一种盲判食物熟化程度的烹饪工具以及盲判食物熟化程度的烹饪方法
【专利摘要】本发明公开了一种盲判食物熟化程度的烹饪工具，其包括可直接或间接采集烹饪锅的锅体音频的声音传感器、接收声音传感器反馈信号的频谱分析终端，所述频谱分析终端包括依次信号传输对接的音频接收器、滤波器、音频识别转换器、声频谱输出器。通过设置声音传感器采集烹饪锅的锅体音频，可听见食物的熟化程度，无需开盖可知锅内食物状态；声音传感器反馈的音频信号在被频谱分析终端接收后经滤波器过滤杂音，被识别转换为声谱段，即可看到食物的熟化程度。其中，音频的变化状态以各种形式显示出来，可更加直观地获知食物内部的状态变化，不是单纯的食物表面判断。本发明同时公开了一种盲判食物熟化程度的烹饪方法，可直观地获知食物的熟化程度。
【专利说明】
一种盲判食物熟化程度的烹饪工具以及盲判食物熟化程度的烹饪方法
技术领域
[0001]本发明涉及烹饪的成熟度分析技术，尤其涉及一种盲判食物熟化程度的烹饪工具以及盲判食物熟化程度的烹饪方法。【背景技术】
[0002]目前判断烹饪食物熟化程度的方法，一般是用纯粹的时间判断，靠经验来定时完成烹饪过程，经验靠积累，这一般都是餐厅大厨的功夫。由于现代人工作繁忙，厨艺学习时间不足，很多人由于经验不足而做不出让自己满意的美味佳肴，至少无法完成种类繁多的各种食品的完美烹饪过程，这主要是局限于人们对煮食的食物的熟化程度无法得到直观的观察结果，从而使烹饪美食成为令人感觉困难的工作，即使大厨也只能擅长于某几道菜。而由于人工成本不断升高导致高品质料理价格高昂，频繁渴求美味食品也成为生活中的奢侈。同时不当的烹饪(绝大部分是过熟)会减少食物中的营养成分，也间接增加能源消耗。
[0003]目前也出现了用红外传感器判断烹饪食物煮熟程度的方法，一般是通过温度结合时间，来判断食物烹饪的成熟程度，但由于红外探测一般只是探测食物表面的温度，而且有碍于锅内的水雾而无法准确探测，使得直接或间接测量烹饪中的食物的温度十分困难，而且绝大部分的烹饪器具都不适合使用。其中放置于烹饪器具内和顶部锅盖的温度测量，由于空气的绝热性，阻隔温度传播，红外测温，由于烹饪器具加热的烟雾，也影响准确测量食物的温度，用探入式温度传感器测量烹饪中的食物温度，需要频繁开锅盖而十分不方便， 频繁打开锅盖，又影响烹饪的顺畅，导致“半生熟”。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可避免频繁开锅盖可随时获知锅内食物成熟度的盲判食物熟化程度的烹饪工具；同时提供一种不开锅盖可得知锅内食物成熟度的盲判食物熟化程度的烹饪方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的产品技术方案是:一种盲判食物熟化程度的烹饪工具，其包括可直接或间接采集烹饪锅的锅体音频的声音传感器、接收声音传感器反馈信号的频谱分析终端，所述频谱分析终端包括依次信号传输对接的音频接收器、滤波器、音频识别转换器、声频谱输出器。
[0006]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪工具的技术方案的一种改进，所述音频识别转换器之后信号传输串接对比处理器，所述对比处理器包括对比单元、输出控制单元。
[0007]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪工具的技术方案的一种改进，所述声音传感器通过固体材料传导或直接与烹饪锅的锅体或锅盖接触。
[0008]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪工具的技术方案的一种改进，所述声音传感器是麦克风或微电子机械传感器。
[0009]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪工具的技术方案的一种改进，所述频谱分析终端是预装分析软件的电脑或智能手机或智能手表或专用终端机。
