使用rf輻射的物體加工狀態(tài)感測的制作方法
【專利摘要】一種用于在置于能量施加區(qū)域中的物體的加工期間施加RF能量來檢測該物體的加工狀態(tài)的方法可以包括在加工期間將RF能量施加到該物體上。該方法還可以包括接收計算出的RF反饋，該反饋與該物體的一種或多種加工狀態(tài)相關；以及在該加工期間監(jiān)測該計算出的RF反饋以檢測該物體的一種或多種加工狀態(tài)。
【專利說明】使用RF輻射的物體加工狀態(tài)感測
[0001]本申請要求于2011年8月31日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/529，361的優(yōu)先權權益，并且還要求于2012年3月19日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/612，961的優(yōu)先權權益，這兩個臨時申請全文結合在此。
【技術領域】
[0002]本申請涉及一種用于施加電磁能量的裝置和方法。更具體地說，但非排他地，所披露的實施例可以涉及一種用于在射頻范圍中施加電磁能量來確定或檢測正被加工的物體的加工狀態(tài)的裝置和方法。
【背景技術】
[0003]電磁(EM)波已經被用于各種應用中以將能量供應給物體。例如在射頻(RF)輻射的情況下，RF能量可以使用磁控管來供應，該磁控管典型地被調諧到一個單一頻率以便僅在該頻率供應RF能量。用于供應RF能量的常用裝置的示例為微波爐。典型的微波爐在或在約2.45GHz的一個單一頻率下供應RF能量。其他設備已經被用于加工物體。例如，常規(guī)的烤箱可以用于烹飪、加熱以及干燥物體。其他加工設備可以用于化學生產、產品制造、材料制造等領域。在這些領域或設備中的每一者中，可能存在監(jiān)測一個或多個過程的進展的需要。
本披露的幾個示例性方面的概述
[0004]本發(fā)明的一些示例性方面可以針對用于施加RF能量來檢測并且感測放置在一個能量施加區(qū)域中待加工(例如，待加熱)的一個物體的一種或多種加工狀態(tài)的方法和設備。物體可以通過施加多種類型的能量而被加工，例如對流加熱、紅外(IR)輻射(加熱)等。除了施加對流和/或IR加熱之外，也可以施加RF能量以與IR和/或對流加熱同時或替代IR和/或對流加熱加工物體。任選地，RF能量可以在IR和/或對流加熱之前和/或之后施加。在加工期間物體可能發(fā)生的變化可以被稱為物體的一種加工狀態(tài)。一個物體的多種加工狀態(tài)的一些示例可以包括:該物體的物理特性(例如，溫度、壓力、流率，相位等)、該物體的化學特性(例如，pH、化學成分等)，并且如果物體為一種食品，那么一個物體的加工狀態(tài)可以包括:該物體的烹飪和/或煮熟狀態(tài)(例如，解凍、發(fā)酵、完全烘焙/烹熟等)。在加工期間物體的變化可以影響介電行為以及該物體對RF能量施加的響應。任選地響應于一次RF能量施加，從能量施加區(qū)域接收的一個或多個RF反饋可能與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關。RF反饋可以在物體的加工期間被監(jiān)測以便檢測物體的一種或多種加工狀態(tài)。
[0005]在一些實施例中，用于施加RF能量來檢測一個物體的一種或多種加工狀態(tài)的一種設備可以被提供為一個附加裝置，該裝置可以被安裝在一個加工設備中(例如，它可以被安裝在烹飪烤箱中，例如:常規(guī)的微波(MW)爐、通過對流進行操作的一個烹飪烤箱，或用于將熱量施加到一個物體上的任何其他裝置；并且可以指示物體的烹飪狀態(tài))。該附加裝置可以在加工設備的制造場所進行安裝或可以在一個稍后的階段(例如，在購買之后)進行安裝。在一些實施例中，用于檢測一個物體的一種或多種加工狀態(tài)的一個附加裝置可以配備有一個或多個輻射元件?？商娲鼗蛄硗獾兀撗b置可以連接到安裝在加工設備中的一個或多個輻射元件或傳感器上并且可以使用元件或傳感器來接收RF反饋。
