用于微波炉的加热控制方法、加热控制设备及微波炉与流程

本发明涉及微波技术领域，具体地，涉及一种用于微波炉的加热控制方法、加热控制设备及包含该加热控制设备的微波炉。

背景技术：

微波是一种电磁波，微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波炉由电源、磁控管、控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内，从而加热食物。微波炉的功率范围一般为500～1000瓦。

加热均匀性一直是微波加热行业最关注的特性。目前为解决微波加热均应性问题，一般是通过采用搅拌片、转盘，从而使食物均匀加热。然而，本申请发明人在实现本发明的过程中发现，当微波炉加热某一类食物(例如，蛋糕)时，通过各种努力(例如，搅拌片、转盘)，能使其均匀加热，但同样状态下换上另一种食物(例如牛肉)，则不能复制之前的加热效果。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种用于微波炉的加热控制方法、加热控制设备及包含该加热控制设备的微波炉，其可实现不同类型的食物的均匀加热，且可兼顾加热效率。

为了实现上述目的，本发明实施例一种用于微波炉的加热控制方法，该方法包括：控制所述微波炉的微波源对所述微波炉的加热室内的负载进行加热；逐步改变所述微波源的频率、相位、或频率及相位组合，以确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合，其中N为大于1的整数；以及根据所确定的N个频率、相位、或频率及相位组合，轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热。

可选的，在确定所述N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合期间，控制所述微波源以第一输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热；及在轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热期间，控制所述微波源以第二输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热。

可选的，所述第一输出功率小于所述第二输出功率。

可选的，所述微波炉包含至少两个微波源。

可选的，所述逐步改变该微波源的频率及相位组合，确定出N个驻波比低于预设驻波比的频率及相位组合包括：在一预定频率范围内，以预定频率步长逐步改变所述至少两个微波源的频率；在每次改变的频率后，以预定相位步长逐步改变所述至少两个微波源的相位；确定所述至少两个微波源在每一频率及相位组合下的驻波比；以及重复上述步骤，直至确定出N个驻波比低于预设驻波比的频率及相位组合。

可选的，该方法还包括：更新所述微波源在所述N个频率、相位、或频率及相位组合中的每一频率、相位、或频率及相位组合下的驻波比；以及在所述述N个频率、相位、或频率及相位组合中低于预定驻波比的频率、相位、或频率及相位组合的数量小于预设数量的情况下，重新执行上述确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合的步骤。

相应地，本发明实施例还提供一种用于微波炉的加热控制设备，该设备包括：检测装置，用于检测微波炉的微波源的入射功率及反射功率，以确定驻波比；控制装置，用于执行以下操作：控制所述微波炉的微波源对所述微波炉的加热室内的负载进行加热；逐步改变所述微波源的频率、相位、或频率及相位组合，以确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合，其中N为大于1的整数；以及根据所确定的N个频率、相位、或频率及相位组合，轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热。

可选的，所述控制装置在确定所述N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合期间，控制所述微波源以第一输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热；及所述控制装置在轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热期间，控制所述微波源以第二输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热。

可选的，所述第一输出功率小于所述第二输出功率。

可选的，所述微波炉包含至少两个微波源。

可选的，所述逐步改变该微波源的频率及相位组合，确定出N个驻波比低于预设驻波比的频率及相位组合包括：在一预定频率范围内，以预定频率步长逐步改变所述至少两个微波源的频率；在每次改变的频率后，以预定相位步长逐步改变所述至少两个微波源的相位；确定所述至少两个微波源在每一频率及相位组合下的驻波比；以及重复上述步骤，直至确定出N个驻波比低于预设驻波比的频率及相位组合。

可选的，所述控制装置还用于执行以下操作：更新所述微波源在所述N个频率、相位、或频率及相位组合中的每一频率、相位、或频率及相位组合下的驻波比；以及在所述述N个频率、相位、或频率及相位组合中低于预定驻波比的频率、相位、或频率及相位组合的数量小于预设数量的情况下，重新执行上述确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合的步骤。

相应地，本发明实施例还提供一种微波炉，该微波炉包含上述加热控制设备。

通过上述技术方案，可通过不断得切换频率、相位、或频率及相位组合来达到使得被加热物均匀加热的目的。另外，上述频率、相位、或频率及相位组合的确定考虑了微波源的驻波比，驻波比越低，表明微波源发射的微波能量被被加热物吸收得越多，加热效率越高；驻波比越高，表明微波源发射的微波能量被被加热物吸收得越少，加热效率越低。所确定出的N个频率、相位、或频率及相位组合均为驻波比较小的频率、相位、或频率及相位组合，因此采用此N个频率、相位、或频率及相位组合可保证高加热效率。因此，本发明的上述方案可解决微波炉加热受负载牵引的问题，可实现对不同种类食物均匀且高效地加热。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为本发明一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法的流程图；