[0010]为了现存技术问题，本发明所采用的方法技术方案是:一种盲判食物熟化程度的烹饪方法，其包括以下步骤:51、在烹饪锅的锅体或锅盖直接接触或传导接触设置声音传感器，声音传感器将所采集的音频信号传输给频谱分析终端；52、通过滤波器将环境杂音过滤，将连续时间段的音频信号识别转换为声谱段，并可视化显示出来，依据声谱段与食物状态对应的关系，判断烹饪食物的熟化程度。
[0011]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪方法的技术方案的一种改进，在频谱分析终端建立烹饪经验数据库，在步骤S2中，对比经验数值与反馈音频信号，在数值重合位置对应的时刻，作出提醒。
[0012]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪方法的技术方案的一种改进，当反馈音频信号达到干锅阈值，发出报警信号。
[0013]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪方法的技术方案的一种改进，同时发送干预信号，切断加热源或锅内防焦介入动作。
[0014]作为本发明盲判食物熟化程度的烹饪方法的技术方案的一种改进，把指定的烹饪食物的具体过程对应的声谱段作为标准谱段记录存储，提取已存储的或导入外源的标准谱段，输出控制信号调节加热源的通量，使即时声频谱与已有对比标准谱段相吻合。
[0015]本发明的有益效果在于:食物在锅内不同熟化程度会产生不同的声音特征，即形成独有的音频，通过设置声音传感器采集烹饪锅的锅体音频，可以直接听见食物的熟化程度，从而无需开锅盖即可得知锅内食物状态;声音传感器反馈的音频信号被频谱分析终端接收后，经过滤波器过滤杂音，通过频谱分析将连续时间段内的音频信号识别转换为声谱段，以达到数字化定量分析某个烹饪食物的具体进程的目的。然后，或通过显示器可视化显示出来，即可看到食物的熟化程度，或进一步利用声谱段结合程序控制功能产生进一步的控制指令，进行后续应用。其中，音频的变化状态以曲线或其他形式显示出来，更加直观的获知食物内部的状态变化，不是单纯的表面判断。【附图说明】
[0016]图1为本发明盲判食物熟化程度的烹饪流程示意图。
[0017]图2为本发明一种盲判食物熟化程度的烹饪工具组合的一个实施例的结构示意图。
[0018]图3为本发明一种盲判食物熟化程度的烹饪工具组合的另一个实施例的结构示意图。
[0019]图4为智能手表及其中一种声频谱显示方式的示意图。
[0020]图5为附带微型专用终端机的盲判食物熟化程度的烹饪工具的局部放大结构示意图。[0021 ]图6为常规规格的专用终端机的实施例结构示意图。【具体实施方式】[〇〇22]下面结合附图来进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0023]如图1、图2、图3所示，本发明一种盲判食物熟化程度的烹饪工具，其包括可直接或间接采集烹饪锅的锅体11音频的声音传感器21、接收声音传感器21反馈信号的频谱分析终端，所述频谱分析终端包括依次信号传输对接的音频接收器22、滤波器23、音频识别转换器 26、声频谱输出器。声频谱输出器可以是显示器25。食物在锅内不同熟化程度会产生不同的声音特征，即形成独有的音频，通过设置声音传感器21采集烹饪锅的锅体音频，可以直接听见食物的熟化程度，从而无需开锅盖12即可得知锅内食物状态;声音传感器21反馈的音频信号被频谱分析终端接收后，经过滤波器23过滤杂音，通过频谱分析将连续时间段内的音频信号识别转换为声谱段，以达到数字化定量分析某个烹饪食物的具体进程的目的。然后， 或通过显示器25可视化显示出来，即可看到食物的熟化程度，或进一步利用声谱段结合程序控制功能产生进一步的控制指令，进行后续应用。其中，音频的变化状态以曲线或其他形式显示出来，更加直观的获知食物内部的状态变化，不是单纯对食品表面的判断。