[0006]一些另外的實施例可以包括用于施加RF能量以在一種食品的烹飪期間檢測置于一個能量施加區(qū)域中的該食品的一個烹飪狀態(tài)的一種設備和方法。在烹飪期間，RF能量可以被施加到該食品上。烹飪該食品可以在一個烹飪設備中執(zhí)行，該烹飪設備諸如:一個烹飪烤箱、一個爐子、使用一個IR燈來加熱的一個烤箱、一個煎鍋、一個RF烤箱(例如，一個微波爐)或包括其烹飪設備中的兩者或更多者的一個設備。RF反饋可以(例如，通過一個控制器)從能量施加區(qū)域被接收。RF反饋可能與食品的一種或多種加工狀態(tài)相關，例如，溫度(例如，該項目是冷凍還是解凍、烘焙)、煮熟的程度、水分常數、烹飪狀態(tài)(發(fā)酵、烹熟、烘焙等)。RF反饋可以在烹飪過程期間被監(jiān)測以便任選地基于相關性檢測食品的加工狀態(tài)。在一些實施例中，一個計算出的RF反饋(下文將進行論述)可以在烹飪過程期間被監(jiān)測，以便任選地基于該計算出的RF反饋與食品的加工狀態(tài)之間的相關性來檢測食品的加工狀態(tài)。在一些實施例中，控制器可以根據接收到的RF反饋計算計算出的RF反饋。
[0007]一些示例性實施例可以包括用于施加RF能量以在一個物體的加工期間檢測置于一個能量施加區(qū)域中的該物體的一種加工狀態(tài)的一種設備和方法。在加工期間，RF能量可以在多個激勵設置(例如，如下文所論述的頻率、相位、振幅)處被施加到物體上。與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關的RF反饋或一個計算出的RF反饋可以被接收。在物體的加工期間，RF反饋或計算出的RF反饋可以被監(jiān)測以便任選地基于相關性檢測物體的加工狀態(tài)。
[0008]在一些實施例中，RF反饋可以包括一個計算出的RF反饋。計算出的RF反饋可以使用對從能量施加區(qū)域接收的一個原始RF反饋進行的數學運算來計算。用于施加RF能量來檢測置于一個能量施加區(qū)域中的一個物體的一種加工狀態(tài)的一種方法和設備可以包括在加工期間將RF能量施加到該物體上。響應于RF能量施加,原始RF反饋可以(例如,通過一個控制器)任選地從被配置成用于接收RF信號的一個檢測器中接收。一個計算出的RF反饋可以基于與原始RF反饋參數(例如，S參數、在一個或多個頻率處的DR值等)相關聯的至少兩個值進行計算。計算出的RF反饋可以與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關。計算出的RF反饋可以在加工期間被監(jiān)測以便檢測物體的一種或多種加工狀態(tài)。
[0009]本發(fā)明的一些示例性實施例披露了用于確定一個物體的一種加工狀態(tài)與RF反饋之間的相關性的一種方法和設備。確定相關性可以在物體的加工期間進行。對物體的一種或多種加工狀態(tài)的一個指示可以在物體的加工期間被接收。該指示可以從至少一個傳感器中接收和/或由一個用戶檢查并且從一個用戶界面中接收。RF能量可以被施加到一個能量施加區(qū)域中并且在物體的加工期間RF反饋可以從該能量施加區(qū)域中接收(響應于RF能量施加)。RF反饋與物體的一種或多種加工狀態(tài)之間的相關性可以(通過一個控制器)被確定。
[0010]一些其他示例性方法和設備可以包括施加RF能量以在一個物體的加工期間檢測置于一個能量施加區(qū)域中的該物體的一種加工狀態(tài)。在加工期間，任選地使用包括至少一個福射元件的一個RF能量施加單元,RF能量可以被施加到物體上,該RF能量施加單元被配置成用于將能量施加到物體上以便產生RF反饋。與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關的一個計算出的RF反饋可以通過至少一個控制器接收?？刂破骺梢赃M一步被配置成用于在加工期間監(jiān)測計算出的RF反饋以檢測物體的一種或多種加工狀態(tài)。任選地，計算出的RF反饋可以包括對兩個或更多個RF反饋的直接可測量值的數學運算的一個或多個結果。
[0011 ] 在一些實施例中，該方法(通過控制器執(zhí)行)可以進一步包括接收計算出的RF反饋與物體的加工狀態(tài)之間的相關性。相關性可以被用于檢測物體的一種或多種加工狀態(tài)。計算出的RF反饋與物體的加工狀態(tài)之間的相關性可以從與一個控制器相關聯的一個存儲器中接收?？刂破骺梢赃M一步被配置成用于在加工期間使RF能量施加到物體上。另外地或可替代地，計算出的RF反饋與物體的加工狀態(tài)之間的相關性可以從與該物體相關聯的一個機器可讀元件中接收并且可以進一步被用于確定該物體的一種或多種加工狀態(tài)。
