CN106257142A - 燃气式烹调系统的自动火力标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃气式烹调系统的自动火力标定方法，其包括如下步骤：⑴对燃气式烹调系统进行初始火力标定；⑵确定在各预定工作环境下要达到初始标定的每一火力强度所需要的目标燃气压力，以得到环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表；⑶测量当前燃气压力；⑷测量燃气式烹调系统的环境温度和大气压力；⑸查询环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表，以得到在当前工作环境下要达到初始标定的火力强度所需要的目标燃气压力；⑹根据所测量到的燃气压力与目标燃气压力比对的结果，对燃气压力进行控制或调节。本发明的方法使得燃气式烹调系统能够在各种工作环境下得到相同或者大致相同的火力，并烹制出品质稳定的菜肴及其它烹调食品。

Description

燃气式烹调系统的自动火力标定方法

技术领域

本发明涉及烹调器具领域；更具体地讲，本发明涉及一种燃气式烹调系统的自动火力标定方法。

背景技术

烹调是对经过各种加工整理的烹饪原料进行加热和调味，将其制成色、香、味、形、营养俱佳的菜肴的过程。菜肴的种类复杂，其烹调技法也是千差万别，特别是对于中式菜肴来说，其烹调技法尤其繁多，例如煎、炒、烹、炸、熘、爆、煸、蒸、烧、煮，等等。对于每一种菜肴及其烹调技法来说，火候的掌握都是关键因素之一。例如，炒、爆、烹、炸等技法多用旺火速成，烧、炖、煮、焖等技法多用小火长时间烹调。所谓掌握火候，就是按照烹调方法、菜品特点及食用的不同具体要求，调节控制加热的火力强度和时间，将食品原料烹制至符合食用要求并达到规定的质量标准。

热源的火力、传热介质的温度和加热时间是构成火候的三个主要要素，其中，火力可以通过所使用炊具的热负荷来衡量。对于燃气炊具来说，其热负荷是指燃气在炊具中燃烧时单位时间内所释放的热量。烹调，尤其是采用半自动或自动烹调系统以标准化的方式进行烹调时，如果热负荷或火力的设定或调节有误差，当该误差值达到足以影响菜肴品质的程度时，与火候相关的工艺参数就必须进行相应的修正或调节，否则会因为火候不正确而影响菜肴的品质及其一致性。本发明人的研究表明，当实际火力与设定的标准火力之间的偏差超过2％时，就会对菜肴尤其是火力敏感菜肴的品质造成比较大的不利影响。

对于自动或半自动的烹调系统来说，理论上可以测量传热介质的温度、被烹调物的温度等各种反应火候状态的参数，进而对烹调系统的火力强度及火候进行控制。例如，中国专利CN03154580.1公开了一种带传感器的可调节火力炊具及其烹调系统，该可调节火力炊具包括至少一个用于测量火候状态的传感器，其用于检测包括烹调容器在内的传热介质和/或被烹调物的物理量和/或化学量和/或其变化量，并将所测得的数据传送给控制处理器，使得控制处理器及时动态地判断和控制烹调火候。

烹调过程中，由于被烹调物在烹调容器内作无规律的运动等各种原因，传热介质与被烹调物之间的传热过程复杂且不规律，位于不同区域的传热介质和被烹调物的温度通常并不相同。但是，以上的现有烹调系统仅对传热介质和被烹调物的局部进行测量，由于这种局部测量所得到的数据很难具有代表性，因而这些测量数据并不能准确地反映出火力强度和烹调火候的真实状况，根据这些测量数据进行的火候控制当然也就是不够精确的。

另外，中国专利CN200910107623.8公开了一种基于机器视觉的烹调系统的火候控制系统，配合烹调设备的主处理器及火力调节装置使用，该火候控制系统包括运动模块、图像成像模块、热红外传感模块、视觉处理模块及通讯模块，图像成像模块接收主处理器的命令或信息，对正在烹调的菜肴进行图像采样后，通过通讯模块将图像信息发送到视觉处理模块，视觉处理模块对图像信息进行实时处理，得到典型加热对象的位置信息，根据该位置信息，运动模块带动热红外传感模块对典型加热对象进行温度采样，并通过通讯模块将该温度信息发送到烹调设备的主处理器或火力调节装置。

