CN114062796B - 用于电磁波发生系统的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电磁波发生系统的检测装置。电磁波发生系统包括电磁波发生模块、阻抗匹配模块和辐射元件。检测装置包括接收元件、采样模块和处理模块。接收元件设置为接收辐射元件产生的电磁波。采样模块设置为采集接收元件的电信号。处理模块设置为根据电信号判断阻抗匹配模块是否故障或连接电磁波发生模块和阻抗匹配模块的电连线是否故障。本发明的检测装置通过设置接收元件接收辐射元件辐射的电磁波，并通过采集接收元件的电信号判断阻抗匹配模块是否故障或连接电磁波发生模块和阻抗匹配模块的电连线是否故障，检测准确率高，且结构简单，成本低廉。

Description

用于电磁波发生系统的检测装置

技术领域

本发明涉及检测技术，特别是涉及一种用于电磁波发生系统的检测装置。

背景技术

现有技术一般通过电磁波加热装置来解冻加热食物，但不仅不同属性的食物的介电系数不同，相同属性的食物在解冻过程中随着温度的变化其介电系数也会发生变化，从而导致食物对电磁波的吸收率上下波动，故需要设置阻抗匹配模块来对电磁波发生模块的负载阻抗进行匹配，以适应不同的食物负载。然而，阻抗匹配模块的电路结构往往较为复杂，在焊接电器件时易出现多件、少件、错连等问题，导致电磁波发生模块的输出阻抗和负载阻抗已经实现较好的匹配时辐射进加热室的电磁波能量仍较少，加热效率下降。

综合考虑，在设计上需要一种可准确检测出阻抗匹配模块是否故障或连接电磁波发生模块和阻抗匹配模块的电连线是否故障的用于电磁波发生系统的检测装置。

发明内容

本发明的一个目的是要克服现有技术中的至少一个技术缺陷，提供一种用于电磁波发生系统的检测装置。

本发明一个进一步的目的是要提高检测装置的安全性。

本发明另一个进一步的目的是要提高检测效率。

特别地，本发明提供了一种用于电磁波发生系统的检测装置，所述电磁波发生系统包括电磁波发生模块、阻抗匹配模块和辐射元件，其中，所述检测装置包括：

接收元件，设置为接收所述辐射元件产生的电磁波；

采样模块，设置为采集所述接收元件的电信号；以及

处理模块，设置为根据所述电信号判断所述阻抗匹配模块是否故障或连接所述电磁波发生模块和所述阻抗匹配模块的电连线是否故障。

可选地，所述采样模块设置为采集所述接收元件的电压信号；且

所述处理模块设置为将所述采样模块输出的电压信号转换为数字信号，并将该数字信号的数值与预设阈值进行比较，在所述数值小于等于所述预设阈值时判断所述阻抗匹配模块故障或连接所述电磁波发生模块和所述阻抗匹配模块的电连线故障。

