CN1172232A - 测量微波炉中食物温度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用来测量微波炉中食物温度的装置和方法,该装置和方法实现了简化的温度测量装置,因此使部件减至最少,增加了市场的竞争力,其中对补偿电压相对于环境温度变化所产生的变化作了调节,以使之呈现出线性特征,并在补偿电压由于环境温度变化而为非线性的温度范围内用最后的输出电压和一个补偿电压产生一个新的输出,由此精确地补偿了在大范围内变化的环境温度。

Description

测量微波炉中食物温度的装置和方法

本发明涉及一种微波炉，更具体地说，是涉及一种改进了的用于测量微波炉中食物温度的装置和方法，通过提供一简单的电路单元来进行测量，不需要考虑食物的种类、烹饪、加热装置或温度的变化就可以精确地测量微波炉内食物的温度。

如图1所示，一般的微波炉包括：一在加热室10内放置食物20的转台30；一用于驱动转台30的转台驱动电机40；一分别用于微波加热或热辐射加热的磁控管50和加热器60；一检测食物20发出的红外线并测量食物20温度的温度测量单元70；以及一根据温度测量单元70所测量的温度控制磁控管50和加热器60操作的微电脑80。

如图2所示，温度测量单元70包括：一个热电偶传感器11，输出与食物20发出的红外线相对应的电压Va和与环境温度相对应的电压Vb的热电偶传感器11；一个温度放大器12，对热电偶传感器11的输出电压Va进行环境温度的电压补偿，减少或增加一个Vd的值。

温度放大器12包括：一个放大器12a，将热电偶传感器11输出的电压值Va放大；一个温度补偿器12b，将热电偶传感器11的输出电压Vb放大并输出补偿后的电压Vd，一个加法器12c，将放大器12a的输出电压Vc和温度放大器13的补偿电压Vd相加；以及一个放大器12d，将加法器12c的输出值放大，并输出一个温度检测电压Vo。这里Vc指代公共地电压。

下面参考图1和图2对这样构成的常规微波炉及其温度测量单元70的操作加以说明。

首先，用户将被烹饪的食物20放在转台30上，在菜单设置面板上键入一种烹饪类型，以使微电脑80识别输入的菜单，并因此驱动转台驱动单元40，以及磁控管50或加热器60。

放在转台30上的食物20在转台驱动单元40的驱动下转动，转动的食物20开始被加热，如果磁控管50被驱动，则为微波加热，如果加热器60被驱动，则为热辐射加热。

此时，温度测量单元70中的加热器60输出与食物20反射并通过入射窗A接收的红外线相对应的电压Va。

这里，热电偶传感器11的输出电压Va由于环境温度而可改变，这样由于外界温度而造成的影响就应当用温度补偿器件补偿，这种温度补偿器件可以是置于热电偶传感器11内或周围的一个热敏电阻或一个二极管。当用热敏电阻作为温度补偿器件时，温度补偿器件的输出值就是一个电阻值，而当用二极管作为温度补偿器件时，该温度补偿器件的输出就是一个电压值。

参考图2，用一个二极管作为温度补偿器件并使之置于热电偶传感器11内。

热电偶传感器11输出根据食物20发出的红外线而产生的电压值Va和在内部温度补偿器件(未示出)中测出的电压Vb。

温度放大器12的放大器12a将热电偶传感器11的输出电压Va放大。温度补偿器12b将温度补偿器件(未示出)的输出电压Vb放大。加法器14将放大器12a的输出电压Vc和温度补偿器12b的输出电压Vb相加。

此时，加法器12c的输出变为一个与食物20的表面温度相应的电压，该电压是在热电偶传感器11的输出电压Va中消除了热电偶传感器11的环境温度影响后得到的。放大器12d将加法器12c的输出放大，再将放大后的结果值输出到微电脑80，微电脑80根据温度放大器12的输出电压Vo检测食物20的温度，并根据测到的温度计算食物20化冻或烹饪所需的时间，在此期间磁控管50或是加热器60就被驱动进行化冻或烹饪操作。