上述的这种火候控制系统理论上可以获得具有代表性的温度测量数据并实现对烹调火候的准确控制，但其不仅结构复杂，而且对于某些烹调工艺，尤其是对于煎、炸、炒、爆、熘等烹调工艺来说，由于此时被烹调物通常处于一种“烟熏火燎”的状态，因而油烟会对图像成像模块所获取的菜肴图像形成干扰，导致实际上难以准确地获取到正确的典型加热对象，根据这些不正确的测量数据所进行的火候控制当然也就是不够精确的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种燃气式烹调系统的自动火力标定方法，该方法能够根据工作环境的变化对燃气式烹调系统的火力进行自动标定，从而实现燃气式烹调系统在不同工作环境下的稳定火力输出，以对烹调火候进行精确控制，并得到品质稳定的菜肴及其它烹调食品。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种燃气式烹调系统的自动火力标定方法，该燃气式烹调系统包括燃气调节装置和燃气加热装置，该燃气调节装置至少用于调节燃气加热装置中的燃气压力。其中，该自动火力标定方法包括如下步骤：⑴在初始标定环境下对燃气式烹调系统的各火力强度进行初始标定；⑵确定在各预定环境温度和大气压力下要达到初始标定的每一火力强度所需要的目标燃气压力，以得到环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表；⑶测量当前工作环境下在燃气流动方向上位于燃气调节装置下游的燃气管道中的燃气压力；⑷测量燃气式烹调系统在当前工作环境下的环境温度和大气压力；⑸查询环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表，以得到在当前工作环境下要达到初始标定的火力强度所需要的目标燃气压力；⑹根据所测量到的燃气压力与目标燃气压力比对的结果，对燃气压力进行控制或调节。

在本发明的自动火力标定方法中，热负荷与环境温度、大气压力、燃气压力的变化关系可以按如下关系式考量：(参照中国《家用燃气灶具》国家标准)：

式中：

Φ_实—实测热负荷，kW；

Q₁—0℃、101.3kPa状态下试验燃气的低热值，MJ/m³；

V—实测燃气流量，m³/h；

t_g—燃气流量计内的燃气温度，℃；

P_amb—试验时的大气压力，kPa；

P_m—实测燃气流量计内的燃气相对静压力，kPa；

S—温度为t_g时的饱和水蒸气压力，kPa(当使用干式流量计测量时，S值应乘以试验燃气的相对湿度进行修正)。

燃气加热装置的实测折算热负荷由以下公式(2)计算：

$\mathrm{\φ}=\frac{1}{3.6}\×\frac{273}{28}\×Q_1\×v\×\sqrt{\frac{d_a}{d_{\mathrm{mg}}}}\×\frac{101.3+p_s}{101.3}\×\frac{p_{\mathrm{amb}}+p_m}{p_{\mathrm{amb}}+p_g}\×\sqrt{\frac{288}{273+t_g}\×\frac{p_{\mathrm{amb}}+p_m-(1-0.622/d_a)\×S}{101.3+p_s}}......\left(2\right)$

式中：

Φ—实测折算热负荷，单位为千瓦(kW)；

Q₁—0℃、101.3kPa状态下设计气的低热值，单位为兆焦耳每立方米(MJ/m³)；

v—实测燃气流量，单位为立方每小时(m³/h)；

d_a—标准状态下干试验气的相对密度；

d_mg—标准状态下干设计气的相对密度；

p_amb—试验时的大气压力，单位为千帕(kPa)；

p_s—设计时使用的额定燃气供气压力，单位为千帕(kPa)；

P_m—实测燃气流量计内的燃气相对静压力，单位为千帕(kPa)；

t_g—实测燃气流量计内的燃气温度，单位为摄氏度(℃)；

S—温度为t_g时的饱和水蒸气压力，单位为千帕(kPa)(当使用干式流量计测量时，S值应乘以试验燃气的相对湿度进行修正)；

0.622—水蒸气理想气体的相对密度。

通过对上述公式推演，当一个燃气加热装置在燃气成分、燃气压力和燃气阀开度等不变的情况下，燃气温度和大气压力变化对燃气流量和热负荷的影响关系分别由以下公式(3)和(4)所表示：

$\frac{v_1}{v_2}\≈\sqrt{\frac{T_2}{T_1}}\×\sqrt{\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2}{p_{\mathrm{amb}1}+2}}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}.........\left(3\right)$

式中：

v₁和v₂—分别是状态1和状态2时的燃气流量，m³/h；

T₁和T₂—分别是状态1和状态2时的燃气温度，K；

P_amb1和P_amb2—分别是状态1和状态2时的大气压力，kPa；

s₁和s₂—分别是状态1和状态2时相应燃气温度对应的饱和水蒸气压力，kPa。

$\frac{{\mathrm{\Φ}}_1}{{\mathrm{\Φ}}_2}\≈\sqrt{\frac{T_2}{T_1}}\×\sqrt{\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2}{p_{\mathrm{amb}1}+2}}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}.........\left(4\right)$

式中：

Φ₁和Φ₂—分别是状态1和状态2时的热负荷；

T₁和T₂—分别是状态1和状态2时的燃气温度，K；

p_amb1和p_amb2—分别是状态1和状态2时的大气压力，kPa；

s₁和s₂—分别是状态1和状态2时相应燃气温度对应的饱和水蒸气压力，kPa。

另根据流体力学，伯努利方程，可得如下公式(5)：

$P+\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}{V}^2=C......\left(5\right)$