可选地，所述采样模块包括：

衰减电路，设置为对所述接收元件的交流电压信号进行衰减；和

检波电路，设置为采集衰减后的交流电压信号并将该交流电压信号转换为直流电压信号。

可选地，所述衰减电路包括：

一个分压电容；设置为与所述接收元件串联；和

一个负载电阻，设置为与所述分压电容串联，且另一端设置为接地；其中

所述检波电路设置为检测所述负载电阻的交流电压信号。

可选地，所述衰减电路还包括：

一个分流电容，设置为与所述负载电阻并联。

可选地，所述检波电路包括：

一个二极管，设置为采集衰减后的交流电压信号；

一个滤波电容，设置为一端与所述二极管电连接、另一端接地，并将所述交流电压信号转换为直流电压信号；和

一个回路电阻，设置为与所述滤波电容并联。

可选地，所述检测装置还包括：

通信模块，设置为获取所述数字信号并将所述数字信号发送给关联的数据中心。

可选地，所述检测装置还包括：

金属壳体，设置为将所述采样模块和所述处理模块分隔在所述金属壳体的远离所述辐射元件的一侧，以减少电磁波对所述采样模块和所述处理模块的干扰。

可选地，所述电磁波发生系统设置为至少部分设置于一筒体内或通达至所述筒体内，以在所述筒体内产生电磁波，其中，

所述检测装置设置为可至少部分设置于所述筒体内并关闭所述筒体的取放口。

可选地，所述阻抗匹配模块包括：

匹配电容、第一匹配单元、和匹配电感，依次串联在所述电磁波发生模块和所述辐射元件之间；以及

第二匹配单元，一端串联在所述匹配电感和所述第一匹配单元之间，另一端接地；其中

所述第一匹配单元和第二匹配单元分别包括多个并联支路，且每个所述并联支路包括串联的一个定值电容器和一个开关。

本发明的检测装置通过设置接收元件接收辐射元件辐射的电磁波，并通过采集接收元件的电信号判断阻抗匹配模块是否故障或连接电磁波发生模块和阻抗匹配模块的电连线是否故障，检测准确率高，且结构简单，成本低廉。

进一步地，本发明通过设置衰减电路对接收元件的电信号进行分压和分流，无需设置较大阻值的负载电阻，使得采样模块输出的电压信号的峰值较小，减小了采样电路的占用空间，提高了检测装置的安全性。

进一步地，本发明通过将检测装置设置为可至少部分设置于筒体内并关闭筒体的取放口，无需对检测装置的各个部件进行逐一地安装，仅需像抽屉一样插入筒体即可，使得检测装置的拆装更加便捷，进而提高了检测效率，使得利用少数或少量的检测装置为大批量的电磁波发生系统进行检测成为可能，节约成本。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的电磁波加热装置的示意性结构图；

图2是图1中阻抗匹配模块的一个正确的示意性电路图；

图3是图1中阻抗匹配模块的一个错误的示意性电路图；

图4是根据本发明一个实施例的检测装置的示意性结构图；

图5是图4中采样模块的示意性电路图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的电磁波加热装置100的示意性结构图。参见图1，加热装置100可包括筒体110、门体、和电磁波发生系统。

筒体110可用于放置待处理物，且其前壁或顶壁可开设有取放口，用于取放待处理物。

门体可通过适当方法与筒体110安装在一起，例如滑轨连接、铰接等，用于开闭取放口。

电磁波发生系统可设置为至少部分设置于筒体110内或通达至筒体110内，以产生电磁波来加热筒体110内的待处理物。

电磁波发生系统可包括电磁波发生模块121、供电模块122、辐射元件130、和信号处理及测控电路。

供电模块122可设置为与电磁波发生模块121电连接，以为电磁波发生模块121提供电能，进而使电磁波发生模块121产生电磁波信号。电磁波发生模块121和供电模块122可设置于筒体110的外侧。

辐射元件130可设置为与电磁波发生模块121电连接，以根据电磁波信号产生相应频率的电磁波，对筒体110内的待处理物进行加热。在本发明中，辐射元件130可为金属极板。辐射元件130的数量可为一个或多个，并可设置于筒体110内。

筒体110可由金属制成或设置有导电材料，以在加热过程中接收辐射元件130产生的电磁波。

信号处理及测控电路可包括检测模块150、控制模块160、和阻抗匹配模块140。筒体110内可设置有罩壳170，用于将筒体110的内部空间分隔为加热室111和电器室112。待处理物可防止于加热室111，信号处理及测控电路和辐射元件130可设置于电器室112。

检测模块150可串联在电磁波发生模块121与辐射元件130之间，并配置为实时检测经过其的入射波信号和反射波信号的特定参数。

控制模块160可配置为从检测模块150获取该特定参数，根据该特定参数计算入射波和反射波的功率。在本发明中，特定参数可为电压值和/或电流值。检测模块150也可为功率计，以直接测得入射波和反射波的功率。

控制模块160可进一步根据入射波和反射波的功率计算电磁波发生模块121的阻抗匹配度，并将阻抗匹配度与预设匹配阈值比较，当阻抗匹配度小于预设匹配阈值时向匹配模块140发送调节指令。预设匹配阈值可为60～80％，例如60％、70％、或80％。

匹配模块140可串联在电磁波发生模块121与辐射元件130之间，并配置为根据控制模块160的调节指令(通过调节匹配模块140本身的阻抗)对电磁波发生模块121的负载阻抗进行调节，提高电磁波发生模块121的输出阻抗和负载阻抗的匹配度，以在加热室111内放置有固定属性(种类、重量、体积等)不同的食物、或食物在温度变化过程中均有较多的电磁波能量被辐射在加热室111内，进而提高加热速率。

