CN114340070A - 微波加热方法、装置、系统及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波加热方法、装置、系统及计算机存储介质，该微波加热方法包括：获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，并分别获取各采集点所对应的微波损耗值；基于多个采集点处的热声信号和微波损耗值，得到在同一时间节点下，被加热物体基于介电特性的加热图谱；根据加热图谱调整至少一个采集点处的微波加热参数。该方法可以利用微波加热过程中的热声效应，通过超声波传感器捕捉热声信号，探测被加热物体内部的微波吸收特性变化，从而根据食物变化调整微波加热参数，以实现均匀加热。
Description
技术领域
本发明涉及微波加热性能优化技术领域，尤其涉及一种微波加热方法、装置、系统及计算机存储介质。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
微波加热以其高效加热、瞬时加热以及热惯性小等特点，被广泛运用在食品及相关领域。微波烹饪设备(例如微波炉等)在对进行食物加热时，微波烹饪设备产生微波，微波作用于放置在烹饪腔内的食物，食物内部的极性分子或带电粒子的相互作用而剧烈运动，使得极性分子/带电粒子相互碰撞、摩擦而生热，以实现对食物的烹饪。
现有技术中，微波进入到烹饪腔后，由于微波在烹饪腔内分布不均匀或由于食物种类、位置、大小不同，无法实现对食物进行均匀加热；并且，在加热过程中微波炉通过预设模式工作，无法根据食物加热情况对微波参数进行实时调整，易于导致食物各处的加热均匀性较差，食物烹饪质量变差，降低了用户的使用体验。
发明内容
本发明的目的是至少解决烹饪腔内微波分布不均匀的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提出了一种微波加热方法，所述微波加热方法包括：
获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，并分别获取各所述采集点所对应的微波损耗值；
基于多个采集点处的热声信号和微波损耗值，得到在同一时间节点下，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱；
根据所述加热图谱调整至少一个采集点处的微波加热参数。
本发明所提供的微波加热方法，通过获取微波加热过程中的微波损耗以及对加热过程中，微波腔内食物的热声信号(冷热不均产生的)进行采集，分析热声信号及微波损耗，并利用食物的介电特性得到加热图谱，根据反馈的热声信号参数特征，结合反射微波特性，确认食物在腔体内的位置、大小、食物本身种类，从而根据加热图谱对不同位置或采集点的微波加热参数进行调整，以便得到适合当前被加热物体的加热参数，经过多个时间节点的采集和调整，从而提高了被加热物体的加热均匀性，保证了加热性能。同时，该方法可以利用微波加热过程中的热声效应，通过超声波传感器捕捉热声信号，探测被加热物体内部的微波吸收特性变化。
进一步地，所述获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，之后还包括：
通过信号调整电路对获取的热声信号进行滤波处理。
进一步地，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱包括以下信息中的至少一者：
被加热食物的空间位置分布信息；
被加热食物的种类和体积信息；
被加热食物的微波能量吸收位置分布信息。
进一步地，所述微波加热参数至少包括加热温度、加热角度和加热功率。
本发明还提供一种微波加热装置，用于实施如上所述的微波加热方法，所述装置包括：
数据采集单元，用于获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，并分别获取各所述采集点所对应的微波损耗值；
图谱生成单元，用于基于多个采集点处的热声信号和微波损耗值，得到在同一时间节点下，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱；
参数调节单元，用于根据所述加热图谱调整至少一个采集点处的微波加热参数。
进一步地，所述数据采集单元还用于通过信号调整电路对获取的热声信号进行滤波处理。
进一步地，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱包括以下信息中的至少一者：
被加热食物的空间位置分布信息；
被加热食物的种类和体积信息；
被加热食物的微波能量吸收位置分布信息。
进一步地，所述微波加热参数至少包括加热温度、加热角度和加热功率。
本发明还提供一种微波加热系统，所述微波加热系统包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储一个或多个程序指令；
所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上所述的微波加热方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被一种微波加热装置的微波加热系统执行如上所述的微波加热方法。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明所提供的微波加热方法一种具体实施方式的流程图；
图2为本发明所提供的微波加热装置一种具体实施方式的结构框图。
附图标记如下：
100-数据采集单元 200-图谱生成单元 300-参数调节单元