式中：

P为气体压力；

ρ为气体密度；

V为气体流速；

C为伯努利常数。

结合以上公式(3)至(5)，可得出如下公式(6)：

$\frac{P_1-C_1}{P_2-C_2}={\left(\frac{{\mathrm{\Φ}}_1}{{\mathrm{\Φ}}_1}\right)}^2=\frac{T_2}{T_1}\×\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2}{p_{\mathrm{amb}1}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}\right)}^2=\mathrm{\η}......\left(6\right)$

式中：

P₁和P₂—分别是状态1和状态2时的燃气输出时压力，kPa；

T₁和T₂—分别是状态1和状态2时的燃气温度(K)，由于燃气通常是由管道或瓶装方式供应，因此燃气温度仅近似为环境温度；

p_amb1和p_amb2—分别是状态1和状态2时的大气压力，kPa；

s₁和s₂—分别是状态1和状态2时相应燃气温度对应的饱和水蒸气压力，kPa；

C₁和C₂—分别是状态1和状态2时相应燃气的伯努利常数。

由以上公式(4)可知，当燃气温度T(近似为环境温度)、大气压力P_amb和饱和水蒸气压力中的任何一个发生变化时，燃气加热装置的热负荷将发生变化。例如，当烹调系统所处的地理位置不同时，其输出的火力可能会由于大气压力和环境温度的不同而出现差异；并且，即使对于具有确定位置的烹调系统来说，其工作环境也可能因气候变化和/或其他原因而发生变化，例如，当烹调系统运行一定时间以后，其环境温度可能会比开始运行时的环境温度要高，这是由于烹调系统在运行过程中会向周围环境释放热量的缘故。

因此，为保证热负荷输出不变，燃气压力P就应作相应变化。设环境温度T₂、大气压力P_amb2、以及燃气压力P₂为某一状态下已知值，并可测量另一状态下环境温度度T₁、大气压力P_amb1，同时引入反应例如燃气华白数等其他因素影响的修正系数K，由公式(6)可推出：

${p_1}^{\′}-C_1=K\×\frac{1}{\mathrm{\η}}(P_2-C_2)=K\×\frac{T_1}{T_2}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}\right)}^2\×(P_2-C_2)......\left(7\right)$

式中，p₁′应为调节后的燃气压力值。

当公式(7)中的C₁和C₂取值为0时，可得到如下的公式(8)：

${p_1}^{\′}=K\×\frac{1}{\mathrm{\η}}{P}_2=K\×\frac{T_1}{T_2}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}\right)}^2\×P_2......\left(8\right)$

本发明的燃气式烹调系统，尤其是半自动或自动燃气式烹调系统，采用标准化的烹调程序进行烹调，其中在烹调程序中设定标准化的火力强度(火力档位)和加热时间，以得到品质合格且稳定的菜肴及其它烹调食品。因此，对本发明的燃气式烹调系统，尤其是半自动或者自动燃气式烹调系统，在初始标定环境下进行初始火力标定，以使得各火力档位具有标准化的火力强度，并得到该初始标定环境下与各火力档位相应的燃气压力。即，对本发明的燃气式烹调系统，尤其是半自动或自动燃气式烹调系统来说，其初始标定环境下的环境温度T₂、大气压力P_amb2、与各热负荷相应的燃气压力P₂、以及饱和水蒸气压力s₂是确定的。因此，按照上述公式(8)所表示的关系就可以确定在预定环境温度和大气压力下要得到与初始标定的热负荷相等或基本相等的热负荷所需要的目标燃气压力，从而得到环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表。其中，环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表可以由燃气式烹调系统运行相应程序而得到，也可以由外部输入。

或者，在本发明中，可以在实验室创设各种工作环境，并将在各环境温度和大气压力下烹调系统的实测热负荷与初始标定的热负荷相等或基本相等时所测量到的燃气压力作为目标燃气压力，从而得到环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表。

本发明中，既可以在出厂前于初始标定环境下对燃气式烹调系统进行初始火力标定，也可以在使用地于初始标定环境下对其进行初始火力标定。当初始标定时所采用的燃气与工作时所采用的燃气具有相同的华白数时，修正系数K的取值可以为1。例如，由于各地区所使用燃气的华白数通常是相同的，因此，当在使用地进行初始火力标定时，修正系数K的取值可以为1。

在烹调之前或者烹调过程中，本发明的燃气式烹调系统可以根据当前工作环境下所测量到的环境温度T₁和大气压力P_amb1，通过查询环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表而获得目标燃气压力，并根据目标燃气压力与所测量到的燃气压力之间的比对结果，对燃气压力进行自动控制或调节，从而实现在不同工作环境下的稳定火力输出。

本发明中，可以通过查询环境温度与饱和水蒸气压力的关系表得到饱和水蒸气压力，也可以按照饱和水蒸气压力与环境温度关系的经验公式对所测量到的环境温度进行运算处理以得到饱和水蒸气压力。