[0024]音频识别转换器识别转换声频谱可以选择快速傅里叶转换的声音频谱分析方法， 选择声音的频率、振幅、频谱特性中至少一个参数进行分析，将听到的代表食物状态的持续一段时间的音频转换成声频谱，以可视化的形式呈现出来。这样就可以将反应食物状态变化引起的声音特性变化的声纹展示出来。声纹是一个特定的声频谱，是一个声音波段的状态，是从声频谱中提取出来的对应目标物产生的声音的特征。[〇〇25]其中声频谱输出器可以是呈现声频谱的任意一种或多种形式的显示器，也可以是输出信号段给予后续应用过程的以便采取相应响应动作的编译器，还可以是以颜色或/和亮度反映声频谱状态的显示灯。例如可以通过冷色调到暖色调的转换表达食物的熟化过程和熟化程度，也可以结合亮度同步表达。
[0026]本发明通过检测和分析烹饪食物过程中食物结构及水分的变化而引起的声音频率发生的变化，来判断烹饪食物煮熟程度，做到既不会煮不熟，又不会熟透或者焦糊。具体的一种方式是对烹饪食物过程中，烹饪器具内食物受温度影响而发出的声音的声频谱及频幅的分析，即普通声音的频谱分析方法，如快速傅利叶转换(FFT)，并通过图像显示出来，用于判断食物的煮熟程度。同时利用声音在固体内传送衰减少，失真少的特点，对一定时间隔的锅内(即烹饪食物)发出的声音的频谱，对应预知的食物的重量，所加酱汁的数量，水的数量，烹饪器具的种类等因素，对特定频率的主波和谐波进行分析计算，从而精确盲判煮食食物状态，使得烹饪过程更加有把握。为烹饪食物方法的精确量化，烹饪方法的微调，提供可靠的手段。
[0027]食物的熟化程度有两种判断方式，一种是直接判断，根据烹饪过程中本身的频谱及频幅发生的变化进行判断；另一种是间接判断，是根据已存储的已知经验数据对比进行判断。可以选择一种方式或者两种方式相结合进行判断。
[0028]其中，滤波器可以将环境噪音(如煤气燃烧，抽风机噪音，偶发的人声等)和煮食工具移动产生的噪音进行过滤，留下所需要的锅内状态声音。
[0029]声音传感器21可以放置于烹饪器具的侧壁、底部或顶部(含锅盖)，甚至承放烹饪器具的支架(如电磁炉炉台或煤气炉子的支架)，或者外接的机械装置(如机器人的身体部分)，只要能将声音传感器21与锅体11接触即可，直接接触或者通过固定传导间接接触都可以，如金属传导接触。其中一个基本的实现方式是:一个无线麦克风，一个无线传感器，一个可与该麦克风和传感器进行无线讯号传输的平板电脑。麦克风的音频信号和无线传感器温度信号，传送到智能装置(如平板电脑等)，电脑计算分析频谱变化，也可与预知的食物的重量、所加酱汁的数量、水的数量、烹饪器具的种类等因素，结合判断烹饪食物的煮熟程度，提供给烹饪者，或进行下一步的应用。
[0030]更佳地，所述音频识别转换器26之后信号传输串接对比处理器，所述对比处理器包括对比单元、输出控制单元，进一步分析反馈信号，并与已存储记录的烹饪数据进行对比，也可以与外源导入的烹饪数据进行对比，判断是否需要调整烹饪状态，如需要则输出介入信号，提醒操作者进行对应的烹饪动作，或者输出控制信号直接控制下一步应用，如自动调整或切断热输送通量，或者控制烹饪器具自动开盖。
[0031]更佳地，所述声音传感器21通过固体金属传导或直接与烹饪锅的锅体11或锅盖接触，利用声音在固定尤其是金属固体中传导衰减少的特性，可以利用其进行声音传导，使声音传感器21距离热源保持一定距离，利于保护传感器的使用性能和使用寿命，也可以直接附设于锅盖12或者锅柄13位置，间接采集锅体11音频信号，最佳的还是直接附设于锅体11， 减少声音传递过程的杂音。
[0032]更佳地，所述声音传感器21是麦克风或微电子机械传感器，当然也不局限于现有的音频采集传导装置，能够实现音频采集传导的辅助器具都可以实现本发明的目的。
[0033]更佳地，同时参考图5所示，所述频谱分析终端是预装分析软件的电脑、智能手表 32、智能手机33或专用终端机35。将对应的软件下载到智能终端，与声音传感器21组成可进行信号传输的组合套件工具，即可完成听到锅内食物状态并通过可视化图式看到食物内部状态。当然也可以使用专用终端机35,使其小型化而直接附带显示屏36,直接安装在锅体11 或锅柄13或锅盖12位置，构成组合一体额微型专用终端机，可以避免无线传输的数据延误或中断。参考图6所示，专用终端机35也可以具有一定的规格，设置于厨房，提供较大的可视化图式显示，方便视力不佳人士使用。
