射频脉冲解冻加热设备及其闭环控制方法技术

本发明专利技术提供了一种射频脉冲解冻加热设备及其闭环控制方法，包括射频功率输出模块、测量模块、电源模块、电调辐射装置、控制单元以及散热系统，电调辐射装置包括调谐模块、辐射组件以及辐射腔体。本发明专利技术采用脉冲式的解冻加热方法，能够使得对食物的解冻更为均匀，同时不同食物采用脉冲方式解冻时，脉冲功率的占空比、峰值功率、脉冲周期等均能够调整，可以解决技术上很难实现的五花肉、整鸡等均匀解冻的问题；采用峰值功率控制的解冻加热方法，能够有效改善食材的解冻加热效果，实现食材快速与均匀解冻加热的平衡折中；采用闭环控制的解冻加热方法，能够有效提升食材解冻及加热的速度及均匀性。

【技术实现步骤摘要】
射频脉冲解冻加热设备及其闭环控制方法
本专利技术涉及解冻
，具体地，涉及一种射频脉冲解冻加热设备及其闭环控制方法。
技术介绍
射频解冻是一种新型的解冻方式，其通过高速变化的射频或微波振荡电磁场使待解冻物品中的晶格、分子、离子等进行剧烈振动旋转等运动而升温，从而达到快速解冻的目的。与其他解冻方式相比，射频解冻的速度块、加热均匀，对待解冻物品的品质影响较小。公开号为CN109323521A的专利文献公开了一种用于解冻装置的控制方法。该控制方法包括：射频发生模块产生射频信号；射频天线根据射频信号在解冻腔室内产生相应频率的射频波，并解冻待处理物；获取待处理物的表面温度；若待处理物的表面温度大于等于预设的目标温度，射频发生模块停止工作。本专利技术的解冻装置只需用户打开解冻开关开启解冻程序，可在解冻完成时，自动终止解冻程序，无需用户手动控制，提高了用户的便利性。此方案解冻时需通过温度判定，这就需要在解冻装置上增设温度传感器，而温度传感器的设置会增加装置复杂程度，且温度传感器无法完整检测物品由内之外的温度，检测温度并不准确。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种射频脉冲解冻加热设备及其闭环控制方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种射频脉冲解冻加热设备，包括射频功率输出模块、测量模块、电源模块、电调辐射装置、控制单元以及散热系统，所述电调辐射装置包括调谐模块、辐射组件以及辐射腔体；所述控制单元分别连接射频功率输出模块、测量模块以及调谐模块，电源模块分别连接射频功率输出模块、控制单元、调谐模块以及散热系统，射频功率输出模块连接测量模块，测量模块连接调谐模块，调谐模块连接辐射组件，辐射组件设置在辐射腔体内，所述散热系统能够对射频功率输出模块、电源模块以及调谐模块进行散热。优选地，所述射频功率输出模块包括射频信号源、射频功放部分，射频功放将射频信号源产生的射频信号放大产生能够用于解冻及加热的射频振荡信号；所述射频功率模块输出的射频振荡信号的功率和频率均能够根据控制单元的信号进行调整；射频功放模块输出的射频振荡信号先经过测量模块的检测后再输出给电调辐射装置；射频功率输出模块能够将自身的温度信息反馈给控制单元。优选地，所述测量模块能够检测射频功放模块输出端的射频参数并将射频参数反馈给控制单元，所述射频参数包括输入反射系数、前向功率以及反向功率。优选地，所述电源模块能够将转换为的直流电压给射频功率输出模块、控制单元、调谐模块以及散热系统供电，同时还能够将电压、电流及温度信息反馈给控制单元。优选地，所述调谐模块包括一个或多个无源器件，调谐模块通过控制单元控制调节实现与射频功率输出模块输出端的阻抗匹配状态；所述辐射组件包含一个或者多个辐射单元，辐射组件能够将射频功率输出模块输出的射频振荡信号传递给辐射腔体内的物品；所述射频功率输出模块输出的射频振荡信号经过调谐模块后再能到达辐射组件。优选地，所述控制单元能够对射频功率输出模块、测量模块以及调谐模块进行状态监测、数据分析和功能控制；所述控制单元还包括UI交互模块。