CN111237823B - 一种微波炉的加热控制方法和微波炉 - Google Patents

Abstract

一种微波炉的加热控制方法和微波炉。所述方法包括：获取待加热食材的食材种类；确定所述待加热食材的食材体积；根据所述食材种类以及所述食材体积调整所述微波炉的工作参数。本申请能够智能识别判断食材的种类及大小，从而对加热时间等参数进行调整，实现烹饪工艺的优化，提升用户体验。

Description

一种微波炉的加热控制方法和微波炉

技术领域

本发明涉及微波控制技术领域，尤其涉及一种微波炉的加热控制方法和微波炉。

背景技术

在现有微波炉产品行业中，一般是磁控管原理方式，工作频率为2.45GHz，产生微波源，输送到产品的腔体内部，对食物进行微波加热。

当产品、部件生产出来后，其工作谐振频率、工作功率等均已确定，后续无法调节、改变。

行业现有产品的微波炉均没有负载检测，即，用户有没有放置烹饪食物是无法判断的，也就是产品里面有没有放置烹饪食物，只要用户开启产品，机器都会按设定的功率进行工作，这样很不安全，并且也很浪费电能。

同时行业现有产品也没有针对负载大小或多少进行有效判断及识别，不能很好的调整烹饪工艺。烹饪效果及体验不够好，基本都是按用户设定的时间进行工作。

发明内容

本申请旨在至少解决相关技术中的技术问题之一。

本申请提供一种微波炉的加热控制方法和微波炉，至少实现实现烹饪工艺的优化，提升用户体验。

本申请采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种微波炉的加热控制方法，包括：

获取待加热食材的食材种类；

确定所述待加热食材的食材体积；

根据所述食材种类以及所述食材体积调整所述微波炉的工作参数。

优选地，所述获取待加热食材的食材种类的步骤包括：

以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性信息；

根据预先训练的食材微波特性模型以及所述微波特性信息确定所述待加热食材的食材种类；

其中，所述微波特性信息至少包括所述待加热食材的加热振荡频点的个数信息以及所述加热振荡频点的频率—功率反射率信息。

优选地，所述获取待加热食材的食材种类的步骤包括：

以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性图；

根据预先训练的微波图像识别模型对所述微波特性图进行识别，根据识别结果确定所述待加热食材的食材种类；

其中，所述微波特性图至少包括所述待加热食材的频率—功率反射率波形信息。

优选地，所述确定所述待加热食材的食材体积的步骤包括：

以第二输出功率向微波炉腔体内发射微波，并通过回波检测确定相应的反射功率；

根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积。

优选地，根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积的步骤包括：

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值大于或者等于第一比例阈值时，确定所述待加热食材的食材体积小于或者等于第一体积量；

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值小于第一比例阈值并且大于或者等于第二比例阈值时，确定所述待加热食材的食材体积大于第一体积量且小于或者等于第二体积量；

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值小于第二比例阈值时，所述确定所述待加热食材的食材体积大于第二体积量。

优选地，获取待加热食材的食材种类的步骤之前还包括：

以第三输出功率向微波炉腔体内发射微波，在所述预设扫描频段内进行扫描获取当前微波炉腔体的实际微波特性信息；将所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行比对以确定当前微波炉腔体内是否包含待加热食材；

其中，所述固有微波特性信息包括固有振荡频点的个数信息、所述固有振荡频点的频率—功率反射率信息和/或固有微波特性图。

优选地，将所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行比对以确定当前微波炉腔体内是否包含待加热食材的步骤包括：