根据本发明的一具体实施方式，上述自动火力标定方法进一步包括在步骤⑹之后对目标燃气压力进行校正，并根据所测量到的燃气压力与校正后的目标燃气压力比对的结果，进一步对燃气压力进行控制或调节的步骤；其中，按照如下公式(9)所表示的函数关系得到校正后的目标燃气压力：

${p_1}^{\′\′}-C_1=K\×\frac{{T_1}^{\′}}{T_2}\×\frac{{p_{\mathrm{amb}1}}^{\′}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{{p_{\mathrm{amb}1}}^{\′}+2-{s_1}^{\′}}\right)}^2\×(P_2-C_2)......\left(9\right)$

其中，

p₁”为校正后的目标燃气压力；

K为修正系数；

P₂为初始标定环境下的燃气压力；

T₁’和T₂分别是所测量到的环境温度和初始标定环境下的环境温度；

P_amb1’和P_amb2分别是所测量到的大气压力和初始标定环境下的大气压力；

s₁’和s₂分别是当前工作环境和初始标定环境下的饱和水蒸气压力；

C₁和C₂分别是当前工作环境和初始标定环境下燃气管道中燃气的伯努利常数。

本发明中，通过对燃气流速和燃气压力进行两次或两次以上的测评，并根据上述公式(5)，就可以得到相应状态下燃气的伯努利常数C。

由以上技术方案可见，通过对目标燃气压力进行校正，本发明可以对燃气式烹调系统的火力强度进行更为准确的控制和调节。并且，考虑到烹调系统工作时燃气的伯努利常数C会产生动态变化，对目标燃气压力的校正也可以是动态地进行的。

根据本发明的另一具体实施方式，燃气调节装置还用于调节燃气加热装置中的燃气流量，且本发明的自动火力标定方法进一步包括如下步骤：通过转换公式或表格，确定在当前工作环境下要达到初始标定的火力强度所需要的目标燃气流量；测量当前工作环境下的燃气流量；根据所测量到的燃气流量与目标燃气流量比对的结果，对燃气流量进行控制或调节。其中，燃气流量可以直接测量得到，也可以通过测量燃气流速，并将燃气流速转换为燃气流量而间接测量得到。

在上述技术方案中，可以通过运算如下的转换公式(10)而得到各工作环境下燃气式烹调系统的热负荷与初始标定的热负荷相等或基本相等时所需要的目标燃气流量：

$\mathrm{\Φ}=\frac{1}{3.6}\×V\×Q_1\×\frac{273}{273+t_g}\×\frac{p_{\mathrm{amb}}+p_m-S}{101.3}.........\left(10\right)$

式中：

Φ—初始标定热负荷，kW；

Q₁—0℃、101.3kPa状态下燃气的低热值，MJ/m³；

V—目标燃气流量，m³/h；

t_g—当前工作环境下所测量到的环境温度，℃；

P_amb—当前工作环境下所测量到的大气压力，kPa；

P_m—实测燃气流量计内的燃气相对静压力，kPa；

S—温度为t_g时的饱和水蒸气压力，kPa。

或者，可以根据上述公式(10)而预先得到表示各火力强度下燃气相对静压力、环境温度和大气压力与目标燃气流量之间对应关系的转换表格，并通过查询该转换表格来得到目标燃气流量。

通过调节燃气压力而对火力强度进行控制具有速度快的优点，这尤其适合于燃气式烹调系统对火力强度进行快速调节的要求。而通过调节燃气流量而对火力强度进行控制具有控制精度更高的优势，但其要求更长的调节时间。在上述技术方案中，同时采用调节燃气压力和燃气流量来对火力强度进行控制，具有调节速度快、精度高的显著优势。

根据本发明的另一具体实施方式，利用环境温度检测单元测量环境温度，利用大气压力检测单元测量大气压力。

根据本发明的另一具体实施方式，利用环境温度和大气压力检测单元测量环境温度和大气压力。这是考虑到大气压力检测单元在测量大气压力时，需要测量环境温度来自动校正其中传感器的静态漂移；并且，与同时使用环境温度检测单元和大气压力检测单元相比，使用环境温度和大气压力检测单元的成本更低。

根据本发明的另一具体实施方式，燃气调节装置包括以电机和/或电信号和/或其它驱动装置直接和/或间接驱动以进行多级和/或无级连续调节的燃气调节阀。

根据本发明的另一具体实施方式，用于测量燃气压力的压力传感器，例如差压式传感器，设置在燃气调节装置和燃气喷嘴之间的燃气管道上。另外一种可实施的方式是，在该燃气管道上设置燃气检测旁路，压力传感器设置在该燃气检测旁路上。