图2为频率扫描的方法流程图；

图3为相位扫描的方法流程图；

图4为频率及相位组合扫描的方法流程图；

图5为本发明另一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法的流程图；

图6为本发明再一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法的流程图；以及

图7为本发明一实施例提供的用于微波炉的加热控制设备的结构示意图。

附图标记说明

110 检测装置 120 控制装置

200 微波源

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1为本发明一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法的流程图。如图1所示，本发明一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法，该方法包括：

步骤S110，控制所述微波炉的微波源对所述微波炉的加热室内的负载进行加热。

步骤S120，逐步改变所述微波源的频率、相位、或频率及相位组合，以确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合，其中N为大于1的整数，例如，N可以为10或20等，可以根据对均匀性和效率的要求来设定。

步骤S130，轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热。该轮流使用可为单位时间切换一次频率、相位、或频率及相位组合，例如每100毫秒切换一次。

每一种频率、相位、或频率及相位组合在微波炉的加热室内形成对应的场分布，如果把加热室分成若干区域，每一个区域的电磁场强度不一致，当相位、频率、或频率及相位组合变化时，各区域的电磁场强度也会发生变化。对应的，场强强的地方放置的被加热物温升更快，而场强较弱的地方放置的被加热物的温升则较慢(同一种或相近的物质)。从而，可通过不断得切换频率、相位、或频率及相位组合来达到使得被加热物均匀加热的目的。另外，上述频率、相位、或频率及相位组合的确定考虑了微波源的驻波比，驻波比越低，表明微波源发射的微波能量被被加热物吸收得越多，加热效率越高；驻波比越高，表明微波源发射的微波能量被被加热物吸收得越少，加热效率越低。所确定出的N个频率、相位、或频率及相位组合均为驻波比较小的频率、相位、或频率及相位组合，因此采用此N个频率、相位、或频率及相位组合可保证高加热效率。因此，本发明的上述方案可解决微波炉加热受负载牵引的问题，可实现对不同种类食物均匀且高效地加热。

以下分别结合图2-图4介绍如何逐步改变所述微波源的频率、相位、或频率及相位组合，以确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合。

频率扫描规则

图2为频率扫描的方法流程图。如图2所示，该频率扫描方法包含以下步骤：

步骤S310，设置所有微波源的频率为f＝f₀(假设初始值f₀范围在2400～2500MHz)，相位为ph₀，扫频次数X＝0。之后，启动半导体微波炉。

步骤S320，比较扫频次数X和100MHz/f_step，如果X＞100MHz/f_step+1，则执行步骤S270；否则执行步骤S230。

步骤S230，将此时所有微波源的频率f与2500MHz做比较。当f＞2500MHz时，执行步骤S231，f＝f-100，之后执行步骤S250。

步骤S240，将此时所有微波源的频率f与2400MHz做比较。当f＜2400MHz时，执行步骤S241，f＝f+100，之后执行步骤S250。

步骤S240，测量所有微波源在频率f下的驻波比。

步骤S260，设置f＝f+f_step，X＝X+1，重复执行上述步骤S220-S240，直至扫频完整个频率范围。

步骤S270，在扫描完整个频率范围，确定每次扫描频率下的驻波比之后，可从中选择驻波比较小的频率，例如驻波比小于预定驻波比的频率。

以上以所有微波源的频率一致且扫描频率步长f_step的方式对频率范围内的所有频率进行了扫描，本发明并不限于此，还可针对不同微波源设置不同的频率进行扫描，这样可以得到更多的频率组合，有利于提高扫描的精细度，寻找到驻波比更小的频率组合。

相位扫描规则

图3为相位扫描的方法流程图。如图3所示，假设微波炉包含有N个微波源S₁-S_N，该N个微波源S₁-S_N以相同的频率工作，该相位扫描方法包含以下步骤：

步骤S310，设置所有微波源的初始相位为ph0，微波源S_N的相位不变，作为参考。

步骤S321，将微波源S_N-1的相位ph_N-1与初始相位ph₀比较，如果ph_N-1≥ph0+360，则表明该微波源S_N-1的相位扫描完毕，进入步骤S331；否则进入步骤S322。

步骤S322，使用当前的相位组合使半导体微波炉工作一段时间，并检测入射功率和反射功率，计算当前的驻波比VSWR。

步骤S323，在上述步骤S322执行完毕之后，以相位步长ph_step改变微波源S_N-1的相位ph_N-1，设置微波源S_N-1的相位phN-1＝ph_N-1+ph_step，循环执行上述步骤S321-S322，直至微波源S_N-1的相位扫描完毕。之后，针对下一微波源S_N-2来进行相位改变，执行步骤S331-S333。