所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行相似度匹配；

当匹配结果为一致时，确定所述微波炉腔体内未放置待加热食材；

当匹配结果为不一致时，确定所述微波炉腔体内放置待加热食材。

优选地，所述工作参数包括以下至少之一：

微波加热频率、输出功率、加热时间。

第二方面，本发明提供一种微波炉，包括：控制模块、微波天线；

所述控制模块根据微波天线接收的频率—功率反射率信息，获取待加热食材的食材种类；

所述控制模块根据微波天线接收的反射功率，确定所述待加热食材的食材体积；

所述控制模块根据所述食材种类以及所述食材体积调整所述微波炉的工作参数。

优选地，所述的微波炉还包括：信号检测模块，所述控制模块确定所述待加热食材的食材体积包括：

所述控制模块控制所述微波天线以第二输出功率向微波炉腔体内发射微波，并通过所述信号检测模块回波检测，以确定相应的反射功率；

所述控制模块根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积。

本申请包括以下优点：

一方面，本发明实施例提供一种微波炉的加热控制方法，可以智能识别判断食材的种类及大小，从而对加热时间等参数进行调整，实现烹饪工艺的优化，提升用户体验。

再一方面，本发明实施例通过特性频率进行比较，从而实现判定机器内部是否放置了烹饪食物，实现有无负载的检测。

再一方面，本发明实施例在判断微波炉内部未放置烹饪食物时，属于空载，此时自动关闭功率输出，提升了产品体验及产品可靠性。有利于节能并提升产品安全及使用寿命。

再一方面，本发明实施例通过判断加热食物的体积，调整机器的加热时间，提升烹饪效果，避免烹饪过程中出现过熟或不熟现象。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为实施例的微波炉的加热控制方法的流程图；

图2为实施例的获取待加热食材的食材种类的流程图；

图3为实施例的获取待加热食材的食材种类的流程图；

图4为实施例的确定所述待加热食材的食材体积的流程图；

图5为实施例的微波炉的结构示意图；

图6为实施例的未放置食材时频率—功率反射率波形图；

图7为实施例的放置红薯时频率—功率反射率波形图；

图8为实施例的放置鸡翅时频率—功率反射率波形图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本申请的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本申请实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示，本发明实施例提供一种微波炉的加热控制方法，包括：

S101、获取待加热食材的食材种类；

S102、确定所述待加热食材的食材体积；

S103、根据所述食材种类以及所述食材体积调整所述微波炉的工作参数。

本发明实施例中，微波炉可以智能识别判断食材的种类及大小，从而对加热时间等参数进行调整，实现烹饪工艺的优化，提升用户体验。

如图2所示，本发明实施例中，步骤S101所述获取待加热食材的食材种类的步骤包括：

S1011、以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性信息；

S1012、根据预先训练的食材微波特性模型以及所述微波特性信息确定所述待加热食材的食材种类；

其中，所述微波特性信息至少包括所述待加热食材的加热振荡频点的个数信息以及所述加热振荡频点的频率—功率反射率信息。

如图3所示，本发明实施例中，步骤S102所述获取待加热食材的食材种类的步骤包括：

S1013、以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性图；

S1014、根据预先训练的微波图像识别模型对所述微波特性图进行识别，根据识别结果确定所述待加热食材的食材种类；

其中，所述微波特性图至少包括所述待加热食材的频率—功率反射率波形信息。

本发明实施例中，通过两种方式获得加热食材的种类：

第一种方式：将腔体放置各种烹饪食材所测得的频率—功率反射率信息保存，用户选择功能，启动微波炉时，以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，微波炉开启检测，扫描到实际的频率—功率反射率信息，调取保存的各种烹饪食材所测得的频率—功率反射率信息，然后，进行比较，通过比较后输出对应食材种类结果，对应结果传递给微波炉的控制处理器CPU，微波炉的控制处理器CPU自动调取，对应该食材种类的烹饪工作参数，微波炉按照对应食材的烹饪工作参数开启工作。

第二种方式：将腔体放置各种烹饪食材所测得的频率—功率反射率波形图，以图像的方式进行保存或传输到云服务器，进行模型训练、采集、传输，通过设备本地或云服务器方式进行计算、图像识别，得到该食材种类结果，对应食材结果传递给微波炉的控制处理器CPU，微波炉的控制处理器CPU自动调取，对应该食材的烹饪工作参数，微波炉按照对应食材的烹饪工作参数开启工作。

本发明实施例中，获取待加热食材的食材种类的扫描频段与预先训练的各种烹饪食材的扫描频段一致，一般为0.8GHz至1GHz。

由于不同的食材或食材的不同部分中所包含的水分不同，因而在采用不同频率的微波对食材进行加热时，在一些合适的频率下能够引起食材中水分子的剧烈振荡，从而影响食材对于微波能量的吸收率。本发明实施例中的微波特性图，可以体现加热振荡频点的个数以及加热振荡频点的频率—功率反射率信息，其中，加热振荡频点表现为功率吸收率波形的极值点，也是反射率波形的极值点。