参考图3说明温度放大器12的另一个例子，用作温度补偿器件的加法器14置在与热电偶传感器11相邻的地方。

温度放大器13包括：一个放大器13a，其同相端接热电偶传感器11的输出电压Va，而反相端则通过一个电阻R1接参考电压Vref，并通过一个电阻R2与自己的输出端相接；一个放大器13b，其同相端与参考电压Vref相接，其反相端则通过一个电阻R3以及加法器14的电阻Rth与地电压相接，同时通过电阻R4与自己的输出端相接；一个加法器13c用来将放大器13a和13b各自的输出电压值相加；还有一个放大器13d，其同相端与加法器13c的输出端相连接，其反相端则通过与电阻R7与参考电压Vref相连接，并通过电阻R8与其自己的输出端相连接。

现在参考图3说明这种构造的温度测量单元70的操作。

热电偶传感器11通过入射窗口A接收食物表面发出的红外线，并输出一个与所收到的红外线对应的电压Va。放大器13a将热电偶传感器11的输出电压Va与参考电压Vref相比较，按公式1将比较结果放大并输出到加法器13c。 $\mathrm{Vc}=\frac{(R1+R2)}{R1}\mathrm{Va}+\mathrm{Vref}---\left(1\right)$

温度补偿器12b的放大器13b将热电偶传感器11附近测量到的电压与参考电压Vref比较，将比较值放大后将补偿电压Vd输出到加法器13，补偿电压Vd按公式(2)确定。 $\mathrm{Vd}=\mathrm{Vref}+\frac{R4}{\mathrm{Rth}+R3}\mathrm{Vref}=\mathrm{Vref}+\∠\mathrm{Vd}---\left(2\right)$

这里，当电阻R5和R6的值设为相等时，加法器12c的输出值就是(Vc+Vd)/2，放大器13d将加法器12c的输出值与参考电压Vref比较，将比较值输出到微电脑80，按照下面的公式3进行： $V0=\frac{R7+R8}{R7}\frac{\mathrm{Vc}+\mathrm{Vd}}{2}\frac{R7}{R8}\mathrm{Vref}=\frac{R7+R8}{R7}[\frac{R1+R2}{R1}\mathrm{Va}+\∠\mathrm{Vd}]+\mathrm{Vref}---\left(3\right)$

也就是说，参考公式3，当热电偶传感器11的环境温度升高1℃时，放大器13a的输出电压Vc就减少10mV，而当设置电阻对R3和R4以使电压Vd增加10mV时，热电偶传感器11的环境温度的影响就可以排除了。

因此，微电脑80根据温度放大器12的输出电压Vo检测食物20的温度，并根据检测到的温度得到食物20化冻或烹饪的时间，在此期间内磁控管50或加热器60就被驱动进行化冻或烹饪操作。

一般而言，在用磁控管作为加热元件的情况下，食物20和加热室10的温度不超过120℃，而当转台30上没有食物时，转台30的温度就会超过150℃。

当用加热器60来加热食物20时，加热室10的温度将超过200℃，而化冻或烹饪食物20的温度范围是-10℃至200℃。

这里，在对食物20化冻的情况下，要求微电脑80以1℃为单位测量食物的温度。

在这个时候，尽管考虑到放大器13a、13b、13d的价格，会提高成本，但是在最坏的情况下放大器的输出电压也不会超过3.3V，由于技术上的限制，很难将最小电压降至0.5V以下。

微电脑80是在5V的条件下工作以处理8位的数据，电压的分压能力为5V/(2)²＝5/256＝0.0195V。

结果，放大器12d的输出电压就变为2.8V，而当微电脑80以1℃为单位测量温度时，该温度测量的范围就限制在-10℃至134℃(2.8V/0.0195V)＝144)而不是-10℃至200℃。

还有，微电脑80的温度测量被限制在-10℃至134℃，这样当选择磁控管作为加热元件时，就可能发生过热或起火。而且当使用加热器，食物的温度变化范围是从-10℃至200℃，从而使食物的温度测量无法实现。

总之，在常规的微波炉中，食物的温度测量范围受微电脑80的有限测量范围的限制。因此常规的微波炉不能很好地对此温度测量范围作出反应，这种温度测量范围是随着食物是否在转台上以及烹饪的种类和加热元件的不同而改变的。

