Rf处理系统的校准的制作方法_3

文档序号:9476639阅读:来源:国知局
04中,该控 制器(例如,处理器150)可从该能量施加区接收反馈(例如,来自检测器118的频率相关 的反馈、和/或来自传感器140的频率无关的反馈)。在步骤206中,该处理器基于该接收 到的反馈可确定该物体的一个电特性(例如,该腔(具有在其中的物体)对发射到该腔的 RF辐射的电响应)。并且在步骤208中,该处理器可基于接收到的反馈和/或对该物体特 性的确定来控制将RF能量进一步施加到这些辐射元件。
[0103] 将该RF能量施加到这些辐射元件以及将RF辐射发射到该能量施加区在此可称为 将RF能量施加到该能量施加区或将RF能量施加到该物体。将RF能量施加到该能量施加 区可在各个不同的阶段中发生。例如,在一些实施例中,可在扫描阶段过程中或在处理阶段 过程中施加该RF能量。在流程图200中,扫描阶段可包括步骤202,并且处理步骤可包括 步骤208。在扫描阶段过程中,RF能量可被施加,以便确定物体103的一个或多个特性(例 如,基于从该能量施加区接收到的反馈)。物体103的一种类型的特性可以是表征位于该 腔中的物体的电特性。例如,在该腔(具有在其中的物体)中吸收的功率量可被认为是该 物体的一个电特性。这种特性在此也可被称为与该物体关联的一个特性。在处理阶段过程 中,RF能量可被施加到该能量施加区,以便处理物体103(例如,通过由该物体吸收施加的 RF能量)。在一些实施例中,RF能量可在扫描阶段过程中被施加,以便确定将在该处理阶 段过程中使用的能量施加参数。这些能量施加参数可包括例如哪些频率待用于该处理、持 续哪些时段、处于哪些功率水平、多少功率待用于该处理、或可在该处理阶段过程中表征RF 能量的施加的任何其他可控参数。例如,在扫描阶段过程中从该能量施加区接收到的反馈 可用于确定该物体的一个电特性,并且后者可用于确定在处理阶段过程中多少RF能量待 施加。
[0104] 如在此使用的,术语"电磁(EM)反馈"也可被简单地称为"反馈",可包括任何接收 的信号或基于一个或多个接收的信号计算出的任何值,该信号可指示该腔和/或该物体对 在该腔中激励的电磁场的介电响应。在一些实施例中,该EM反馈为频率相关的。例如,EM 反馈可包括输入和输出功率水平、网络参数(例如,S参数、Y参数、Z参数)、反射系数和传 输系数、阻抗等,以及可从它们导出的值。导出值的示例可包括耗散率(以下讨论的)、以上 中任一种的时间衍生物或频率衍生物、以上中任一种的时间平均值和/或频率平均值等。 该电磁反馈可由复数来代表。例如,腔(具有在其中的物体)的一个S参数(例如,S11) 可由具有幅值和相位的一个复数来代表。在一些实施例中,可在确定该物体的这些电特性 中单独使用这些幅值。在其他实施例中,也可在确定该物体的这些电特性中考虑这些相位。 该EM反馈可以是激励相关的,例如该反馈可包括具有随不同的激励设置变化的值的信号。 这些激励设置可因频率、相位差、或可影响在该能量施加区中激励的场图的可由处理器150 控制的任何其他变量而彼此不同。因此,在以各种激励设置施加能量时测量的电磁反馈可 用于控制能量施加。在一些实施例中,该电磁反馈可指示该物体的温度、重量、位置、体积、 材料密度和形状、或任何其他特性。此外或可替换地,非电磁反馈可用于确定该物体的一些 上述特性。
[0105] 取决于特定应用的要求,扫描阶段和处理阶段可以根据任何适合的顺序施加或持 续任何适合的时段。例如,在一些实施例中,一个扫描阶段可在一个处理阶段之前发生,这 样使得待处理的物体的一个或多个特性可在该扫描阶段过程中确定,或作为该扫描阶段的 结果。这个信息可用于确定在一个或多个后续处理阶段过程中待使用的各种RF能量施加 参数。这些能量施加参数可包括例如频率的选择、不同频率处的能量施加顺序、在这些频率 中的每一个处待施加的能量的功率水平、针对每个频率处的能量施加的持续时间、在所有 频率处待施加到该物体的能量总量等。在一些实施例中,扫描阶段和处理阶段可以交错,这 样使得一个处理阶段(或多个处理阶段)跟随在一个扫描阶段的每次施加之后。例如,根据 步骤202可以预先确定的间隔(例如,每秒、每分钟、每十分钟、或以任何其他适合的时间) 来执行对包括该物体的腔的扫描。