根据本发明的另一具体实施方式，燃气式烹调系统为自动或者半自动燃气式烹调系统。

本发明的自动火力标定方法能够根据燃气式烹调系统工作环境的变化而动态并且自动地标定其火力强度，以使得燃气式烹调系统在各种工作环境下输出与初始标定数值相同或者大致相同的热负荷，从而实现火力的稳定输出。因此，采用本发明的自动火力标定方法后，燃气式烹调系统可以实现对烹调火候的精确控制，从而烹制出品质稳定的菜肴及其它烹调食品。

为了更清楚地阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。各个附图中，相同的附图标记具有相同的含义。

附图说明

图1是本发明燃气式烹调系统实施例1的结构框图；

图2是本发明燃气式烹调系统实施例1的自动火力标定流程图；

图3是根据校正后的目标燃气压力对本发明燃气式烹调系统实施例1的火力强度进行校正的流程图；

图4是根据目标燃气流量对本发明燃气式烹调系统实施例1的火力强度进行校正的流程图；

图5是本发明燃气式烹调系统实施例2的结构框图；

图6是本发明燃气式烹调系统实施例2的自动火力标定流程图。

具体实施方式

实施例1

图1是本发明具有自动火力标定功能的燃气式烹调系统实施例1的结构框图。其中，1表示燃气压力检测单元，2表示大气压力检测单元，3表示环境温度检测单元，4表示控制处理器，41表示存储单元，42表示处理单元，5表示燃气调节装置，6表示燃气加热装置,7表示燃气管道，8表示燃气流量计，9表示燃气流速检测单元。

燃气压力检测单元1包括燃气压力传感器和燃气压力检测及转换电路，大气压力检测单元2包括大气压力传感器和大气压力检测及转换电路，环境温度检测单元3包括环境温度传感器和环境温度检测及转换电路，燃气调节装置5包括比例阀和阀驱动机构，燃气流速检测单元9包括燃气流速传感器和燃气流速检测及转换电路。其中，环境温度传感器和大气压力传感器安装在烹调系统的外壳体上，易于与环境相接触并尽量避免热源的干扰；燃气压力传感器安装在比例阀和燃气加热装置的燃气喷嘴之间的燃气管道上；燃气流速传感器安装在燃气流量计8与比例阀之间的燃气管道上；燃气压力检测及转换电路、大气压力检测及转换电路、环境温度检测及转换电路、燃气流速检测及转换电路集成在控制处理器4的控制电路板上。

如图1所示，燃气压力检测单元1用于测量比例阀和燃气喷嘴之间的燃气管道中的燃气压力，并基于所测量到的燃气压力生成燃气压力检测信号；大气压力检测单元2用于测量大气压力，并基于所测量到的大气压力生成大气压力检测信号；环境温度检测单元3用于测量环境温度，并基于所测量到的环境温度生成环境温度检测信号；燃气流速检测单元9用于测量比例阀和燃气流量计8之间的燃气管道中的燃气流速，并基于所测量到的燃气流速生成燃气流速检测信号。燃气压力检测信号、大气压力检测信号、环境温度检测信号和燃气流速检测信号输入并存储在存储单元41内；同时，存储单元41中还存储有表示各热负荷下环境温度和大气压力与目标燃气压力之间对应关系的环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表，环境温度与饱和水蒸气压力关系表，以及烹调程序等数据。处理单元42读取存储单元41中的相应数据并根据需要输出燃气压力及燃气流量控制信号至燃气调节装置5。

本实施例中，目标燃气压力与环境温度和大气压力之间具有如下公式(8)所示的函数关系：

${p_1}^{\′}=K\×\frac{T_1}{T_2}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}\right)}^2\×P_2......\left(8\right)$

式中：

p₁′为目标燃气压力，kPa；

K为修正系数，用于修正例如燃气华白数等其他因素对目标燃气压力的影响；

P₂为初始标定环境下的燃气压力，kPa；

T₁和T₂—分别是预定工作环境和初始标定环境下的环境温度，K；

P_amb1和P_amb2—分别是预定工作环境和初始标定环境下的大气压力，kPa；

s₁和s₂—分别是与预定工作环境温度和初始标定环境温度对应的饱和水蒸气压力，kPa。饱和水蒸气压力通过查询环境温度与饱和水蒸气压力关系表而获得。

对于本发明的燃气式烹调系统来说，其初始标定环境和与各初始标定热负荷对应的燃气压力是唯一确定的，根据以上公式(8)就可以计算出在预定工作环境下要得到与初始标定的热负荷相等或基本相等的热负荷所需要的目标燃气压力，进而得到表示环境温度和大气压力与目标燃气压力之间对应关系的环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表。