根据本专利技术的另一方面，提供一种射频脉冲解冻加热设备的闭环控制方法，采用所述的射频脉冲解冻加热设备，包括如下步骤：步骤1：控制单元通过UI交互模块获取用户的输入信息或者默认状态信息；步骤2：控制单元根据获取的信息计算输出射频脉冲功率大小、脉冲占空比及脉冲周期，并设定解冻加热流程；步骤3：控制单元根据设备运行时调谐模块的状态计算解冻加热的时间并执行解冻加热；或者根据用户设定的时间执行解冻加热；步骤4：控制单元根据设备运行时射频功率输出模块、测量模块、调谐模块以及电源模块反馈的参数，闭环调整解冻加热过程；步骤5：控制单元判断解冻是否完成，若解冻完成则停止解冻，否则回到步骤4继续执行。优选地，所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：控制单元开启射频功率输出模块并控制射频功率输出模块输出平均功率；步骤3.2：控制单元控制调谐模块寻找与射频功率输出模块的匹配状态；步骤3.3：调谐模块找到与射频功率输出模块的匹配状态后，控制单元获取此时调谐模块的调谐状态；步骤3.4：控制单元判断用户是否设定解冻加热时间，若用户设定了解冻加热时间，按照用户设定时间执行解冻加热；若用户未设定解冻加热时间，则执行步骤3.5；步骤3.5：控制单元根据调谐模块的调谐状态计算解冻加热时间，并按计算时间执行解冻加热。优选地，所述步骤4包括如下步骤：步骤4.1：控制单元每隔一段时间记录一次反馈参数；步骤4.2：控制单元根据反馈参数中的反射系数的幅值和相位信息判断调谐模块与射频功率输出模块的匹配状态，若反射系数的幅值大于设定阈值，则调谐模块与射频功率输出模块的状态不匹配，继续执行步骤4.3；若反射系数的幅值不大于设定阈值，则调谐模块与射频功率输出模块的状态匹配，跳到步骤4.4继续执行；步骤4.3：控制单元控制调谐模块寻找与射频功率输出模块的匹配状态；步骤4.4：控制单元每隔一段时间计算一次反射系数的幅值或者相位的变化速率；步骤4.5：控制单元根据当前射频功率输出模块输出的平均功率区间，判定当前的反射系数的幅值或者相位的变化速率是否在设定正常范围之内，若反射系数的幅值或者相位的变化速率在设定正常范围之内，则跳到步骤4.8继续执行；若反射系数的幅值或者相位的变化速率不在设定正常范围之内，则继续执行步骤4.6；步骤4.6：控制单元根据反射系数的幅值大小、反射系数的幅值或者相位变化率以及待解冻加热物品信息，判定射频功率输出模块输出功率所属的平均功率区间；步骤4.7：控制单元根据射频功率输出模块输出功率所属的平均功率区间，调整解冻加热过程中的射频功率输出模块输出的峰值功率或者脉冲占空比及周期；步骤4.8：射频功率输出模块保持当前平均功率，继续执行解冻加热。优选地，所述步骤5中采用如下方法判断解冻是否完成：若用户设定了解冻加热时间，时间到则停止解冻加热；若用户未设定解冻加热时间，则：当达到了控制单元计算的解冻加热时间，则解冻完成，停止解冻；当匹配时刻时间隔达到了设定时间阈值，则解冻完成，停止解冻；当射频参数已经稳定，则解冻完成，停止解冻。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术结构简单合理，操作方便，能够通过闭环控制的方式实现对物品的解冻加热。2、本专利技术采用脉冲式的解冻加热方法，能够使得对食物的解冻更为均匀，同时不同食物采用脉冲方式解冻时，脉冲功率的占空比、峰值功率、脉冲周期等均能够调整，可以解决技术上很难实现的五花肉、整鸡等均匀解冻的问题。3、本专利技术采用峰值功率控制的解冻加热方法，能够有效改善食材的解冻加热效果，实现食材快速与均匀解冻加热的平衡折中。4、本专利技术采用闭环控制的解冻加热方法，能够有效提升食材解冻及加热的速度及均匀性。5、本专利技术采用智能停止的方法，传统微波炉方式解冻时，需要输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频脉冲解冻加热设备，其特征在于，包括射频功率输出模块、测量模块、电源模块、电调辐射装置、控制单元以及散热系统，所述电调辐射装置包括调谐模块、辐射组件以及辐射腔体；/n所述控制单元分别连接射频功率输出模块、测量模块以及调谐模块，电源模块分别连接射频功率输出模块、控制单元、调谐模块以及散热系统，射频功率输出模块连接测量模块，测量模块连接调谐模块，调谐模块连接辐射组件，辐射组件设置在辐射腔体内，所述散热系统能够对射频功率输出模块、电源模块以及调谐模块进行散热。/n