而且，常规的微波炉为了消除环境温度造成的影响分别提供了温度补偿器12b和第四个放大器，且温度测量电路70是由多个部件组成，因此在价格上也缺乏竞争力。

因此，本发明的一个目的是提供一种测量微波炉中食物温度的装置和方法，通过一个简单的电路进行测量而不必考虑食物的种类、烹饪的种类、以及加热装置或周围温度变化，从而能够精确地测量置于微波炉内食物的温度。

为了实现上述目的，根据本发明提供了一种测量微波炉内食物温度的装置，它包括一个用来从热电偶接收一个与微波炉内食物发出的红外线相对应的电压Va的第一放大器，一个用来从热电偶内的温度补偿器件接收一个与环境温度相对应的电压Vb，并将此接收值放大的第二放大器，一个用来将第一和第二放大器的各自输出电压值相加的加法器，一个由多个放大器组成并依次放大加法器输出电压的放大器单元，和一个微电脑，当用磁控管加热食物时，根据放大器单元中最后一个放大器的输出电压值来测量食物的温度，当用一个加热器来加热食物时，则根据放大器单元中除最后一个放大器以外的放大器的输出值来测量食物的温度。

而且，为了实现上述目的，根据本发明，还提供了一种测量微波炉中食物温度的装置，包括一个用来从热电偶接收一个与微波炉内食物发出的红外线相对应的电压Va的第一放大器，一个用来从热电偶内的温度补偿器件接收一个与环境温度相对应的电压Vb，并将此接收值放大的第二放大器，一个用来将第一和第二放大器的各自输出电压值相加的加法器，一个用来将该加法器的输出电压放大至预设定电平的第三放大器，一个微电脑，当用磁控管加热食物时，根据第三放大器的输出值来测量食物的温度，当用一个加热器来加热食物时，则根据输入到第三放大器电压值来测量食物的温度。

还有，为了实现上述目的，根据本发明的食物温度测量装置包括：一个检测微波炉内食物发出的红外线并输出与这种红外线相应的电压Va的热电偶传感器，一个用来产生补偿电压Vb的补偿电压发生器，Vb与环境温度有线性特征关系，一个用来将补偿电压发生器的输出电压Vb与热电偶传感器的输出电压Va相比较，并将比较值放大的放大单元，和一个根据该放大器的输出电压测量食物温度的微电脑。

再有，为了实现本发明的上述目的，提供了一种微波炉食物温度测量方法，该微波炉有一个第一和一个第二放大器用来分别将与微波炉内食物发出的红外线相对应的电压值和与环境温度相对应的电压值放大，一个第三放大器用来将第一和第二放大器的结果相加，并将相加的值放大，和一个微电脑根据第三放大器的输出值检测食物的温度，该方法包括如下步骤，第一步，当用户按下烹饪选择键时，确定是用磁控管加热还是用加热器加热，第二步，当在第一步中选择了磁控管加热时，从第三放大器接收一个输出电压，以1℃为单位测量食物的温度，并检查测到的温度是否已达到食物温度测量范围的最大值，第三步，当在第一步中选择加热器或是测到的温度达到食物温度测量范围的最大值时，接收第三放大器一个输入电压，并以2℃为单位测量食物的温度，以及第四步，在第二步测到的温度未达到食物温度测量范围的最大值，并且第三步的温度测量完成后，控制加热装置完成想要的烹饪。

为了进一步实现本发明的上述目的，提供了一种微波炉食物温度测量方法，该微波炉有一个补偿电压发生器，用来产生与环境温度有线性特征关系的补偿电压Vb，一个用来将补偿电压发生器的输出电压Vb与热电偶传感器的输出电压Va相比较，并将比较值放大的放大单元，和一个根据该放大器的输出电压测量食物温度的微电脑。该方法包括如下步骤，在补偿电压为线性变化的一段温度范围内根据放大器的输出电压测量食物的温度，在补偿电压为非线性变化的温度范围内，根据放大单元的输出电压和补偿电压测量食物的温度，计算与测到的补偿电压相应的环境温度和该计算出的环境温度的理想补偿电压，计算已得到的理想补偿电压和测到的补偿电压之间的差值，将该差值加到放大单元的输出电压上，由此产生一个新的电压，并根据所产生的电压测量食物的温度和进行烹饪操作。

