多个化合物，其中包括这些化合物的混合物。

贯穿本申请，该发明的各种实施方式可在范围格式中表示。但应当理解的是，使用范围格式的说明书仅仅是出于方便和简洁的目的，并且不应当被解释为是对该发明范围不可变更的限制。因此，范围的描述应当被认为是具有具体公开的所有可能子范围以及在该范围内的单独数值。例如，比如从1至6的范围的描述应当被认为是具有具体公开的子范围比如从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等等，以及在该范围内的单独数字，例如，1、2、3、4、5、和6。该应用不论范围的宽度如何。

每当在此处指明了数字范围，就意味着包括在指明的范围内的任何被列举的数字(分数或整数)。短语“范围/范围在…之间”是在第一个显示数和第二个显示数之间，而“范围/范围从…开始”是从第一个显示数“到”第二个显示数，此处这两个短语可替换地使用，并且意味着包括第一个和第二个显示数，以及在其之间的所有分数和整数。

如本文中所使用的术语“方法”指的是用于完成给定任务的方式、手段、技术、和过程，其包括但不限于那些已知的方式、手段、技术和过程，或者由化学、药理、生物、生化和医疗领域中的从业者由已知的方式、手段、技术和过程容易地发展得来的方式、手段、技术和过程。

如本文中所使用的，术语“处理”包括废止、实质上抑制、减慢或者逆转条件进程，实质上改善临床的或感性的条件症状，或者是实质上阻止临床的或感性的条件症状的出现。

要理解的是，该发明的某些特性出于清楚的目的在上下文中分离的实施方式中有所描述，其还可以通过单个实施方式的组合来提供。相反地，该发明的各种特性出于简洁的目的在上下文中单个的实施方式中有所描述，其还可以被分离地提供，或以任何适当的部分组合的方式提供，或者作为在该发明的任何其他被描述实施方式中适合的方式提供。在各种实施方式的上下文中所描述的某些特征不被认为是这些实施方式的基本特性，除非该实施方式在缺少这些元素的情况下不工作。

虽然该发明已经结合其特定的实施方式进行了描述，但很显然对于本领域中的技术人员而言，许多备选方案、修改、和变化是明显的。因此，此处旨在涵盖落于所附权利要求的精神和宽范围内的所有这些备选方案、修改、和变化。

在该说明书中提及的所有公开、专利和专利申请在此处通过引用全文并入到本说明书中，这达到如同每个单独的公布、专利、或专利申请被具体地或单独地被指明要通过引用在此处并入的相同程度。此外，在该申请中的任何参考文件的引用或认定不应被解释为承认该参考文件是本发明的现有技术。以所使用的分类标题的范围为限，它们不应被解释为是必需的限制。

本发明已使用其实施方式的详细描述进行了描述，其通过举例说明的方式提供，并且无意于限制该发明的范围。所描述的实施方式包括不同的特征，在该发明的所有实施方式中并不都需要所有这些特征。本发明的一些实施方式仅利用了这些特征中的一些或者这些特征的可能组合。本领域中的专业人士会想到已描述的本发明的各种实施方式以及包括了在所描述的实施方式中注明的特性的不同组合的本发明的实施方式。

虽然本发明已经主要在融化的背景中进行了描述，但是本发明的方法有可能在较高频率上能够用于烘烤或烹调或者以任何其他的加热形式(不限于厨房中的加热形式)，即在其中常规的微波炉是众所周知弱点很明显的领域中。在一个例子中，当加热奶酪糕点时，奶酪的加热快于可能富含油的油酥面团，并且可应用以上所描述的方法以确保均匀的加热。另一个例子是加热带有更多耗散填充物(例如，肉、奶酪、蔬菜)的三明治，其中以加热三明治而不加热填充物(或者仅融化填充物)的方式进行加热。其他的例子包括有鱼和沙拉的菜肴(例如，加热鱼/肉而不加热蔬菜)或者有肉或鱼以及米饭/通心粉的菜肴(例如，更多地加热米饭而不是鱼，或者反之亦然，如以上所示的)。

Claims (23)

1.一种通过以多个频率应用RF能量加热在不同的频率上具有不同的耗散率的负载的方法，包括：

(a)在所述多个频率处，确定针对每个频率的耗散率；

(b)根据在所述多个频率的所述每个频率处确定的所述耗散率，通过将所述多个频率中的每一个关联到多个组中的一个中来将所述多个频率分组为组，使得每个组具有与其相关联的耗散率的相应范围并且包含所述相应范围内的耗散率已经被确定所处的频率；