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明供一种基于超声波与微波探测相结合的微波加热物体的探测方法，旨在解决当前微波加热设备中，常规探测手段只针对物体表面，无法反应物体内部微波吸收特性变化的问题。
请参考图1，图1为本发明所提供的微波加热方法一种具体实施方式的流程图。
在一种具体实施方式中，本发明提出了一种微波加热方法，微波加热方法包括以下步骤：
S1：获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，并分别获取各采集点所对应的微波损耗值。为了提高信号的准确性和稳定性，还通过信号调整电路对获取的热声信号进行滤波处理以及降噪处理。在对不同的食物进行加热时，可根据食物体积的大小以及品种，预设采集点的数量，理论上来讲，为了保证数据采集的准确性，设置的采集点越多，则数据准确性越高。微波损耗值是指在同一采集点，微波发出量和微波返回量的差值。在具体实施过程中，可以在微波腔的四角以及顶板中部分别设置超声波传感器，利用多个超声波传感器对多个采集点进行同时采集，从而得到多个采集点的热声信号。
S2：基于多个采集点处的热声信号和微波损耗值，得到在同一时间节点下，被加热物体基于介电特性的加热图谱，该加热图谱可以为热图，也可以为参数图表等形式。在微波加热过程中，不同类型的食物在对应相同的微波加热参数时，所体现出的热声信号是不同的。例如，同样的解冻模式下，鸡肉、猪肉和牛肉在在相同的加热时间下，所体现出的热声信号相差很大，且解冻的效果也相差很大。因此，通过对食物进行热声信号和微波损耗值的采集制作设定时间节点时的加热图谱，从而判定不同的食物当前的加热状态，能够为均匀加热提供必要的数据支持。
微波加热是利用物料的介质损耗吸收微波能转为热能的。在交变电场作用下，介质中分子极化，是介质中产生位移极化引起的瞬时电流，以及松弛极化引起的松弛电流和电导电流的共同作用的结果。当交变电场频率在微波频率范围内，介质中仅存在松弛电流和电导电流，介电性能是指在电场作用下，表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数和介质损耗来表示。材料应用高频技术时，如实木复合地板采用高频热压时介电性能是非常重要的性质。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity)，又称诱电率。
S3：根据加热图谱调整至少一个采集点处的微波加热参数。当采集点有多个时，通过加热图谱的提示，可能有一个或多个采集点处的微波加热参数需要调整，此时向微波炉控制器发出调整指令，通过调整相位和频率输出更新后的微波加热参数，以保证加热均匀性。具体地，微波加热参数至少包括加热温度、加热角度和加热功率等。
具体地，被加热物体基于介电特性的加热图谱包括以下信息中的至少一者：被加热食物的空间位置分布信息；被加热食物的种类和体积信息；被加热食物的微波能量吸收位置分布信息。
从原理上来讲，微波源产生的脉冲微波能量经由微波传输系统(波导、同轴线等)，从空间辐射单元(天线)进入微波腔中加热食物。而食物在微波作用下产生的热声信号，经过超声波传感器的捕捉和信号调整电路的处理(滤波、方法等)，反馈到处理器中。同时还结合空间辐射单元上收到的反射微波能量信息，处理器由此得到加热腔体内被加热食物的空间位置分布、材质、微波能量吸收位置分布等信息。实际加热过程，启动微波炉后，天线接收到的反射信号传递给处理器，超声波信号接收到的热声波信号经调整电路处理后传递给处理器，再进行统一的分析，由处理器重构被加热物体内部的微波吸收特性的变化。
在上述具体实施方式中，该微波加热方法通过获取微波加热过程中的微波损耗以及对加热过程中，微波腔内食物的热声信号(冷热不均产生的)进行采集，分析热声信号及微波损耗，并利用食物的介电特性得到加热图谱，根据反馈的热声信号参数特征，结合反射微波特性，确认食物在腔体内的位置、大小、食物本身种类，从而根据加热图谱对不同位置或采集点的微波加热参数进行调整，以便得到适合当前被加热物体的加热参数，经过多个时间节点的采集和调整，从而提高了被加热物体的加热均匀性，保证了加热性能。同时，该方法可以利用微波加热过程中的热声效应，通过超声波传感器捕捉热声信号，探测被加热物体内部的微波吸收特性变化。
除了上述微波加热方法，本发明还提供一种微波加热装置，用于实施如上的微波加热方法，如图2所示，在一种具体实施方式中，微波加热装置包括：
数据采集单元100，用于获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，并分别获取各采集点所对应的微波损耗值。为了提高信号的准确性和稳定性，该数据采集单元100还通过信号调整电路对获取的热声信号进行滤波处理以及降噪处理。在对不同的食物进行加热时，可根据食物体积的大小以及品种，预设采集点的数量，理论上来讲，为了保证数据采集的准确性，设置的采集点越多，则数据准确性越高。微波损耗值是指在同一采集点，微波发出量和微波返回量的差值。在具体实施过程中，可以在微波腔的四角以及顶板中部分别设置超声波传感器，利用多个超声波传感器对多个采集点进行同时采集，从而得到多个采集点的热声信号。
图谱生成单元200，用于基于多个采集点处的热声信号和微波损耗值，得到在同一时间节点下，被加热物体基于介电特性的加热图谱；该加热图谱可以为热图，也可以为参数图表等形式。在微波加热过程中，不同类型的食物在对应相同的微波加热参数时，所体现出的热声信号是不同的。例如，同样的解冻模式下，鸡肉、猪肉和牛肉在在相同的加热时间下，所体现出的热声信号相差很大，且解冻的效果也相差很大。因此，通过对食物进行热声信号和微波损耗值的采集制作设定时间节点时的加热图谱，从而判定不同的食物当前的加热状态，能够为均匀加热提供必要的数据支持。