图1是一般的微波炉的结构图；

图2是根据现有技术第一个实施例的图1中食物温度测量装置的框图；

图3是根据现有技术第二个实施例的图1中食物温度测量装置的框图；

图4是根据本发明第一个实施例的食物温度测量装置的框图；

图5是图4的食物温度测量装置中放大器单元内选出的一个放大器的框图；

图6是说明图3中食物温度测量步骤的流程图；

图7是根据本发明的第二个实施例的食物温度测量装置框图；

图8是根据本发明的第二个实施例的食物温度测量装置框图；

图9是图8的一个等效电路图，其中电阻R10的值为无穷大，而电阻R11的值为零；

图10说明热电偶传感器对于环境温度的输出特性及补偿电压特性；以及

图11是说明图7中食物温度测量的流程图。

本发明所用的微波炉构成总体上采用图1所示微波炉的结构。

参考图4，根据本发明的温度测量装置包括；一个第一放大器101，从热电偶传感器11接收相应于食物20发出的红外线温度和环境温度之差的电压Va，并将接收值放大；一个第二放大器102，用来接收热电偶传感器11内温度补偿器件输出的相应于环境温度的电压Vb，并将此接收值放大；一个加法器103，将第一和第二放大器101、102的输出值相加；一个由多个放大器组成的放大器单元104，依次将加法器103的输出电压放大；以及一个微电脑80，用来接收加法器103和放大器单元104的输出值并控制食物温度测量操作和化冻/烹饪操作。

现在将参考附图说明根据本发明这种构成的食物温度测量装置。

首先，要烹饪的食物20被用户置于转台30上，在菜单设置面板上输入烹饪类型，以便微电脑80知道输入的菜单并据此驱动转台驱动电机40、磁控管50和加热器60。

置于转台30上的食物20在转台驱动电机40的驱动下转动，转动着的食物20开始由磁控管50发出的微波或加热器60发出的热辐射加热。

在这个时候，温度测量电路70中的热电偶传感器11输出一电压值Va，该电压与热电偶传感器11通过入射窗口A接收的由食物20发出的红外线相对应。而热电偶传感器11的环境温度则通过一个食物温度补偿器件(未示出)测量，由此输出一个相应于测到温度的电压值Vb。

第一放大器101将热电偶传感器11的输出电压Va放大。第二放大器102将热电偶传感器11的输出电压Vb放大。第一和第二放大器101、102的输出值在加法器103中相加，然后通过放大器单元104中的多个放大器依次放大。

微电脑80收到加法器103的输出信号Vo1和放大器单元104的多个输出信号Vo2，…，Von+1，检测食物的温度，根据检测出的温度计算化冻或烹饪食物20所需的时间，并驱动磁控管50或加热器60在计算出的时间内进行化冻或烹饪操作。

在这个时候，第一和第二放大器101、102以及放大器单元104的多个放大器分别被加上一个5V的电位。考虑到价格因素，微电脑80采用5V电压下的8位数据处理，其电压分压能力可达0.0195V。

为了以1℃为单位来测量食物的温度，当食物温度每变化1℃时，放大器的输出电压至少变化0.0195V。

当放大器保持在理想情况时，微电脑80的食物温度测量范围在测量单位为1℃的条件下为5V/(0.0195V/1℃)＝256℃。

热电偶传感器11的输出电压Va、Vb非常小，因此放大器是OP放大器，便宜的OP放大器的最高输出电压为3.5V。

还有，由于加法器103将第一和第二放大器101、102的输出相加，要将放大器104的输出电压Von+1降至0.5V以下是极为困难的。

放大器单元104输出电压的变化范围是从3.5V至0.5V，微电脑80测量温度的最大值为(3.5V-5V)/(0.0195V/1℃)＝154℃。

一般来说，当食物在微波炉内烹饪时，温度变化范围是从-10℃至200℃。

这就是说，对冷冻食物进行化冻的温度范围是从-10℃至200℃，一般加热食物的温度是从-10℃至100℃，煮沸食物的温度大约在100℃左右，而煎炸食物的温度在120℃左右。

在微波炉内由加热器进行的烹饪可以是焙鱼，烤鸡等等，在加热室10内的温度超过了200℃，而由于在微波炉内用加热器进行烹饪时，最大温度会超过200℃，这样测出的温度就会超过210℃。