如图4所示，本发明实施例中，步骤S102所述确定所述待加热食材的食材体积的步骤包括：

S1021、以第二输出功率向微波炉腔体内发射微波，并通过回波检测确定相应的反射功率；

S1022、根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积。

本发明实施例中，步骤S1022中根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积的步骤包括：

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值大于或者等于第一比例阈值时，确定所述待加热食材的食材体积小于或者等于第一体积量；

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值小于第一比例阈值并且大于或者等于第二比例阈值时，确定所述待加热食材的食材体积大于第一体积量且小于或者等于第二体积量；

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值小于第二比例阈值时，所述确定所述待加热食材的食材体积大于第二体积量。

本发明实施例中，当用户选择功能，开启微波炉启动工作时。先以第二输出功率，作为一恒定功率输送至微波炉腔体内，通过回波检测，计算得出反射功率，记为P反。作为天线模块的输出功率，记为P出。

当反射功率P反与输出功率P出的比值≥第一比例阈值，则说明输出功率被有效吸收的偏少，即可自动判定为，放入微波炉内部的食材偏小，属于小体积或小量的加热食材，从而调整机器以相对较短的时间工作，节省用户烹饪时间，提升用户体验。并将结果反馈机器显示。

当比值在第一比例阈值与第二比例阈值之间时，则，说明大部分能量被烹饪食物有效吸收，则可自动判定为放入机器内部的食材属于中等体积或中量食材数量。

当比值小于第二比例阈值时，则，说明输出功率的绝大部分均被食材有效吸收，即可自动判定为放入机器内部的食材偏多，属于大体积或食材数量比较多场景，从而调整机器以相对较长的时间工作，提升烹饪效果，避免烹饪过程中出现不熟现象。

本发明实施例中，获取待加热食材的食材种类的步骤之前还包括：

以第三输出功率向微波炉腔体内发射微波，在所述预设扫描频段内进行扫描获取当前微波炉腔体的实际微波特性信息；将所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行比对以确定当前微波炉腔体内是否包含待加热食材；

其中，所述固有微波特性信息包括固有振荡频点的个数信息、所述固有振荡频点的频率—功率反射率信息和/或固有微波特性图。

当产品的结构尺寸大小、形状、用料、材质、空间等一旦设计完毕确定后，微波炉腔体的固有谐振频率及相关特性就定了，不会再改变了。通过特性频率进行比较，从而实现判定机器内部是否放置了烹饪食物，实现有无负载的检测。

本发明实施例通过自动扫描与识别判断，自动判断微波炉内部是否放置烹饪食物，从而实现机器的自动停止加热控制。

本发明实施例中，将所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行比对以确定当前微波炉腔体内是否包含待加热食材的步骤包括：

所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行相似度匹配；

当匹配结果为一致时，确定所述微波炉腔体内未放置待加热食材；

当匹配结果为不一致时，确定所述微波炉腔体内放置待加热食材。

本发明实施例中，所述工作参数包括以下至少之一：

微波加热频率、输出功率、加热时间。

如图5所示，本发明实施例提供一种微波炉，包括：控制模块、微波天线；

所述控制模块根据微波天线接收的频率—功率反射率信息，获取待加热食材的食材种类；

所述控制模块根据微波天线接收的反射功率，确定所述待加热食材的食材体积；

所述控制模块根据所述食材种类以及所述食材体积调整所述微波炉的工作参数。

如图5所示，本发明实施例所述的微波炉，还包括：信号检测模块，所述控制模块确定所述待加热食材的食材体积包括：

所述控制模块控制所述微波天线以第二输出功率向微波炉腔体内发射微波，并通过所述信号检测模块回波检测，以确定相应的反射功率；

所述控制模块根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积。

实施例一

本实施例说明判断微波炉内是否包含待加热食材的过程，如下：

产品设计完毕，通过测试，将无负载时，产品的固有微波特性图，作为初始数据，预设到产品控制系统内部，如图6显示未放置食材时频率—功率反射率波形图，横轴代表预设扫描频段的频率值，单位为GHz；纵轴代表功率反射率，单位dB，公式为：