参数调节单元300，用于根据加热图谱调整至少一个采集点处的微波加热参数。当采集点有多个时，通过加热图谱的提示，可能有一个或多个采集点处的微波加热参数需要调整，此时向微波炉控制器发出调整指令，通过调整相位和频率输出更新后的微波加热参数，以保证加热均匀性。具体地，微波加热参数至少包括加热温度、加热角度和加热功率等。
具体地，被加热物体基于介电特性的加热图谱包括以下信息中的至少一者：被加热食物的空间位置分布信息；被加热食物的种类和体积信息；被加热食物的微波能量吸收位置分布信息。
在上述具体实施方式中，该微波加热装置通过获取微波加热过程中的微波损耗以及对加热过程中，微波腔内食物的热声信号(冷热不均产生的)进行采集，分析热声信号及微波损耗，并利用食物的介电特性得到加热图谱，根据反馈的热声信号参数特征，结合反射微波特性，确认食物在腔体内的位置、大小、食物本身种类，从而根据加热图谱对不同位置或采集点的微波加热参数进行调整，以便得到适合当前被加热物体的加热参数，经过多个时间节点的采集和调整，从而提高了被加热物体的加热均匀性，保证了加热性能。同时，该方法可以利用微波加热过程中的热声效应，通过超声波传感器捕捉热声信号，探测被加热物体内部的微波吸收特性变化。
本发明还提供一种微波加热装置系统，系统包括：处理器和存储器，存储器用于存储一个或多个程序指令，处理器用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上的方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，一个或多个程序指令用于被一种基于热电效应的微波加热装置的微波加热系统执行如上的微波加热方法。
在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific工ntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。
其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。
易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，简称DRRAM)。
本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种微波加热方法，其特征在于，所述微波加热方法包括：
获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，并分别获取各所述采集点所对应的微波损耗值；
基于多个采集点处的热声信号和微波损耗值，得到在同一时间节点下，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱；
根据所述加热图谱调整至少一个采集点处的微波加热参数。
2.根据权利要求1所述的微波加热方法，其特征在于，所述获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，之后还包括：
通过信号调整电路对获取的热声信号进行滤波处理。
3.根据权利要求1所述的微波加热方法，其特征在于，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱包括以下信息中的至少一者：
被加热食物的空间位置分布信息；
被加热食物的种类和体积信息；
被加热食物的微波能量吸收位置分布信息。
4.根据权利要求1所述的微波加热方法，其特征在于，所述微波加热参数至少包括加热温度、加热角度和加热功率。
5.一种微波加热装置，用于实施如权利要求1-4任一项所述的微波加热方法，其特征在于，所述微波加热装置包括：
数据采集单元，用于获取烹饪腔内的被加热物体多个采集点处的热声信号，并分别获取各所述采集点所对应的微波损耗值；
图谱生成单元，用于基于多个采集点处的热声信号和微波损耗值，得到在同一时间节点下，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱；
参数调节单元，用于根据所述加热图谱调整至少一个采集点处的微波加热参数。
6.根据权利要求5所述的微波加热装置，其特征在于，所述数据采集单元还用于通过信号调整电路对获取的热声信号进行滤波处理。
7.根据权利要求5所述的微波加热装置，其特征在于，所述被加热物体基于介电特性的加热图谱包括以下信息中的至少一者：
被加热食物的空间位置分布信息；
被加热食物的种类和体积信息；
被加热食物的微波能量吸收位置分布信息。
8.根据权利要求5所述的微波加热装置，其特征在于，所述微波加热参数至少包括加热温度、加热角度和加热功率。
9.一种微波加热系统，其特征在于，所述微波加热系统包括：处理器和存储器；
所述存储器用于存储一个或多个程序指令；
所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如权利要求1-4任一项所述的微波加热方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被一种微波加热装置的微波加热系统执行如权利要求1-4任一项所述的微波加热方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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