具体间隔可基于具体应用来确定。在这些扫描阶段中的 一些或所有之后,RF能量可被施加到该物体以便处理该物体,例如根据步骤208。在一些实 施例中,这些扫描阶段和处理阶段可重叠,这样使得扫描被执行(例如,来自该能量施加区 的反馈可被监测(步骤204),同时通过RF能量的施加来实现对该物体的处理(步骤208))。 在这种实施例中,响应于在一个处理阶段过程中从能量施加区102接收的反馈,可控制(例 如,调整、维持等)RF能量的施加。在一些实施例中,处理可停止一会儿,并且RF能量可被 施加仅用于反馈收集。随后,该反馈可用于确定能量施加参数,并且处理可利用新近确定的 能量施加参数再次开始。此类情况也可被认为是包括在处理过程中的反馈接收(即使不在 一个处理阶段过程中)。
[0106] 这些扫描阶段可以任何适合的间隔来启动。例如,如先前指出的,扫描阶段可以预 先确定的时间间隔来启动。可替代地或此外,在一个预先确定的能量量值已经从一个或多 个辐射元件发射之后,或在一个预先确定的能量量值已经在腔中被吸收之后,或在任何其 他预先确定的事件发生之后,扫描阶段可启动。例如,每次一个处理阶段完成时,一个扫描 阶段可开始。例如,一个处理步骤可包括以一组激励设置进行的能量施加,并且在以该组中 的每个激励设置施加能量之后(例如,一次、两次或任何其他预先确定的次数),一个扫描 阶段可启动。
[0107] 扫描阶段启动的速率也可取决于从该腔接收的反馈。例如,扫描阶段的启动可取 决于与该物体关联的一个或多个特性(例如,温度、RF能量吸收特性等)的预先确定的变 化速率。在该物体的一个特性迅速改变的情况下,扫描阶段的启动速率可增加。相反地,在 一个受监测的特性的变化速率变慢的情况下,扫描阶段之间的时间间隔可增加。
[0108] 在该扫描阶段过程中,一个能量量值可被施加到能量施加区,该能量足以使得能 够确定该物体的一个特性而无需实质性地处理该物体。例如,在一个扫描阶段过程中施加 的该能量量值可能不足以相当可观地加热食品、解冻冷冻物体、引起或加速化学反应等。可 在该扫描阶段过程中通过以下方式施加这种能量量值:例如,通过施加来自该RF源的相对 低的RF功率水平(相对于用于处理该物体的RF功率水平)和/或通过在该扫描阶段过程 中、在每个激励设置处持续比在处理阶段过程中更短的时间段来施加 RF能量。无论该功率 水平或施加的持续时间或两者在该扫描阶段过程中降低,在扫描和处理分开完成的实施例 中,在扫描阶段过程中施加的能量量值可以低于在处理(例如,加热)阶段过程中施加的能 量量值,即使当在该处理阶段中使用的激励设置数目小于在该扫描阶段中使用的激励设置 数目时。在一些实施例中,该扫描阶段可包括在大数目的激励设置处的能量施加,并且仅这 些激励设置的一部分可被选择用于在一个处理阶段中的施加。该选择可以是基于在该扫描 阶段过程中、在不同激励设置处检测到的该物体的电特性。在一些实施例中,处理可在未在 该扫描阶段过程中施加的激励设置处发生。例如,基于一个给定的激励设置确定的该物体 的电特性可用于在其他激励设置处来处理该物体。例如,在一个扫描阶段过程中,能量可分 别通过这些福射元件中的每一个福射元件来施加,并且基于获得的该反馈,可共同计算该 物体对在两个或更多个辐射元件处的能量施加的电响应。这个计算的电响应可以是用于在 该处理阶段过程中决定能量施加的基础。
[0109] 在该处理阶段过程中,一个能量量值可被施加到能量施加区,该能量量值足以处 理该物体并且改变该物体的一个或多个特性。例如,在一个处理阶段过程中施加的该能量 量值可足以烹饪食品、解冻冷冻食品、引起或加速化学反应、将物体温度改变一个可测量的 量值、改变该物体的RF能量吸收特性、致使该物体的相位改变、干燥该物体等。
[0110] 基于在步骤204中接收的该反馈,响应于在步骤202中的RF能量施加,该物体的 特性可在步骤206中确定。进而,可使用基于该接收的反馈确定的特性来控制在步骤208中 施加到该物体的RF能量。基于该接收的反馈确定的特性的示例可包括该物体的介电性质 (例如,该物体的介电常数或损耗角正切)、该物体的RF吸收特性、其中具有该物体的腔的 网络参数、可从此类网络参数推导出的特性、介电性质、和RF吸收特性、以及更多的特性。