这里放大器的输出变化范围是从0.5V至3.5V，因此当食物20的温度以1℃为单位测量时，微电脑80的食物温度测量范围是从-10℃至144℃，因此在加热器进行烹饪时就不可能进行温度测量了。

本发明如图4所示，通过测量放大器单元104中的各个输出信号Vo1～Von+1使得食物温度测量范围可变。

也就是说，当要求以1℃为单位精确地测量温度时，微电脑80根据放大器单元104中最后一个放大器104-n的输出电压VOn+1测量食物温度，而当加热室中的食物不要求有精确的温度测量时，尽管食物需要如加热器中那样高的温度，食物的温度是根据放大器104-1～104-n-1而不是104-n的输出电压VO1～VOn来测量的。

现在参考图6说明图5所示的三个放大器组合的例子。

放大器104-1的放大率固定为OP放大器的两倍，而放大器101，102被分别调节为将放大器104-1的输出电压VO2在食物温度以1℃为单位变化时按每次0.0195V的数量改变，从而使放大器101和102的输出电压值在食物温度在2℃为单位变化时每次有超过0.039V的变化。

首先，当用户按下烹饪选择键时(步骤S1)，微电脑80确定所选择的烹饪方式是否用磁控管50(步骤S2)。

在这个时候，用磁控管50进行的烹饪操作可以是化冻，加热，和煮沸，而食物的温度测量范围则限制在120℃以内。

根据确定的结果，当所判断的操作是使用磁控管50时，微电脑80控制磁控管50加热食物20，并接收放大器104-1的输出电压VO2，该输出电压每次变化0.0195，以1℃为单位测量食物的温度(步骤S3)。

因为放大器101，102，104-1的输出电压值由于它们个别的误差会低于3.5V(大约为3.3V)，微电脑80可测到的最高温度在只使用磁控管50时就设为134℃。

同时，当判断选择的烹饪使用加热器60时，微电脑80从放大器104-1接收输出电压VO1，并以2℃为单位测量食物的温度(步骤S4，S5)。

在这个时候，用加热器60进行的操作可以是煮鱼，烤鸡等等，其中的温度测量要能达到200℃。

当用磁控管50进行烹饪时，微电脑80检查是否允许测量的温度达到最高温度(134℃)，而当测量的温度达到最高温度134℃时，就根据放大器104-1的输出电压VO1以2℃为单位测量温度(步骤S6，S5)。

这里，当只用磁控管50进行烹饪，并当测量温度未超出最高温度134℃时，就是在加热室内没有任何食物或是在加热室10内起火或是正在烤一条干鱼如鱿鱼，这时就以2℃为单位用放大器104-1的输入电压VO1来测量温度。

相反，在用磁控管50进行烹饪时，当测量的温度未达到允许的最高测量温度(134℃)时，或是当使用加热器60进行烹饪时，通过控制另外的加热装置(磁控管或加热器)进行烹饪操作(步骤S7)，

然后，当到达烹饪结束点时，烹饪就结束了，而当未到达烹饪结束点时，就用输出电压VO1或输出电压VO2连续测量食物的温度，由此控制(步骤S8)加热装置。

也就是说，本发明根据放大器在食物温度测量电路中的操作将其分为多步，每一步的输出电压都被测量，因此有多种食物温度测量范围，不管加热室内是否有食物，也不管烹饪的种类，和使用什么加热装置，都可以进行温度的测量。

参考图7，说明根据本发明的第二种实施例的食物温度测量装置，该装置包括：一个用来产生与环境温度有线性特征关系的补偿电压Vb的补偿电压发生器200；一个将补偿电压发生器的输出电压Vb与热电偶传感器11的输出电压Va相比较，放大该比较值并将放大后的值输出给微电脑80的放大单元201。

补偿电压发生器200包括；一个热电偶200-1，一个电阻R11和一个电阻R12串联接在电源电压Vc和地电压；一个电阻R10与热敏电阻200-1并联。

放大单元201中有一个放大器201-1，其同相端与热电偶传感器11的输出电压Va的端子相连接，其反相端通过电阻R13与补偿电压发生器200的输出端相连接，同时通过电阻R14与其自身的输出端相连接。