[0012]在一些實施例中，加工物體可以包括將熱量從一個熱源施加到該物體上?？刂破骺梢砸鸷?或控制熱量施加。施加熱量可以包括使用對流熱源加熱物體。可替代地或另外地，熱量可以通過IR加熱進行施加。在一些實施例中，任選地除其他熱源(例如，IR、對流等)之外，RF能量也可以從一個RF源被施加到物體上以便加熱該物體。控制器可以被配置成用于引起RF能量在多個激勵設置處的施加?？刂破骺梢钥刂朴靡栽谝粋€第一功率電平下加熱物體的RF能量的施加并且控制用以在一個第二功率電平下接收計算出的RF反饋的RF能量的施加，這樣該第一功率電平高于該第二功率電平。任選地，施加RF能量以在每激勵設置的一個第一平均能量量值下加熱物體，并且在每激勵設置的一個第二平均能量量值下接收計算出的RF反饋，這樣每激勵設置的第一平均能量量值高于每激勵設置的第二平均能量量值。
[0013]在一些實施例中，物體的加工狀態(tài)可以與物體的相位相關聯以及/或者與物體的相位和/或物體的物理特性和/或物體的化學特性相關聯。在物體為一種食品的情況下，一種或多種加工狀態(tài)包括烹飪狀態(tài)，例如，煮熟的程度。
[0014]在一些實施例中，控制器可以基于物體的一個或多個檢測出的加工狀態(tài)進一步控制該物體的加工。當一種或多種加工狀態(tài)達到一個目標值時，控制器可以進一步終止物體的加工。
[0015]在一些實施例中，計算出的RF反饋可以從至少一個檢測器中接收，該檢測器被配置成用于檢測該計算出的RF反饋。另外地或可替代地，至少一個檢測器可以被配置成用于檢測RF反饋，并且計算出的RF反饋可以通過至少一個控制器基于該RF反饋的一個或多個值進行計算。在一些實施例中，檢測器可以與輻射元件相關聯。計算出的RF反饋可以包括物體的EM能量吸收性的一個指示?？刂破骺梢詮囊粋€RF反饋的一個或多個值中計算計算出的RF反饋。任選地,接收到的計算出的RF反饋可以包括對反射能量、I禹合能量、入射能量、S參數或輸入阻抗中的至少兩者的數學運算。
[0016]本發(fā)明的一些實施例可以包括一個顯示器并且其中至少一個控制器被配置成用于將一種或多種加工狀態(tài)的表示顯示在該顯示器上。顯示器可以包括被配置成用于顯示一種或多種加工狀態(tài)的一個視覺表示的一個視覺顯示器。另外地或可替代地，顯示器可以包括被配置成用于提供一種或多種加工狀態(tài)的一個音頻表示的一個音頻部件。
[0017]在一些實施例中，該設備可以進一步包括被配置成用于接收信息的一個界面。接收到的信息可以包括物體的加工狀態(tài)的一個指示。另外地或可替代地，該信息可以包括至少一個能量施加協(xié)議。在一些實施例中，信息可以被記錄在一個機器可讀元件上并且界面可以被配置成用于從該機器可讀元件中讀取信息。
[0018]本發(fā)明的一些其他方面可以涉及包括一個數據存儲部分的一個機器可讀元件，該數據存儲部分包括計算出的RF反饋的一個或多個存儲值，這些存儲值分別指示物體的一種加工狀態(tài)。任選地，一個或多個存儲值可以包括指示物體的EM能量吸收性指標的多個值。
[0019]本發(fā)明的一些示例性實施例可以包括用于加工置于能量施加區(qū)域中的物體的一種方法。該方法可以包括施加RF能量以接收計算出的RF反饋；在加工期間監(jiān)測計算出的RF反饋，其中計算出的RF反饋與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關；以及當計算出的RF反饋達到一個目標值時，終止物體的加工。加工物體可以包括施加熱量(例如，通過對流加熱或IR加熱)以加熱該物體。
[0020]本發(fā)明的一些方面可以涉及一種機器可讀元件，該機器可讀元件包括指示用于至少一個控制器的指令的數據以在一個能量施加區(qū)域控制與該機器可讀元件相關聯的一個物體的加工，這些指令可以被配置成用于使至少一個控制器:根據一個第一協(xié)議并且在從能量施加區(qū)域接收到的RF反饋滿足一個標準之前的一個第一時間段期間將能量施加到該能量施加區(qū)域；以及根據一個第二協(xié)議并且在從能量施加區(qū)域接收到的RF反饋滿足該標準之后的一個第二時間段期間將能量施加到該能量施加區(qū)域。