[0111] 处理器150可被配置成用于通过控制各种参数来控制将RF能量施加到这些辐射 元件。例如,在一些实施例中,基于两个或更多个不同的RF能量激励设置,RF能量可被施加 到该能量施加区。在不同的激励设置处施加能量可导致在该能量施加区中的具有不同场图 的激励。这些激励设置可因一个或多个参数值而彼此不同,该一个或多个参数值可影响在 该能量施加区中建立的场图并且可由处理器150控制。这种参数在此被称为一个可控的场 影响参数(c-FAP)。在一些实施例中,一个值可被选择用于每个c-FAP (例如,该值800MHz可 被选择用于该频率c-FAP),并且该激励设置可由这些选择值来限定。改变甚至一个c-FAP 的选择值仍会改变该激励设置,该激励设置进而可改变在该能量施加区中激励的场图。
[0112] 在一些情况下,改变c-FAP的值可能导致这些生成的场图的显著变化。在其他实 例中,然而,改变c-FAP的值可能几乎没有在这些生成的场图中产生变化(例如,如果在 c-FAP的两个值之间的变化较小)。
[0113] 为获得一个激励设置的心智图像以及它可如何被设置,工作人员可想象根据本发 明的一些实施例的通过交换台控制的一个能量施加单元。该交换台可包括一组旋钮、刻度 盘、开关、或其他值选择器,每一个用于确定一个c-FAP的值(或选择一个c-FAP的值)。从 一个激励设置切换到另一个激励设置可通过操纵这些值选择器中的一个(或多个)值选择 器来完成,从而选择一个不同的值。所有的值选择器的位置可共同(例如,所有的旋钮、刻 度盘和开关的位置共同)限定单个激励设置。尽管这个心智图像可以是有帮助的,但在实 践中,一个能量施加单元可被一个处理器控制,该处理器可通过使用微型开关、晶体管、电 子电路、和其他值选择器(这些值选择器可能看起来与旋钮和刻度盘不同)来设置可用的 c-FAP 值。
[0114] 在一个特定的激励设置处施加能量可在该能量施加区中激励RF场。为了简洁起 见,这个RF场可被称为一个激励。由此,每个激励设置可对应于一个激励;并且对一个激 励设置的供应、接收、吸收、泄露等的参考可指该相应的激励的供应、接收、吸收、泄露等。由 此,例如,一个给定的激励或激励设置在该腔中耗散的陈述可意味着由能量施加单元(例 如,单元119)在该给定的激励设置处激励的电磁场在该腔中耗散。
[0115] 不同的设备能够控制不同的场影响参数。例如,在一些实施例中,处理器150可控 制由能量施加单元119施加到腔102的RF波的频率。在这个实施例中,该频率可用作一个 可控的场影响参数(c-FAP)。在一个示例中,处理器150可控制该频率,以便具有两个或更 多个值中的任一个,例如800MHz、800. 5MHz、805MHz、900MHz等。通过控制该频率并且从一 个频率值变化到另一个频率值,该激励设置可改变,这进而可改变在能量施加区中激励的 电磁场图案。
[0116] 在另一个示例中,两个辐射元件发射具有相同频率(例如,同时)的电磁场的强度 之间的差异可被控制,并且由此可用作一个c-FAP。
[0117] 在另一示例中,能量施加区(例如,腔102)可包括一个或多个导电元件(例如, 杆),该一个或多个导电元件中的每一个导电元件可被例如处理器150控制,以便处于寄生 状态或处于接地分流状态。每个杆的状态值(即寄生或接地分流)可影响在该能量施加区 中激励的RF场图。在具有此类杆的设置中,每个杆的状态可构成一个c-FAP。
[0118] 在另一个示例中,一个能量施加区可包括一个可磁化的元件(例如,在该能量施 加区的壁处)和在该可磁化的元件附近的一个电磁铁。该可磁化的元件和该电磁铁可被安 排,这样使得在该能量施加区中激励的场图可被在该电磁铁中流动的电流影响。在实施例 中,处理器150可被配置成用于控制该电流值(例如,lmA、20mA、500mA等)。该电流值可用 作一个 c-FAP。
[0119] 可用作一些实施例中的可控的场影响参数的参数的其他示例可包括一个辐射元 件的位置、一个辐射元件的朝向、在该能量施加区域中的导电元件的位置和/或朝向、腔尺 寸、或任何其他可控参数,在将RF能量施加到该区之后,这些参数值可影响在能量施加区 中激励的场图。