图2是图1中阻抗匹配模块140的一个正确的示意性电路图，其中“IN”表示该电路与电磁波发生模块121连接的输入端；“OUT”表示该电路与辐射元件130连接的输出端。参见图2，匹配模块140可包括匹配电容C_M、第一匹配单元141、匹配电感L_M、和第二匹配单元142。

匹配电容C_M、第一匹配单元141、和匹配电感L_M可依次串联在电磁波发生模块121和辐射元件130之间。

第二匹配单元142可一端串联在匹配电感L_M和第一匹配单元141之间，另一端接地。其中，第一匹配单元141和第二匹配单元142分别包括多个并联支路，且每个并联支路包括串联的一个定值电容器和一个开关，以通过通断多个开关实现数倍于第一匹配单元141和第二匹配单元142的并联支路的数量总和的负载组合，实现更广的调节范围。

匹配电容C_M可为定值电容器，也可为可变电容器；匹配电感L_M可为定值电感器，也可为可变电感器。

然而，由于匹配模块140的器件较多且连接复杂，在生产加工时容易出现多件、少件、错连等问题，即使电磁波发生模块121的输出阻抗和负载阻抗已实现了良好的阻抗匹配，也会使通过辐射元件130进入加热室111的电磁波能量减少(电磁波发生模块121的负载阻抗为待处理物的阻抗、匹配模块140、以及连接电磁波发生模块121和匹配模块140的电连线的阻抗之和)。

示例性地，图3是图1中阻抗匹配模块140的一个错误的示意性电路图。参见图3，其相对于图2电路图多连接了一个电阻器R_F，在完成电磁波发生模块121的阻抗匹配后，虽电磁波发生模块121的阻抗匹配度大于等于预设匹配阈值，但一部分电磁波能量被电阻器R_F吸收，导致进入加热室111的电磁波能量减少。

为了准确地检测出匹配模块140本身是否故障或连接电磁波发生模块121和匹配模块140的电连线是否故障，本发明还提供了一种用于电磁波发生系统的检测装置200。

图4是根据本发明一个实施例的检测装置200的示意性结构图。参见图4，检测装置200可包括接收元件210、采样模块220、和处理模块230。

接收元件210可设置为接收辐射元件130产生的电磁波。接收元件210可为金属导体。在本发明中，接收元件210可由与辐射元件130相同的材料制成。

采样模块220可设置为采集接收元件210的电信号。处理模块230可设置为根据电信号判断阻抗匹配模块140是否故障或连接电磁波发生模块121和阻抗匹配模块140的电连线是否故障，不仅准确率高，且结构简单、成本低廉。

具体地，采样模块220可设置为采集接收元件210的电压信号。处理模块230可设置为将采样模块220输出的电压信号转换为数字信号，并将该数字信号的数值与预设阈值进行比较，在数值小于等于预设阈值时判断阻抗匹配模块140故障或连接电磁波发生模块121和阻抗匹配模块140的电连线故障，以进一步简化结构。

采样模块220可包括对接收元件210的交流电压信号进行衰减的衰减电路、以及采集衰减后的交流电压信号并将该交流电压信号转换为直流电压信号的检波电路，以使采样模块220输出的电压信号的峰值较小。

图5是图4中采样模块220的示意性电路图，其中“IN”表示该电路与接收元件210连接的输入端；“OUT”表示该电路与处理模块230连接的输出端。参见图4和图5，衰减电路可至少包括与接收元件210串联的一个分压电容C₁和与分压电容C₁串联的一个负载电阻R₁，且负载电阻R₁的另一端可设置为接地，以减小负载电阻R₁分配到的电压，避免使用过大阻值的电阻。检波电路可设置为检测负载电阻R₁的交流电压信号。

分压电容C₁和负载电阻R₁之间还可设置有至少一个分压电容(例如分压电容C₂和分压电容C₃)，以进一步减小负载电阻R₁分配到的电压，并避免分压电容C₁的容值过小、增加成本。