[0034]音频采集传导装置和频谱分析终端可以与锅组成一套烹饪工具，也可以作为烹饪辅助工具与现有烹饪锅结合使用，将音频采集传导装置安装于锅体11或锅盖12以及可传导采集锅体音频信号的位置都可以。
[0035]为了精确盲判食物成熟程度，本发明所使用的具体实施过程是:一种盲判食物熟化程度的烹饪方法，其包括以下步骤:S1、在烹饪锅的锅体11或锅盖12直接接触或传导接触设置声音传感器21，声音传感器 21将所采集的音频信号传输给频谱分析终端;通过设置声音传感器21采集烹饪锅的锅体音频，可以直接听见食物的熟化程度，从而无需开锅盖12即可得知锅内食物状态。
[0036]S2、通过滤波器23将环境杂音过滤，将连续时间段的音频信号识别转换为声谱段， 并可视化显示出来，依据声谱段与食物状态对应的关系，判断烹饪食物的熟化程度。声音传感器21反馈的音频信号在被频谱分析终端的音频接收器接收后经过滤波器过滤杂音，再通过显示器显示出来，即可看到食物的熟化程度。其中，音频的变化状态以曲线的形式显示出来，也可以以其他各种声频谱表现形式展示，如图4所示，更加直观的获知食物内部的状态变化，不是单纯的表面判断。识别转换声频谱是可以选择快速傅里叶转换的声音频谱分析方法，选择声音的频率、振幅、频谱特性中至少一个参数进行分析，将听到的代表食物状态的持续一段时间的音频转换成声频谱，以可视化的形式呈现出来，将反应食物状态变化引起的声音特性变化的声纹展示出来。声纹是一个特定的声频谱，是一个声音波段的状态，是从声频谱中提取出来的对应目标物产生的声音的特征。
[0037]上述方法通过检测和分析烹饪食物过程中食物结构及水分的变化而引起的声音频率发生的变化，来判断烹饪食物煮熟程度，做到既不会煮不熟，又不会熟透或者焦糊。具体的一种方式是对烹饪食物过程中，烹饪器具内食物受温度影响而发出的声音的声频谱 (包括频率、振幅、频谱特性)的分析，即普通声音的频谱分析方法，如快速傅利叶转换 (FFT)，来判断食物的煮熟程度。同时利用声音在固体内传送衰减少，失真少的特点，对一定时间隔的锅内(即烹饪食物)发出的声音的频谱，对应预知的食物的重量，所加酱汁的数量， 水的数量，烹饪器具的种类等因素，对特定频率的主波和谐波进行分析计算，从而精确盲判煮食食物状态，使得烹饪过程更加有把握。为烹饪食物方法的精确量化，烹饪方法的微调， 提供可靠的手段。
[0038]更佳地，在频谱分析终端建立烹饪经验数据库，在步骤S2中，对比经验数值与反馈音频信号，在数值重合位置对应的时刻，作出提醒。提示操作者应该留意食物状态发生了变化，由操作者介入进一步的动作。或者通过控制信号进入下一步应用，控制机器人进行下一步介入动作，实现烹饪自动化。[〇〇39]更佳地，当反馈音频信号达到干锅阈值，发出报警信号，提醒操作者必须做出介入动作，避免发生危险。报警信号可以辅助产生声音报警，或/和闪烁抢眼字段报警，提升报警的可靠性和警醒性。
[0040]更佳地，同时发送干预信号，切断加热源或触发锅内防焦介入动作，采取不让食物变焦而丧失食用价值的措施，如开启注水，实现危险防控自动化，作为烹饪自动化的一步。
[0041]更佳地，把指定的烹饪食物的具体过程对应的声谱段作为标准谱段记录存储，提取已存储的或导入外源的标准谱段，输出控制信号调节加热源的通量，使即时声频谱与已有作为对比的标准谱段相吻合。从而可以以已存储记录的大厨操作过程或者自己烹饪较佳的烹饪过程的声谱段数据作为参考进行烹饪，也可以导入外源性标准化声谱段作为烹饪参考谱段进行烹饪，在需要进行相应动作的“拐点”位置进行对应介入动作，使得烹饪美味的过程简单化，人人都是烹饪大师。当然也可以将其标准化的声谱段作为控制信号输出，自动调控热通量，使得烹饪过程完全自动化，或者借助现代机器人实现烹饪的全自动化。[〇〇42]下面以煮，焖过程作为举例:硬件:声音传感模块，温度传感模块，锅，智能终端(电脑，或平板电脑，或智能手机33， 或智能手表32等智能装置)。