步骤S331，设置微波源S_N-2的相位ph_N-2＝ph_N-2+ph_step，微波源S_N-1的相位ph_N-1＝ph₀。

步骤S332，将微波源SN-2的相位ph_N-2与初始相位ph₀比较，如果ph_N-2≥ph₀+360，则表明该微波源S_N-2的相位扫描完毕，进入步骤S341；否则进入步骤S333。

步骤S333，使用当前的相位组合使半导体微波炉工作一段时间，并检测入射功率和反射功率，计算当前的驻波比VSWR。在该步骤S333执行完毕之后，循环执行上述步骤S331-S332，直至ph_N-2≥ph₀+360，该微波源S_N-2的相位扫描完毕，之后执行步骤S341。

步骤S341，设置N＝N-1，以针对下一微波源执行上述步骤S331-S333，直至N＝2，所有微波源的相位扫描完毕，之后执行步骤S350。

步骤S350，比较所有相位组合下的驻波比，可从中选择驻波比较小的相位组合，例如驻波比小于预定驻波比的相位组合。

以上以微波炉包含至少3个微波源且扫描相位步长ph_step的方式对每一微波源在整个相位范围内的所有相位行了扫描，在针对一微波源进行相位扫描时，其他微波源的相位为初始相位ph₀。本发明并不限于此，还可采用其他相位扫描的方式进行扫描，以得到更多的相位组合，有利于提高扫描的精细度，寻找到驻波比更小的相位组合。需要说明的是，对于相位扫描而言，微波炉需至少包含2个微波源，且该至少两个2个微波源的频率是一致的。

另外，需要说明的是，此处提及的微波源数量N与上述N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合并非同一参数，两者并无关联。

频率及相位组合扫描规则

图4为频率及相位扫描的方法流程图。如图4所示，该频率及相位扫描方法基本上与上述频率扫描方法相同，不同之处在于，在步骤450处，在每次频率扫描时，在所有微波源的频率为f的情况下，调用图3所示的相位扫描规则，从而可确定出频率及相位组合下的驻波比，之后可在步骤S470处，比较所有频率及相位组合下的驻波比，选取驻波比较小的频率及相位组合。

上述提及的驻波比可通过以下公式计算：

VSWR＝(1+反射系数模值)/(1-反射系数模值)

反射系数模值可根据以下公式计算：

其中，反射功率之和指代微波炉内所有微波源的反射功率之和，所述入射功率之和指代微波炉内所有微波源的入射功率之和。每一微波源的入射功率及反射功率均可采用对应的测量装置来进行测量。

图5为本发明另一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法的流程图。如图5所示，本发明另一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法包括：

步骤S510，控制所述微波炉的微波源以第一输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热。

步骤S520，逐步改变所述微波源的频率、相位、或频率及相位组合，以确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合，其中N为大于1的整数，例如，N可以为10或20等，可以根据对均匀性和效率的要求来设定。

步骤S530，轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源以第二输出功率对所述负载进行加热。该轮流使用可为单位时间切换一次频率、相位、或频率及相位组合，例如每100毫秒切换一次。

藉此，可在确定所述N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合期间，控制所述微波源以第一输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热；而在在轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热期间，控制所述微波源以第二输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热。从而在不同阶段采用不同的输出功率来对负载进行加热。优选地，所述第一输出功率小于所述第二输出功率，可避免在确定所述N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合期间采用大输出功率加热负载而造成负载非均匀加热。

图6为本发明再一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法的流程图。如图5所示，本发明在一实施例提供的用于微波炉的加热控制方法包括：

步骤S610，控制所述微波炉的微波源以第一输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热。

步骤S620，逐步改变所述微波源的频率、相位、或频率及相位组合，以确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合，其中N为大于1的整数，例如，N可以为10或20等，可以根据对均匀性和效率的要求来设定。

步骤S630，轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源以第二输出功率对所述负载进行加热。该轮流使用可为单位时间切换一次频率、相位、或频率及相位组合，例如每100毫秒切换一次。

步骤S640，在轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源以第二输出功率对所述负载进行加热期间，检测每一所述N个频率、相位、或频率及相位组合中的每一频率、相位、或频率及相位组合下的驻波比。