现在说明本发明第二种实施例构造的操作。

热电偶传感器11接收食物表面反射的红外线，并发出与收到的红外线能量相应的输出电压Va。补偿电压发生器200根据热敏电阻200-1测量热电偶传感器11的环境温度，并按照公式4输出一与温度变化有线性特征关系的补偿电压Vb。 $\mathrm{Vd}=\frac{R10*R12*\mathrm{Rth}}{R10*\mathrm{Rth}+(\mathrm{Rth}+R10)*(R11+R12)}\mathrm{Vc}---\left(4\right)$

参考说明补偿电压Vb和环境温度之间关系的图10，选择电阻R10，R11，R12的值以得到补偿电压与环境温度之间的线性斜率，电阻R10则用于使补偿电压的变化较不灵敏，该电压的变化是根据热敏电阻200-1的电阻值确定的。

还有，当热电偶传感器11的环境温度变化时，电阻对R11和R12用来确定温度和电压的相应范围，其中补偿电压Vb的变化是线性的。

放大单元201的放大器201-1是线性变化的，它将补偿电压发生器200的补偿电压Vb与热电偶传感器11的输出电压Va相比较，将比较值放大，并将最终输出电压值VO输出到微电脑80中，其中输出电压VO按下面的公式5得出。 $V0=\frac{R13+R14}{R13}\mathrm{Va}+\mathrm{Vb}---\left(5\right)$

根据公式5用来补偿环境温度的原则，当参考环境温度为25℃，而环境温度高于或低于25℃时，根据此环境温度的变化，公式5就变为公式6，如下式。 $V0=\frac{(R13+R14)}{R13}(\mathrm{Va}\left(25\right)+\∠\mathrm{Va})+\mathrm{Vb}\left(25\right)+\∠\mathrm{Vb}---\left(6\right)$

这里Va(25)和Vb(25)分别表示热电偶传感器11在环境温度为25℃时的输出电压Va和补偿电压Vb。

也就是说，热电偶传感器11的输出电压Va和补偿电压Vb的变化的与∠Vb一样多。

因此，考虑根据热电偶传感器11的环境温度变化造成的输出变化特性和热敏电阻，电阻R10、R11、R12、R13和R14的值要设置为在所要的温度范围内能满足一种关系。

图8说明根据本发明第三种实施例的食物温度测量装置，其中根据本发明的第二种实施例在图7中所描绘的补偿电压发生器200被补偿电压发生器200所代替。

补偿电压发生器200包括；串联在电源电压Vc和地电压之间的电阻R15、R16和R17；一个热敏电阻201，并联在电阻R16两端的电阻R11和R12；以及与热敏电阻200-1并联的电阻R10。

也就是说，当根据补偿电压发生器200输出的补偿电压Vb要求将电压整个提高到某个值时，就要使用如图8所示的本发明的第三种实施例。

例如，当放大器201-1的操作电压范围是从0.5V至3.5V时，补偿电压Vb应当提高到一个平均补偿电压，以便放大器201-1的输出电压VO在最坏的情况下也能在0.5V以上。

电压Vy确定了补偿电压Vb的补偿成分，从而在调整电阻R17的值以使电压Vy变为iV时，补偿电压Vb的最小值就变为iV，而Vx-Vy的幅值则确定随单元温度增加而变化的补偿电压增量的幅值(∠Vb/℃)。

在这个时候，得出补偿电压Vb的公式4就改为下面的公式7。 $\mathrm{Vb}=\frac{R10*R12*\mathrm{Rth}}{R1*\mathrm{Rth}+(\mathrm{Rth}+R10)*(R11+R12)}(x-\mathrm{Vy})---\left(7\right)$

这里，电阻R10、R11、R12使补偿电压Vb变为与环境温度的变化成线性的关系，而电阻R10、R11、R12、R15、R16和R17分别在环境温度的区间内具有零值或是无穷大的值，在此区间内热敏电阻200-1具有一种温度特性和线性补偿电压特性，而在这些情况下，相应的电阻就被去掉了。

也就是说，电阻R10、R16分别都是无穷大的值，而电阻R11、R12、R15和R17都为零，这样当电阻R10具有无穷值而电阻R11为零时，其等效电路如图9所示。

如上所述，本发明使得补偿电压Vb相对于环境温度的变化能够符合一种线性特性，以由此对环境温度的变化进行补偿。

参考描述理想补偿电压Vab和合理的补偿电压Vb之间关系的图10，补偿电压Vb相对于环境温度变化的变化具有非线性的特征，这样热电偶传感器11根据环境温度变化而输出的电压Va一般是按照线性特性来提供的。