衰减电路还可包括与负载电阻R₁并联的一个分流电容C₄，以对负载电阻R₁的电流进行分流，使得负载电阻R₁可使用阻值更小的电阻器。

检波电路可至少包括采集衰减后的交流电压信号的一个二极管D₁、一端与二极管D₁电连接另一端接地的一个滤波电容C₅、以及与滤波电容C₅并联的一个回路电阻R₂，以提高准确性。其中，滤波电容C₅可将交流电压信号转换为直流电压信号。

在另一些实施例中，采样模块220也可设置为采集接收元件210的电流信号。处理模块230可设置为将采样模块220输出的电流信号转换为数字信号，并将该数字信号的数值与预设阈值进行比较，在数值小于等于预设阈值时判断阻抗匹配模块140故障或连接电磁波发生模块121和阻抗匹配模块140的电连线故障。

在一些实施例中，检测装置200还可包括通信模块240，用于获取数字信号并将数字信号发送给关联的数据中心进行记录存储，以便于后续的修正工作。

检测装置200还可包括金属壳体250。金属壳体250可设置为将采样模块220、处理模块230、和通信模块240分隔在金属壳体250的远离辐射元件130的一侧，以减少电磁波对采样模块220、处理模块230、和通信模块240的干扰。

检测装置200可设置为可至少部分设置于筒体110内并关闭筒体110的取放口，以在门体未安装时对电磁波发生系统进行检测，提高检测装置200的拆装效率，进而提高检测效率。

金属壳体250位于筒体110内侧的部分可设置为相对封闭，以减少电磁干扰；位于筒体110外侧的部分可设置为敞开或开设有通孔，以便于散热和通信信号的传输。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (6)

1.一种用于电磁波发生系统的检测装置，所述电磁波发生系统包括电磁波发生模块、阻抗匹配模块和辐射元件，所述电磁波发生系统设置为至少部分设置于一筒体内或通达至所述筒体内，以在所述筒体内产生电磁波，其中，所述检测装置包括：

接收元件，设置为接收所述辐射元件产生的电磁波，所述接收元件为金属导体；

采样模块，设置为采集所述接收元件的电压信号；以及

处理模块，设置为根据所述电压信号判断所述阻抗匹配模块是否故障或连接所述电磁波发生模块和所述阻抗匹配模块的电连线是否故障；其中，所述采样模块包括：

衰减电路，设置为对所述接收元件的交流电压信号进行衰减；和

检波电路，设置为采集衰减后的交流电压信号并将该交流电压信号转换为直流电压信号；其中，所述衰减电路包括：

一个分压电容；设置为与所述接收元件串联；

一个负载电阻，设置为与所述分压电容串联，且另一端设置为接地；和

一个分流电容，设置为与所述负载电阻并联；其中，

所述检波电路设置为检测所述负载电阻的交流电压信号；且

所述检测装置设置为可至少部分设置于所述筒体内并关闭所述筒体的取放口。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，

所述处理模块设置为将所述采样模块输出的电压信号转换为数字信号，并将该数字信号的数值与预设阈值进行比较，在所述数值小于等于所述预设阈值时判断所述阻抗匹配模块故障或连接所述电磁波发生模块和所述阻抗匹配模块的电连线故障。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述检波电路包括：

一个二极管，设置为采集衰减后的交流电压信号；

一个滤波电容，设置为一端与所述二极管电连接、另一端接地，并将所述交流电压信号转换为直流电压信号；和

一个回路电阻，设置为与所述滤波电容并联。

4.根据权利要求2所述的检测装置，还包括：

通信模块，设置为获取所述数字信号并将所述数字信号发送给关联的数据中心。

5.根据权利要求1所述的检测装置，还包括：

金属壳体，设置为将所述采样模块和所述处理模块分隔在所述金属壳体的远离所述辐射元件的一侧，以减少电磁波对所述采样模块和所述处理模块的干扰。

6.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述阻抗匹配模块包括：

匹配电容、第一匹配单元、和匹配电感，依次串联在所述电磁波发生模块和所述辐射元件之间；以及

第二匹配单元，一端串联在所述匹配电感和所述第一匹配单元之间，另一端接地；其中

所述第一匹配单元和第二匹配单元分别包括多个并联支路，且每个所述并联支路包括串联的一个定值电容器和一个开关。