图2是本实施例燃气式烹调系统的自动火力标定流程图。如图2所示，首先，在初始标定环境下对烹调系统进行初始火力标定，并根据以上公式(8)确定在各预定环境温度和大气压力下要达到初始标定的每一火力强度所需要的目标燃气压力，以得到环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表并将其存储至存储单元41。在烹调之前或者烹调过程中，对烹调系统进行自动火力标定以实现稳定的火力输出，为此，大气压力检测单元2测量当前大气压力，环境温度检测单元3测量当前环境温度，燃气压力检测单元1测量的当前燃气压力；控制处理器4通过查询环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表确定与所测量到的大气压力和环境温度相同或者最接近的大气压力和环境温度，从而获取与其对应的目标燃气压力，并将该目标燃气压力与燃气压力检测单元1实测的燃气压力进行比对，如果比对结果没有偏差，或者虽然有偏差，但该偏差在允许的范围之内，对菜肴品质没有明显或不可接受的影响，则不必进行调节，如果比对结果存在不允许的偏差，则输出燃气压力控制信号至燃气调节装置5；燃气调节装置5根据该控制信号自动调整比例阀的开度，从而使燃气压力达到或者接近目标燃气压力。

进一步地，如图3所示，控制处理器4在自动火力标定完成之后还对目标燃气压力进行校正以得到校正后的目标燃气压力，并根据校正后的目标燃气压力与燃气压力检测单元1实测的燃气压力的比对结果，输出燃气压力控制信号至燃气调节装置5；燃气调节装置5根据该控制信号自动调整比例阀的开度，从而使燃气压力达到或者接近校正后的目标燃气压力。

其中，控制处理器4具有相应的软件程序或者逻辑运算电路，以按照如下公式(9)所表示的运算法则得到校正后的目标燃气压力：

${p_1}^{\′\′}-C_1=K\×\frac{T_1}{T_2}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}\right)}^2\×(P_2-C_2)......\left(9\right)$

式中：

p₁”为校正后的目标燃气压力；

K为修正系数，用于修正例如燃气华白数等其他因素对目标燃气压力的影响；

P₂为初始标定环境下的燃气压力；

T₁和T₂分别是所测量到的环境温度和初始标定环境下的环境温度；

P_amb1和P_amb2分别是所测量到的大气压力和初始标定环境下的大气压力；

s₁和s₂分别是当前工作环境和初始标定环境下的饱和水蒸气压力；

C₁和C₂分别是当前工作环境和初始标定环境下燃气管道中燃气的伯努利常数，其由控制处理器通过对所测量到的燃气流速和燃气压力进行处理而得到。

同时，本实施例的燃气式烹调系统还通过调节燃气流量而对其火力强度进行控制，以实现火力的稳定输出。并且，燃气流量的调节通常是在燃气压力的调节之后进行的。为了实现燃气流量的调节，如图4所示，首先，控制处理器4获得目标燃气流量，并对燃气流速检测单元9(此时也作为燃气流量检测单元)所测量到的燃气流速进行处理以得到实际燃气流量；然后，控制处理器4根据目标燃气流量与实际燃气流量的比对结果，输出燃气压力控制信号至燃气调节装置5，燃气调节装置5根据该控制信号自动调整比例阀的开度，从而使燃气流量达到或者接近目标燃气流量。

其中，控制处理器4具有相应的软件程序或者逻辑运算电路，以按照如下公式(10)所表示的运算法则而得到目标燃气流量：

$\mathrm{\Φ}=\frac{1}{3.6}\×V\×Q_1\×\frac{273}{273+t_g}\×\frac{p_{\mathrm{amb}}+p_m-S}{101.3}.........\left(10\right)$

式中：

Φ—初始标定热负荷，kW；

Q₁—0℃、101.3kPa状态下燃气的低热值，MJ/m³；

V—目标燃气流量，m³/h；

t_g—当前工作环境下所测量到的环境温度，℃；

P_amb—当前工作环境下所测量到的大气压力，kPa；

P_m—实测燃气流量计内的燃气相对静压力，kPa；

S—温度为t_g时的饱和水蒸气压力，kPa(当使用干式流量计测量时，S值应乘以燃气的相对湿度进行修正)。

在与初始标定环境不同的多种工作环境下对本实施例的燃气式烹调系统的热负荷进行了测定，结果表明，在这些工作环境下各火力档位的实测热负荷与初始标定的热负荷之间的偏差小于0.02kW。

实施例2

图5是本发明具有自动火力标定功能的燃气式烹调系统实施例2的结构框图。其中，1表示燃气压力检测单元，23表示环境温度和大气压力检测单元，4表示控制处理器，5表示燃气调节装置，6表示燃气加热装置,7表示燃气管道，8表示燃气流量计，9表示燃气流速检测单元。