步骤S650，从所述N个频率、相位、或频率及相位组合中剔除高于预定驻波比的频率、相位、或频率及相位组合。

步骤S660，判断烹饪时间是否结束。在烹饪时间结束的情况下，整个微波炉的加热过程结束；在烹饪时间未结束的情况下，执行步骤S670。

步骤S670，判断从所述N个频率、相位、或频率及相位组合中剔除高于预定驻波比的频率、相位、或频率及相位组合之后，剩余的低于预定驻波比的频率、相位、或频率及相位组合的数量是否小于预设数量，该预设数量例如可为N/2。如果小于预设数量，则重新执行上述步骤S610-S630，重新寻找N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合；如果大于或等于预设数量，则继续轮流利用剩余的低于预定驻波比的频率、相位、或频率及相位组合来控制所述微波源以第二输出功率对所述负载进行加热。

通过图6所示的实施例，可保证在被加热物因被加热而状态变化，导致加热均匀性及加热效率降低的情况下，能够迅速重新寻找N个频率、相位、或频率及相位组合并利用该N个频率、相位、或频率及相位组合执行加热过程，从而保证加热均匀性及加热效率。

图7为本发明一实施例提供的用于微波炉的加热控制设备的结构示意图。如图7所示，北本发明一实施例提供的用于微波炉的加热控制设备包括：检测装置110，用于检测微波炉的微波源200的入射功率及反射功率，以确定驻波比；控制装置120，用于执行以下操作：控制所述微波炉的微波源对所述微波炉的加热室内的负载进行加热；逐步改变所述微波源的频率、相位、或频率及相位组合，以确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合，其中N为大于1的整数；以及根据所确定的N个频率、相位、或频率及相位组合，轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热。

优选地，所述控制装置在确定所述N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合期间，控制所述微波源以第一输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热；及所述控制装置在轮流使用该N个频率、相位、或频率及相位组合控制所述微波源对所述负载进行加热期间，控制所述微波源以第二输出功率对所述微波炉的加热室内的负载进行加热。其中，所述第一输出功率小于所述第二输出功率。

其中，所述微波炉包含至少两个微波源。

其中，所述逐步改变该微波源的频率及相位组合，确定出N个驻波比低于预设驻波比的频率及相位组合包括：在一预定频率范围内，以预定频率步长逐步改变所述至少两个微波源的频率；在每次改变的频率后，以预定相位步长逐步改变所述至少两个微波源的相位；确定所述至少两个微波源在每一频率及相位组合下的驻波比；以及重复上述步骤，直至确定出N个驻波比低于预设驻波比的频率及相位组合。

所述控制装置120还用于执行以下操作：更新所述微波源在所述N个频率、相位、或频率及相位组合中的每一频率、相位、或频率及相位组合下的驻波比；以及在所述述N个频率、相位、或频率及相位组合中低于预定驻波比的频率、相位、或频率及相位组合的数量小于预设数量的情况下，重新执行上述确定N个驻波比低于预设驻波比的频率、相位、或频率及相位组合的步骤。

有关该用于微波炉的加热控制设备的具体细节及益处，可参阅上述针对用于微波炉的加热控制方法的描述，于此不再赘述。

相应的，本发明实施例还提供一种微波炉，该微波炉包含上述用于微波炉的加热控制设备。该微波炉例如可在2.4GHz至2.5GHz内连续调节频率，能在-180°至+180°内连续调节相位，且具有至少有两个微波源，各个微波源能够工作在相同频率下(最好由同一微波信号产生模块产生才能做到频率完全相同。该微波炉能够检测反射功率与入射功率，能连续调节所有微波源的输出功率，能够分析、计算、储存、调用上述数据(输出功率、频率、相位、入射、反射功率等)，能够根据反射功率、入射功率值来调节微波加热状态(调节微波的工作频率、相位、功率、通断等)。该微波炉可为半导体微波炉。

上述微波炉的具体操作方法为：

在微波炉的加热室内放入负载。采用半导体微波加热设备，在保证好的隔离度的条件下(建议馈入口两两之间的隔离度小于-15dB)，建议在加热室的壁上设置两个以上的馈入口(用于馈入微波，数量可以与微波源数量一致)。

1、在加热室中放入负载后，首先使用小功率(建议每个微波源输出10W或20W的功率)进行扫描与分析，这一步中，需要通过改变频率、相位找出N个(N可以为10或20等，可以根据对均匀性和效率的要求来设定)驻波比最小(加热效率最高)的频率相位组合。驻波比VSWR可以根据入射功率、反射功率的值来计算，VSWR＝(1+反射系数模值)/(1-反射系数模值)。

2、然后使用上面找出来的N个驻波比最小的频率相位组合，进行大功率(可根据不同食物的特性选择不同的功率等级)加热。同时更新这N个组合的驻波比数据，并将驻波比不满足一定阈值的组合从N中去除。

3、当有不足N/2(可根据均匀性要求来设定)个组合的驻波比小于预设驻波比时，再次使用小功率重复第1步。如此循环第1到3步，直至烹饪时间结束。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。