这里，在温度范围t2内如期实现了针对环境温度影响的满意补偿，在此温度范围内补偿电压Vb是线性变化的，而在补偿电压Vb为非线性变化的温度范围t1，t3内的补偿量就变得过剩或不足了。

因此，微电脑80从放大器201的输出电压VO和补偿电压Vb得到了优化的补偿电压，并通过测量食物的温度来进行控制操作，以便在补偿电压Vb表现为非线性的温度范围t1，t3内实现精确的温度补偿。

也就是说，微电脑80测量(步骤S10)放大单元201在补偿电压表现出非线性的温度范围t1，t3内的输出电压VO和补偿电压Vb，并得到(步骤S11)与图10中测出的补偿电压Vb相对应的环境。

从所得到的环境温度计算出理想的补偿电压Vab，同时在所得到的理想补偿电压Vab和所测出的补偿电压Vb之间的差值Vs也被计算出来(步骤S12)。

微电脑80将此电压差值加到放大器201最后的输出电压VO中，并产生(步骤S13)一个新的电压VO，以便对应于所产生电压VO的温度被计算出来，由此精确地测量(步骤S14)出食物20的温度。

如上所述，本发明将温度测量电压中的放大器运算操作分为多步，测量每一步的输出，由此使得温度测量范围可变，不用再顾虑食物种类，烹饪种类，加热器件种类或其周围温度变化造成的测量问题。

而且，本发明实现了对温度测量装置的简化，由此使部件尽可能地少，并增强了市场价格的竞争力。

还有，在本发明中，补偿电压针对环境温度变化而发生的变化得到调节，以使其表现出一种线性的特性，在一个温度范围内用最后的输出电压和由于环境温度的变化呈现非线性的补偿电压产生一新的输出电压，由此补偿在很大范围内变化的环境温度。

Claims (19)

1.一种用于微波炉的食物温度测量装置，其特征在于包括：

一个第一放大器，从热电偶传感器接收一与微波炉内食物发出的红外线相对应的电压；

一个第二放大器，接收放在热电偶传感器内的温度补偿器件发出的与环境温度相对应的电压Vb，并将此接收到的电压放大；

一个加法器，将第一和第二放大器的输出电压值相加；

一个放大器单元，由多个放大器组成，并依次放大将加法器的输出电压；以及

一个微电脑，当用磁控管加热食物时，根据放大器单元的最后一个放大器的输出值测量食物的温度，当用加热器加热食物时，根据放大器单元中除最后一个放大器以外的其它放大器的输出值测量食物的温度。

2.一种用于微波炉的食物温度测量装置，其特征在于包括：

一个第一放大器，从热电偶传感器接收一与微波炉内食物发出的红外线相对应的电压；

一个第二放大器，接收放在热电偶传感器内的温度补偿器件发出的与环境温度相对应的电压Vb，并将此接收到的电压放大；

一个加法器，将第一和第二放大器的输出电压值相加；

一个第三放大器，将加法器的输出电压放大至一个预定值；

一个微电脑，当用磁控管加热食物时，根据该第三放大器的输出值测量食物的温度，当用加热器加热食物时，根据输入到该第三放大器的电压测量食物的温度。

3.权利要求2所述的装置，其特征在于所述第三放大器的放大倍数为运算放大器的两倍。

4.权利要求2所述的装置，其特征在于第一和第二放大器各自的放大倍数是分别调节的，这样当食物温度每改变1℃时，第三放大器输出电压就会有超过0.0195V的改变。

5.一种用于微波炉的食物温度测量方法，该微波炉配备有，分别将与微波炉中食物发出的红外线对应的电压值和与环境温度对应的电压值放大的一第一和一第二放大器，一用于将第一和第二放大器的输出相加并将此相加值放大的第三放大器，以及一个根据第三放大器的输出值检测食物温度的微电脑，该方法包括：