【技术特征摘要】
1.一种射频脉冲解冻加热设备，其特征在于，包括射频功率输出模块、测量模块、电源模块、电调辐射装置、控制单元以及散热系统，所述电调辐射装置包括调谐模块、辐射组件以及辐射腔体；
所述控制单元分别连接射频功率输出模块、测量模块以及调谐模块，电源模块分别连接射频功率输出模块、控制单元、调谐模块以及散热系统，射频功率输出模块连接测量模块，测量模块连接调谐模块，调谐模块连接辐射组件，辐射组件设置在辐射腔体内，所述散热系统能够对射频功率输出模块、电源模块以及调谐模块进行散热。


2.根据权利要求1所述的射频脉冲解冻加热设备，其特征在于，所述射频功率输出模块包括射频信号源、射频功放部分，射频功放将射频信号源产生的射频信号放大产生能够用于解冻及加热的射频振荡信号；所述射频功率模块输出的射频振荡信号的功率和频率均能够根据控制单元的信号进行调整；射频功放模块输出的射频振荡信号先经过测量模块的检测后再输出给电调辐射装置；射频功率输出模块能够将自身的温度信息反馈给控制单元。


3.根据权利要求1所述的射频脉冲解冻加热设备，其特征在于，所述测量模块能够检测射频功放模块输出端的射频参数并将射频参数反馈给控制单元，所述射频参数包括输入反射系数、前向功率以及反向功率。


4.根据权利要求1所述的射频脉冲解冻加热设备，其特征在于，所述电源模块能够将转换为的直流电压给射频功率输出模块、控制单元、调谐模块以及散热系统供电，同时还能够将电压、电流及温度信息反馈给控制单元。


5.根据权利要求1所述的射频脉冲解冻加热设备，其特征在于，所述调谐模块包括一个或多个无源器件，调谐模块通过控制单元控制调节实现与射频功率输出模块输出端的阻抗匹配状态；
所述辐射组件包含一个或者多个辐射单元，辐射组件能够将射频功率输出模块输出的射频振荡信号传递给辐射腔体内的物品；所述射频功率输出模块输出的射频振荡信号经过调谐模块后再能到达辐射组件。


6.根据权利要求1所述的射频脉冲解冻加热设备，其特征在于，所述控制单元能够对射频功率输出模块、测量模块以及调谐模块进行状态监测、数据分析和功能控制；所述控制单元还包括UI交互模块。


7.一种射频脉冲解冻加热设备的闭环控制方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的射频脉冲解冻加热设备，包括如下步骤：
步骤1：控制单元通过UI交互模块获取用户的输入信息或者默认状态信息；
步骤2：控制单元根据获取的信息计算输出射频脉冲功率大小、脉冲占空比及脉冲周期，并设定解冻加热流程；
步骤3：控制单元根据设备运行时调谐模块的状态计算解冻加热的时间并执行解冻加热；或者根据用户设定的时间执行解冻加热；
步骤4：控制单元根据设备运行时射频功率输出模块、测量模块、调谐模块以及电源模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷为民，虢超，史旭，
申请(专利权)人：上海点为智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31