[0043]全过程中，温度传感器只作辅助检测，如开锅盖，加入食材和水引起温度的变化， 和烹饪接近完成的温度(这时候热传播已稳定下来了，关键是预防干烧)。
[0044]具体过程为:1、开始放食物，烹饪助材(如盐、油、酱)，水等。声音传感模块无有效输出(只有环境噪声)，温度传感器输出常温。触发开关，烹煮开始。
[0045]2、加热到一定程度，声音传感器21有食物和液体的被加热引起的声音输出，由于受热不均匀，声音比较稀落，相对开始的环境噪声，其频谱输出中，出现某些频段输出幅度增加了，但出现的频度较少。需要继续加热，不用干预。
[0046]3、食物被加热到一定程度，食物和液体的被加热引起的声音输出更大了，声音传感器21输出，经频谱转换分析，出现某些频段幅度继续增加，而且这些状态出现的频度较大，并且更频繁了，重要的声频谱变化点出现了，这时需要操作者自判或智能终端提示要人手干预(如搅拌，加水，加食材佐料等)，让传热更均匀，味道更宜人。
[0047]4、当声音传感器21输出的声音信号，经频谱分析输出，某些频点幅度不再增加，但输出此幅值的频度十分频繁，但是稳定不再增加，频幅和频率变化不大，说明锅体11内的食物表面温度趋向稳定，食物在此阶段受热一定时间，对照智能终端的存储的“经验值”，智能终端根据预知的食物或烹饪设置，提示完成烹饪过程，需要人手干预停止加热，上菜。
[0048]5、当无人干预完成烹饪过程，继续加热，锅内的水分会渐渐蒸发干掉，干掉时，锅内发出“吱吱”声，声音传感器21输出的信号，经频谱分析输出，声音的频率单一，达到最高， 这时候智能终端报警输出:“烧锅了”。
[0049]以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种盲判食物熟化程度的烹饪工具，其特征在于:包括可直接或间接采集烹饪锅的 锅体音频的声音传感器、接收声音传感器反馈信号的频谱分析终端，所述频谱分析终端包 括依次信号传输对接的音频接收器、滤波器、音频识别转换器、声频谱输出器。2.根据权利要求1所述的盲判食物熟化程度的烹饪工具，其特征在于:所述音频识别转 换器之后信号传输串接对比处理器，所述对比处理器包括对比单元、输出控制单元。3.根据权利要求1所述的盲判食物熟化程度的烹饪工具，其特征在于:所述声音传感器 通过固体材料传导或直接与烹饪锅的锅体或锅盖接触。4.根据权利要求1所述的盲判食物熟化程度的烹饪工具，其特征在于:所述声音传感器 是麦克风或微电子机械传感器。5.根据权利要求1所述的盲判食物熟化程度的烹饪工具，其特征在于:所述频谱分析终 端是预装分析软件的电脑或智能手机或智能手表或专用终端机。6.—种盲判食物熟化程度的烹饪方法，其特征在于，包括以下步骤:51、在烹饪锅的锅体或锅盖直接接触或传导接触设置声音传感器，声音传感器将所采 集的音频信号传输给频谱分析终端；52、通过滤波器将环境杂音过滤，将连续时间段的音频信号识别转换为声谱段，并可视 化显示出来，依据声谱段与食物状态对应的关系，判断烹饪食物的熟化程度。7.根据权利要求6所述的盲判食物熟化程度的烹饪方法，其特征在于:在频谱分析终端 建立烹饪经验数据库，在步骤S2中，对比经验数值与反馈音频信号，在数值重合位置对应的 时刻，作出提醒。8.根据权利要求6所述的盲判食物熟化程度的烹饪方法，其特征在于:当反馈音频信号 达到干锅阈值，发出报警信号。9.根据权利要求8所述的盲判食物熟化程度的烹饪方法，其特征在于:同时发送干预信 号，切断加热源或触发锅内防焦介入动作。10.根据权利要求6所述的盲判食物熟化程度的烹饪方法，其特征在于:把指定的烹饪 食物的具体过程对应的声谱段作为标准谱段记录存储，提取已存储的或导入外源的标准谱 段，输出控制信号调节加热源的通量，使即时声频谱与标准谱段相吻合。
【文档编号】G01N29/36GK105973998SQ201610598175
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月27日
【发明人】邓东东
【申请人】邓东东