燃气压力检测单元1包括集成为一体的燃气压力传感器和燃气压力检测及转换电路，环境温度和大气压力检测单元23包括集成为一体的环境温度和大气压力传感器以及相应的检测及转换电路，环境温度检测单元3包括集成为一体的环境温度传感器和环境温度检测及转换电路，燃气调节装置5包括比例阀和阀驱动机构，燃气流速检测单元9包括集成为一体的燃气流速传感器和燃气流速检测及转换电路。其中，环境温度和大气压力检测单元23安装在烹调系统的外壳体上；燃气压力检测单元1安装在比例阀和燃气加热装置的燃气喷嘴之间的燃气管道7上；燃气流速传感器安装在燃气流量计8与比例阀之间的燃气管道上；燃气压力检测单元1、环境温度和大气压力检测单元23、燃气调节装置5和燃气流速检测单元9分别与控制处理器4通过无线的方式进行信号传输。

如图5所示，燃气压力检测单元1用于测量比例阀和燃气喷嘴之间的燃气管道中的燃气压力，并基于所测量到的燃气压力生成燃气压力检测信号；环境温度和大气压力检测单元23用于测量环境温度和大气压力，并基于所测量到的环境温度和大气压力分别生成环境温度检测信号和大气压力检测信号；燃气流速检测单元9用于测量比例阀和燃气流量计8之间的燃气管道中的燃气流速，并基于所测量到的燃气流速生成燃气流速检测信号。控制处理器4对所测量到的大气压力和环境温度进行运算处理以得到目标燃气压力，并根据需要输出燃气压力调整信号至燃气调节装置5。

本实施例中，控制处理器4具有相应的软件程序或者逻辑运算电路，以按照如下公式(8)所表示的运算法则确定目标燃气压力：

${p_1}^{,}=K\×\frac{T_1}{T_2}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}\right)}^2\×P_2......\left(8\right)$

式中：

p₁′为目标燃气压力，kPa；

K为修正系数，用于修正例如燃气华白数等其他因素对目标燃气压力的影响；

P₂为初始标定环境下的燃气压力，kPa；

T₁和T₂—分别是所测量到的环境温度和初始标定环境下的环境温度，K；

P_amb1和P_amb2—分别是所测量到的大气压力和初始标定环境下的大气压力，kPa；

s₁和s₂—分别是与所测量到的环境温度和初始标定环境温度对应的饱和水蒸气压力，kPa。饱和水蒸气压力通过查询环境温度与饱和水蒸气压力关系表而获得。

对于本发明的燃气式烹调系统来说，其初始标定环境和与各初始标定热负荷对应的燃气压力是唯一确定的，根据以上公式(8)就可以计算出在当前工作环境下要得到与初始标定的热负荷相等或者基本相等的热负荷所需要的目标燃气压力。

图6是本实施例燃气式烹调系统的自动火力标定流程图。如图6所示，首先，在初始标定环境下对烹调系统进行初始火力标定。在烹调之前或者烹调过程中，对烹调系统进行自动火力标定以实现稳定的火力输出，为此，燃气压力检测单元1测量当前燃气压力，环境温度和大气压力检测单元23测量当前环境温度和大气压力；控制处理器4通过查询环境温度与饱和水蒸气压力关系表而获得当前饱和水蒸气压力，并根据上述公式(8)所表示的运算法则对所测得的环境温度和大气压力进行运算处理，获得与当前工作环境对应的目标燃气压力，并将该目标燃气压力与燃气压力检测单元1实测的燃气压力进行比对，如果比对结果没有偏差，或者虽然有偏差，但该偏差在允许的范围之内，则不必进行调节，如果比对结果存在不允许的偏差，则输出燃气压力控制信号至燃气调节装置5；燃气调节装置5根据该控制信号自动调整比例阀的开度，从而使燃气压力达到或者接近目标燃气压力。

在本实施例中，与实施例1相同的是，在自动火力标定完成之后还对目标燃气压力进行校正以得到校正后的目标燃气压力，并根据校正后的目标燃气压力与实测的燃气压力的比对结果，对燃气压力进行控制或调节。并且，同样与实施例1相同的是，本实施例的燃气式烹调系统还通过调节燃气流量而对其火力强度进行控制，以实现火力的稳定输出。

在与初始标定环境不同的多种工作环境下对本实施例的燃气式烹调系统的热负荷进行了测定，结果表明，在这些工作环境下各火力档位的实测热负荷与初始标定的热负荷之间的偏差小于0.02kW。

对比例

作为对比例的是一种不具有自动火力标定功能的燃气式烹调系统，以下表1和表2分别示出了该燃气式烹调系统在与初始标定环境不同的两种工作环境下，各火力档位的实测热负荷及其与初始标定热负荷之间的偏差。

表1

表2

通过以上表1和表2的实测数据可知，即使在与初始标定环境相差不大的工作环境下，对比例的燃气式烹调系统的实测热负荷与初始标定热负荷之间的偏差在绝大多数情况下也会大于0.02kW，且实测热负荷与初始标定热负荷之间的偏差随着工作环境与初始标定环境之间差距的增大而增大，这会严重影响到菜肴及其它烹调食品的品质及其一致性。与此相对的，本发明具有自动火力标定功能的燃气式烹调系统在以上两种工作环境下各火力档位的实测热负荷与初始标定的热负荷之间的偏差均小于0.02kW。