其中，P₁为反射功率，P₂输出功率。

第一固有振荡频点为862MHz，功率反射率为-12.2003dB，第二固有振荡频点为897MHz，功率反射率为-17.2700dB，第三固有振荡频点为909MHz，功率反射率为-7.56774dB，第四固有振荡频点为937MHz，功率反射率为-4.19547dB，第五固有振荡频点为963MHz，功率反射率为-6.58658dB，第六固有振荡频点为974MHz，功率反射率为-10.5385dB。

当用户选择功能，开启机器工作时，机器先以第三输出功率向微波炉腔体内发射微波(例如额定功率30％)，其一恒定输出功率传输到机器内部，检测与此对应的实际微波特性图。

将该数据对应的微波特性图与预设的固有微波特性图进行比较，如一致，则可判定机器内部没有放置食材，属于空载，此时，机器自动关闭功率输出，并通过声光等报警方式提醒用户，提升了产品体验及产品可靠性。有利于节能并提升产品安全及使用寿命。

如不一致，即频率特性发生了改变，则可判定，机器内部放置了烹饪食物，此时，机器正式开启工作，可以调整至所需要的最大功率。

实施例二

本实施例说明获得待加热食材的食材种类的过程，如下：

当产品内部放置烹饪食物时，该食物的频率特性与腔体形成一个整体，从而会出现与其对应的频率特性，食物不同、对应的工作频率特性、相位等均不相同，通过微波特性信息进行比较，可以确定食材的种类。

当腔体内放置不同的烹饪食物，叠加后，形成不同的频率—功率反射率波形图，图7显示放置红薯时频率—功率反射率波形图，放置红薯时，第一加热振荡频点为860MHz，功率反射率为-22.6977dB，第二加热振荡频点为897MHz，功率反射率为-16.7195dB，第三加热振荡频点为903MHz，功率反射率为-32.8386dB，第四加热振荡频点为973MHz，功率反射率为-7.96567dB。图8显示放置鸡翅时频率—功率反射率波形图，第一加热振荡频点为862MHz，功率反射率为-8.87081dB，第二加热振荡频点为898MHz，功率反射率为-6.67473dB，第三加热振荡频点为974MHz，功率反射率为-8.76236dB。

第一种方式：将腔体放置各种烹饪食材所测得的频率—功率反射率信息保存，用户选择功能，启动微波炉时，以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，微波炉开启检测，扫描到实际的频率—功率反射率信息，调取保存的各种烹饪食材所测得的频率—功率反射率信息，然后，进行比较，通过比较后输出对应食材种类结果，对应结果传递给微波炉的控制处理器CPU，微波炉的控制处理器CPU自动调取，对应该食材种类的烹饪工作参数，微波炉按照对应食材的烹饪工作参数开启工作。

第二种方式：将腔体放置各种烹饪食材所测得的频率—功率反射率波形图，以图像的方式进行保存或传输到云服务器，进行模型训练、采集、传输，通过设备本地或云服务器方式进行计算、图像识别，得到该食材种类结果，对应食材结果传递给微波炉的控制处理器CPU，微波炉的控制处理器CPU自动调取，对应该食材的烹饪工作参数，微波炉按照对应食材的烹饪工作参数开启工作。

实施例三

本实施例说明确定待加热食材的食材体积的过程，如下：

如前所述的反射功率P反及输出功率P出，通过两者之间的比较进行自动判别计算。

具体如下：机器开启工作，先以机器额定功率的30％恒定功率输入，计算反射功率P反与输出功率P入的比值，当比值在60％---80％时，则，说明入射功率被有效吸收的偏少，则可自动判定为放入机器内部的食材偏小，属于小体积或小量的烹饪食材，从而调整机器以相对较短的时间工作，节省用户烹饪时间，提升用户体验。并将结果反馈机器显示。