第一步，当用户按下烹饪选择键时，确定所选择的烹饪是使用磁控管还是使用加热器的；

第二步，当在第一步选择了磁控管时，从第三放大器接收一输出电压，以1℃为单位测量食物温度，并检查所测出的温度是否达到食物温度测量范围的最大值；

第三步，当在第一步选择了加热器时，或是测出的温度达到食物温度测量范围的最大值时，接收输入到第三放大器中的电压，并以2℃为单位测量食物温度；以及

第四步，在第二步中测出的温度未达到食物温度测量范围的最大值，并且在第三步中完成了温度的测量时，控制加热装置，并进行所要的烹饪操作。

6.权利要求5所述的方法，其特征在于，食物温度测量范围的最大值与每个放大器的误差有关，由此作出选择，使放大器输出电压在134℃时为3.3V。

7.权利要求5所述的方法，其特征在于第三放大器的输入电压在环境温度每变化2℃时可有超过0.038V的变化。

8.权利要求5所述的方法，其特征在于第三放大器的输入电压在环境温度每变化1℃时可有超过0.0195V的变化。

9.一种用于微波炉的食物测量装置，其特征在于包括：

一热电偶传感器，检测微波炉内食物所发出的红外线，并输出与该红外线相对应的电压Va；

一补偿电压发生器，用来产生与环境温度有线性关系的补偿电压Vb；

一放大单元，用来将补偿电压发生器输出的补偿电压Vb与热电偶传感器输出的电压Va比较，并将该比较值放大；以及

一根据该放大器的输出电压测量食物温度的微电脑。

10.权利要求9所述的装置，其特征在所述补偿电压发生器包括：

一热敏电阻和串联接在供电电压Vc和地电压之间的电阻R11，R12；以及

一与该热敏电阻并联的电阻R10。

11.权利要求9所述的装置，其特征在于所述放大单元所带的放大器，其同相端与热电偶传感器输出电压Va的一端相连接，其反相端通过电阻R14与其自身的输出端相连接，并与补偿电压发生器的输出端以及电阻R13相连接。

12.权利要求10所述的装置，其特征在于补偿电压发生器发出的补偿电压Vb是根据下式确定的： $\mathrm{Vd}=\frac{R10*R12*\mathrm{Rth}}{R10*\mathrm{Rth}+(\mathrm{Rth}+R10)*(R11+R12)}\mathrm{Vc}$

13.权利要求10所述的装置，其特征在于电阻R10，R11和R12的值选择为使补偿电压Vb相对于热敏电阻的阻值有线性的变化。

14.权利要求10所述的装置，其特征在于电阻R10使得根据热敏电阻的阻值变化确定的补偿电压值变化较不灵敏。

15.权利要求10所述的装置，其特征在于电阻对R11和R12用来确定环境温度范围和电压范围，以便补偿电压Vb线性地变化。

16.权利要求9所述的装置，其中补偿电压发生器特征在于包括：

串联接在电源电压Vc和地电压之间的电阻R15、R16和R17；

并联接在电阻R16每一端的热敏电阻和电阻R11，R12；以及

与热敏电阻并联的电阻R10。

17.权利要求16所述的装置，其特征在于电阻R10、R11和R12使得补偿电压Vb在所要的温度范围内是线性的，电阻R10和R16分别是无穷大的值，而电阻R11、R12、R15和R17的值在温度及热敏电阻的补偿电压都具有线性特性的温度范围内分别是零。

18.权利要求16所述的装置，其特征在于电阻R17确定了补偿电压Vb偏移成分的幅值。

19.一种用于微波炉的食物温度测量方法，该微波炉带有一个用来产生与环境温度有线性特征关系的补偿电压Vb的补偿电压发生器，一个将补偿电压发生器的输出电压Vb与热电偶传感器输出电压Va相比较并放大该比较值的放大单元，以及一个根据放大器的输出电压测量食物温度的微电脑，该方法特征在于包括如下步骤：

在补偿电压呈线性变化的温度范围内，根据放大器的输出值测量食物的温度，在补偿电压呈非线性变化的温度范围内则根据放大单元的输出电压和补偿电压来测量温度；

计算与测出的补偿电压相对应的环境温度和在算出环境温度下的理想补偿电压；

计算上述理想补偿电压值和测出的补偿电压之间的差，并将该差值加到放大单元的输出电压中，以由此产生一个新的电压；以及

根据所产生的电压测量食物的温度，并根据测出的温度进行烹饪操作。

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