需要注意的是，以上所描绘的实施例的各个方面可以进行相互的组合和/或替换，除非这种组合和/或替换之间存在相互排斥的情形。

虽然以上通过实施例描绘了本发明，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本发明的发明范围内，依照本发明所作的同等改进，应为本发明的发明范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种燃气式烹调系统的自动火力标定方法，所述燃气式烹调系统包括燃气调节装置和燃气加热装置，所述燃气调节装置至少用于调节所述燃气加热装置中的燃气压力，其中，所述自动火力标定方法包括如下步骤：

⑴在初始标定环境下对所述燃气式烹调系统的各火力强度进行初始标定；

⑵确定在各预定环境温度和大气压力下要达到初始标定的每一火力强度所需要的目标燃气压力，以得到环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表；

⑶测量当前工作环境下在燃气流动方向上位于所述燃气调节装置下游的燃气管道中的燃气压力；

⑷测量所述燃气式烹调系统在当前工作环境下的环境温度和大气压力；

⑸查询所述环境温度、大气压力-目标燃气压力关系表，以得到在当前工作环境下要达到初始标定的火力强度所需要的目标燃气压力；以及

⑹根据所测量到的燃气压力与所述目标燃气压力比对的结果，对所述燃气压力进行控制或调节。

2.如权利要求1所述的自动火力标定方法，其中，所述目标燃气压力与所述预定环境温度和大气压力之间具有如下的函数关系：

${p_1}^{,}=K\×\frac{T_1}{T_2}\×\frac{p_{\mathrm{amb}1}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+1}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{p_{\mathrm{amb}1}+2-s_1}\right)}^2\×P_2$

其中，

p₁′为目标燃气压力；

K为修正系数；

P₂为初始标定环境下的燃气压力；

T₁和T₂分别是预定环境温度和初始标定环境下的环境温度；

P_amb1和P_amb2分别是预定大气压力和初始标定环境下的大气压力；

s₁和s₂分别是预定工作环境和初始标定环境下的饱和水蒸气压力。

3.如权利要求2所述的自动火力标定方法，其中，步骤⑵中通过查询环境温度与饱和水蒸气压力的关系表而获得所述饱和水蒸气压力。

4.如权利要求2所述的自动火力标定方法，其进一步包括在步骤⑹之后对所述目标燃气压力进行校正，并根据所测量到的燃气压力与校正后的目标燃气压力比对的结果，进一步对所述燃气压力进行控制或调节的步骤；其中，按照如下的函数关系得到校正后的目标燃气压力：

${p_1}^{\′\′}-C_1=K\×\frac{{T_1}^{\′}}{T_2}\×\frac{{p_{\mathrm{amb}1}}^{\′}+2}{p_{\mathrm{amb}2}+2}\×{\left(\frac{p_{\mathrm{amb}2}+2-s_2}{{p_{\mathrm{amb}1}}^{\′}+2-{s_1}^{\′}}\right)}^2\×(P_2-C_2)$

其中，

p₁”为校正后的目标燃气压力；

K为修正系数；

P₂为初始标定环境下的燃气压力；

T₁’和T₂分别是所测量到的环境温度和初始标定环境下的环境温度；

P_amb1’和P_amb2分别是所测量到的大气压力和初始标定环境下的大气压力；

s₁’和s₂分别是当前工作环境和初始标定环境下的饱和水蒸气压力；

C₁和C₂分别是当前工作环境和初始标定环境下燃气管道中燃气的伯努利常数。

5.如权利要求1所述的自动火力标定方法，其中，所述燃气调节装置还用于调节所述燃气加热装置中的燃气流量，所述自动火力标定方法进一步包括如下步骤:

通过转换公式或表格，确定在当前工作环境下要达到初始标定的火力强度所需要的目标燃气流量；

测量当前工作环境下的燃气流量；

根据所测量到的燃气流量与所述目标燃气流量比对的结果，对所述燃气流量进行控制或调节。

6.如权利要求1所述的自动火力标定方法，其中，步骤⑷中利用环境温度检测单元测量所述环境温度，利用大气压力检测单元测量所述大气压力。

7.如权利要求1所述的自动火力标定方法，其中，步骤⑷中利用环境温度和大气压力检测单元测量所述环境温度和所述大气压力。

8.如权利要求1所述的自动火力标定方法，其中，所述燃气调节装置包括以电机和/或电信号和/或其它驱动装置直接和/或间接驱动的多级和/或无级连续的燃气调节阀。

9.如权利要求1所述的自动火力标定方法，其中，用于测量所述燃气压力的压力传感器设置在所述燃气调节装置和燃气喷嘴之间的燃气管道上。

10.如权利要求1所述的自动火力标定方法，其中，所述燃气式烹调系统为自动或者半自动燃气式烹调系统。