当比值在30％---60％时，则，说明大部分能量被烹饪食物有效吸收，则可自动判定为放入机器内部的食材属于中等体积或中量食材数量。

当比值小于30％时，则，说明入射功率的绝大部分均被食材有效吸收，系统即可自动判定为放入机器内部的食材偏多，属于大体积或食材数量比较多场景，从而调整机器以相对较长的时间工作，提升烹饪效果，避免烹饪过程中出现不熟现象。

当然，本申请还可有其他多种实施例，在不背离本申请精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本申请作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本申请的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种微波炉的加热控制方法，其特征在于，包括：

获取待加热食材的食材种类；

确定所述待加热食材的食材体积；

根据所述食材种类以及所述食材体积调整所述微波炉的工作参数；

所述获取待加热食材的食材种类的步骤包括：

以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性信息；根据预先训练的食材微波特性模型以及所述微波特性信息确定所述待加热食材的食材种类；其中，所述微波特性信息至少包括所述待加热食材的加热振荡频点的个数信息以及所述加热振荡频点的频率—功率反射率信息；

或：

以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性图；根据预先训练的微波图像识别模型对所述微波特性图进行识别，根据识别结果确定所述待加热食材的食材种类；其中，所述微波特性图至少包括所述待加热食材的频率—功率反射率波形信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述待加热食材的食材体积的步骤包括：

以第二输出功率向微波炉腔体内发射微波，并通过回波检测确定相应的反射功率；

根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积的步骤包括：

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值大于或者等于第一比例阈值时，确定所述待加热食材的食材体积小于或者等于第一体积量；

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值小于第一比例阈值并且大于或者等于第二比例阈值时，确定所述待加热食材的食材体积大于第一体积量且小于或者等于第二体积量；

当所述反射功率与所述第二输出功率的比值小于第二比例阈值时，所述确定所述待加热食材的食材体积大于第二体积量。

4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，获取待加热食材的食材种类的步骤之前还包括：

以第三输出功率向微波炉腔体内发射微波，在所述预设扫描频段内进行扫描获取当前微波炉腔体的实际微波特性信息；将所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行比对以确定当前微波炉腔体内是否包含待加热食材；

其中，所述固有微波特性信息包括固有振荡频点的个数信息以及所述固有振荡频点的频率—功率反射率信息，和/或固有微波特性图。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：将所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行比对以确定当前微波炉腔体内是否包含待加热食材的步骤包括：

所述实际微波特性信息与预存的所述微波炉腔体的固有微波特性信息进行相似度匹配；

当匹配结果为一致时，确定所述微波炉腔体内未放置待加热食材；

当匹配结果为不一致时，确定所述微波炉腔体内放置待加热食材。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作参数包括以下至少之一：

微波加热频率、输出功率、加热时间。

7.一种微波炉，其特征在于，包括：控制模块、微波天线；

所述控制模块根据微波天线接收的频率—功率反射率信息，获取待加热食材的食材种类；

所述控制模块根据微波天线接收的反射功率，确定所述待加热食材的食材体积；

所述控制模块根据所述食材种类以及所述食材体积调整所述微波炉的工作参数；

所述获取待加热食材的食材种类的步骤包括：

以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性信息；根据预先训练的食材微波特性模型以及所述微波特性信息确定所述待加热食材的食材种类；其中，所述微波特性信息至少包括所述待加热食材的加热振荡频点的个数信息以及所述加热振荡频点的频率—功率反射率信息；

或：

以第一输出功率向微波炉腔体内发射微波，在预设扫描频段内进行扫描获取当前所述待加热食材的微波特性图；根据预先训练的微波图像识别模型对所述微波特性图进行识别，根据识别结果确定所述待加热食材的食材种类；其中，所述微波特性图至少包括所述待加热食材的频率—功率反射率波形信息。

8.如权利要求7所述的微波炉，其特征在于，还包括：信号检测模块，所述控制模块确定所述待加热食材的食材体积包括：

所述控制模块控制所述微波天线以第二输出功率向微波炉腔体内发射微波，并通过所述信号检测模块回波检测，以确定相应的反射功率；

所述控制模块根据所述反射功率与所述第二输出功率的比值确定所述待加热食材的食材体积。

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