(c)基于与所述每个频率相关联的所述组，通过将能量与所述多个频率中的每个频率相关联来设定频率/能量对；以及

(d)根据所述频率/能量对来应用RF能量以加热所述负载。

2.如权利要求1所述的方法，其中每组频率与相应的负载部分相关联；并且选择所述频率/能量对以获得要被耗散在所述相应的负载部分中的每负载量的能量的总量之间的差异。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个频率被分组成三个组，并且所述频率/能量对是使得，对于第一组，最大的能量与所述第一组中的每个频率相关联，对于第二组，最小的能量与所述第二组中的每个频率相关联，以及对于第三组，作为所述相应的耗散率的函数在所述最大的能量和所述最小的能量之间变化的能量与所述第三组中的每个频率相关联。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述多个频率被分组成三个组，并且所述频率/能量对是使得，对于第一组，最大的能量与所述第一组中的每个频率相关联，对于第二组，最小的能量与所述第二组中的每个频率相关联，以及对于第三组，作为所述相应的耗散率的函数在所述最大的能量和所述最小的能量之间变化的能量与所述第三组中的每个频率相关联。

5.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述设定包括选择每组的功率电平。

6.如权利要求1、2、3或4所述的方法，其中至少一个组包括多个非连续的频率范围，其中至少一个频率属于在所述多个非连续的频率范围之间的另一个组。

7.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中至少一个组对应于冻结的物质。

8.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述分组包括分组到至少三个组中。

9.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述将多个频率分组为组是通过分组为预定数量的组来执行的。

10.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中分组包括分组到至少两个组，所述至少两个组中的每个组其中都具有以多个频率的相当数量的耗散能量，所述相当数量是在加热循环中被分配给组的总耗散能量的至少7％。

11.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中设定频率/能量对包括将非零能量与至少两个所述组中的每个频率相关联。

12.如权利要求11所述的方法，其中一个组的平均耗散能量是另一个组的平均耗散能量的至少两倍。

13.如权利要求11所述的方法，其中一个组的平均耗散能量是另一个组的平均耗散能量的至少五倍。

14.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述应用所述频率/能量对以加热所述负载是通过以在与不同的能量成对的频率处的不同功率电平应用能量来执行的。

15.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述应用所述频率/能量对以加热所述负载是通过以在与不同的能量成对的频率处的不同的持续时间应用能量来执行的。

16.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述负载包括食物。

17.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述应用导致所述负载中的相变。

18.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述应用导致所述负载中至少一部分的融化。

19.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，包括重复步骤(a)至(d)至少两次作为加热过程的一部分。

20.一种加热负载的方法，包括：

(a)获得工作频率处的耗散率；

(b)根据工作频率的耗散率将所述工作频率分组到三个组中，其中第一组与高耗散率相关联，第二组与中间耗散率相关联，以及第三组与低耗散率相关联；以及

(c)在所述第一组处以低功率电平应用RF能量，在所述第三组处以高功率电平应用RF能量，以及在所述第二组处使用作为所述耗散率的函数从所述高功率电平朝所述低功率电平降低的功率电平应用RF能量。

21.一种使用RF能量加热在不同的频率上具有不同的耗散率的负载的装置，包括：

控制器，其被配置成：

(a)确定针对多个频率中的每个频率的耗散率；

(b)根据在所述多个频率的所述每个频率处确定的所述耗散率，通过将所述多个频率中的每一个关联到多个组中的一个中来将所述多个频率分组为组，使得每个组具有与其相关联的耗散率的相应范围并且包含所述相应范围内的耗散率已经被确定所处的频率；

(c)基于与所述每个频率相关联的所述组，通过将能量与所述多个频率中的每个频率相关联来设定频率/能量对；以及

(d)根据所述频率/能量对来导致应用RF能量以加热所述负载；

腔；以及

至少一个馈源，其被配置成将RF能量传输到所述腔中。

22.一种加热负载的装置，包括控制器，所述控制器被配置成：

(a)获得工作频率处的耗散率；

(b)根据工作频率的耗散率将所述工作频率分组到三个组中，其中第一组与高耗散率相关联，第二组与中间耗散率相关联，以及第三组与低耗散率相关联；以及

(c)在所述第一组处导致以低功率电平应用RF能量，在所述第三组处导致以高功率电平应用RF能量，以及在所述第二组处导致以作为所述耗散率的函数从所述高功率电平朝所述低功率电平降低的功率电平应用RF能量；

腔；以及

至少一个馈源，其被配置成将RF能量传输到所述腔中。

23.如权利要求21至22中的任一项所述的装置，还包括存储器，所述存储器具有被存储在其中的多个功率应用规程，并且其中所述控制器被配置成将不同的规程应用至不同的频率组。