[0120] 被配置成用于仅控制单个c-FAP的设备的激励设置(ES)可被称为一维激励设置。 控制多个c-FAP的设备的激励设置可被称为多维激励设置。例如,被配置成用于将六个杆 中的每一个杆的状态控制成寄生的或接地分流的设备可具有六维激励配置。此类激励设置 的两个示例可以是:(寄生的、寄生的、寄生的、接地分流的、接地分流的、接地分流的)以及 (寄生的、接地分流的、接地分流的、寄生的、寄生的、接地分流的)。一般而言,对于一个设 备可用的c-FAP的数目确定对于该设备可用的激励设置的维度。可由一个设备激励的所有 激励的集合(或对于一个设备可用的所有激励设置的集合)可被称为该设备的激励空间。 一个设备的一个激励空间的维度可以与对于那个设备可用的每个激励设置的维度相同。
[0121] 在一些实施例中,能量施加可被控制,这样使得在给定的激励设置处的能量施加 的一个或多个方面(例如,能量量值、施加能量的功率水平、施加能量的持续时间等)可取 决于针对相同激励、不同激励、或在多个激励上接收的EM反馈。
[0122] 该控制可通过在此也可被称为控制器的一个处理器进行。该控制器(例如,处理 器150)可被配置成用于从对于该设备可用的所有激励设置选择一个激励设置子组(或至 少一个激励设置),以便将RF能量施加到腔102。该控制器可基于在一个扫描阶段过程中 接收的EM反馈来选择激励设置的子组。
[0123] 在一些实施例中,该控制器可被配置成用于例如基于该EM反馈来确定在每个激 励设置处待施加的RF能量(例如,将RF能量与每个激励设置关联)。在某些实施例中,该 控制器可被配置成用于根据该反馈的至少一部分确定该物体的一个特性,例如,多个激励 设置中的每一个激励设置处的吸收性指标(或简单地说AI),能量以该吸收性指标被施加 到该能量施加区。该控制器可被配置成用于基于在对应的激励设置处的AI值来将RF能量 与对于一个设备可用的激励设置中的每一个激励设置关联。在一些实施例中,该控制器可 确定不将RF能量供应到与某些AI值(例如低于最小阈值和/或高于最大阈值)关联的激 励设置。在一些实施例中,该控制器可将相同的RF能量与关联不同AI值(例如具有在某 个范围中的值)的激励设置关联。此外或可替代地,该控制器可将不同的RF能量与关联不 同AI值的激励设置关联。在一些实施例中,基于这些AI值的其他规则和/或其他EM反馈 可被该控制器利用,用于确定待施加的RF能量、或其他能量施加参数。
[0124] 将RF能量施加到该能量施加区可通过扫掠来进行,并且在该扫掠过程中反馈 可被接收并且与不同的激励设置关联。如在此使用的,扫掠可以包括例如在一个以上的激 励设置处随着时间推移施加能量。例如,扫掠可包括在一个或多个相邻的激励设置组中的 多个激励设置处顺序施加能量;在多于一个的非相邻激励设置组中的多个激励设置处顺序 施加能量;在单独的非相邻激励设置处顺序施加能量;和/或施加具有期望的激励设置/ 功率谱含量的合成脉冲(例如,合成的时间脉冲)。这些激励设置组可以是相邻的或不相邻 的。由此,在一个激励设置扫掠过程期间,该控制器可调节从一个能量源(例如,源112)供 应到至少一个辐射元件的能量,以便将在各个激励设置处的RF能量顺序施加到腔102 (例 如通过从一个c-FAP切换到另一个c-FAP),以及以便从腔102接收响应于在每个激励设置 处的RF能量施加接收的EM反馈。
[0125] 在该扫掠过程期间,处理器150可接收指示在辐射元件110、111处反射的和/或 耦合的能量的EM反馈。反射能量可以是由同一辐射元件发射和接收的能量(例如,当同一 辐射元件发射RF能量以及所有其余的辐射元件不发射时)。耦合能量可以是一个辐射元件 从另一个辐射元件接收的能量(例如,当该接收辐射元件不发射,并且另一个辐射元件发 射时)。处理器150可基于该接收的信息来确定物体103在多个激励设置中的每一个激励 设置处的AI。与一些所披露的实施例一致,一个吸收性指标(AI)可包括与多个激励设置中 的每一个激励设置关联的耗散比(在此被称为DR)值。如在此参考的,在一些实施例中
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