[0021]在一些實施例中，施加能量可以包括通過至少一個福射元件施加RF能量。另外地或可替代地，施加能量可以包括施加IR能量和/或施加對流加熱。
[0022]在一些實施例中，從能量施加區(qū)域中接收到的RF反饋可以提供物體的EM能量吸收性的一個指示。
[0023]在一些實施例中，指示指令的數據可以包括該標準；任選地該標準可以包括RF反饋的一個閾值。另外地或可替代地，指示指令的數據可以包括第一協(xié)議和第二協(xié)議中的至少一者。在一些實施例中，數據可以包括物體的一個身份并且任選地這些指令可以進一步被配置成用于使至少一個控制器根據該物體的身份選擇第一協(xié)議?？商娲兀@些指令可以被配置成用于使至少一個控制器根據所接收的RF反饋選擇第一協(xié)議。
[0024]在一些實施例中，指令可以進一步被配置成用于使至少一個控制器根據物體的一個初始加工狀態(tài)選擇第一協(xié)議。任選地，這些指令可以被配置成用于使至少一個控制器基于從能量施加區(qū)域中接收到的RF反饋來確定物體的初始加工狀態(tài)。
[0025]在一些實施例中，第二協(xié)議包括終止EM能量施加。任選地，第一協(xié)議和第二協(xié)議中的至少一者可以包括從多個激勵設置中選擇一個或多個激勵設置，并且在選定的一個或多個激勵設置和/或用于施加RF能量的參數下施加RF能量。在一些實施例中，第一協(xié)議和第二協(xié)議中的至少一者為一個默認協(xié)議并且其中指示指令的數據可以包括用以使用該默認協(xié)議的一個指令。
[0026]在一些實施例中，RF反饋與在M能量施加期間變化的物體的一種加工狀態(tài)相關。任選地,在EM能量施加期間變化的物體的加工狀態(tài)由以下幾者中的一者或多者來指示:溫度、水分、濕度、壓力、化學成分、體積、重量、顏色、煮熟程度、密度、味道或松脆性。
[0027]本發(fā)明的一些另外的方面可以涉及用于對用于加工位于一個能量施加區(qū)域中的一個物體的能量施加進行控制的一種方法和一種設備。一個控制器可以引起在從能量施加區(qū)域接收到的一個RF反饋可以滿足一個標準之前的一個第一時間段期間，根據一個第一協(xié)議對能量施加區(qū)域的能量施加，并且隨后引起在從存在物體的能量施加區(qū)域接收到的一個RF反饋滿足該標準之后的一個第二時間段期間，根據一個第二協(xié)議的能量施加。任選地，該標準可以包括RF反饋的一個閾值。
[0028]在一些實施例中，指示用于加工物體的指令的數據可以從與該物體相關聯的一個機器可讀元件中讀取，并且控制器可以根據這些指令進一步控制能量施加。在一些實施例中，指令可以包括第一協(xié)議和第二協(xié)議中的至少一者。第一協(xié)議和第二協(xié)議中的至少一者可以包括從多個激勵設置中選擇至少一個激勵設置，并且在所選定的至少一個激勵設置處施加RF能量。另外地或可替代地，第一協(xié)議和第二協(xié)議中的至少一者可以包括用于在多個激勵設置處施加RF能量的多個參數。在一些實施例中，第一協(xié)議和第二協(xié)議中的至少一者可以為一個默認協(xié)議并且其中指示指令的數據可以包括用以使用該默認方案的一個指令。
[0029]在一些實施例中，標準可以從機器可讀元件中讀取。
[0030]一些實施例可以進一步包括使從機器可讀元件中讀取的數據與存儲在一個存儲器中的信息相關聯。任選地，存儲器通過一個通信網絡是可訪問的。
[0031]在一些實施例中，RF反饋包括指示由物體可吸收的EM能量的一個值。
[0032]在一些實施例中，能量施加可以包括施加RF能量。另外地或可替代地,施加能量可以包括以下項中的至少一者:施加IR能量或施加對流加熱。
[0033]在一些實施例中，物體的一個初始加工狀態(tài)可以基于從能量施加區(qū)域中接收的RF反饋來確定。另外地，第一協(xié)議可以基于物體的確定初始加工狀態(tài)來選定?？商娲?，物體的初始加工狀態(tài)可以基于從機器可讀元件中讀取的數據來確定。
[0034]在一些實施例中，第二協(xié)議可以包括終止能量施加。
[0035]一些實施例可以包括識別物體。任選地，第一協(xié)議可以根據物體的身份來選定。
[0036]在一些實施例中，在EM能量施加期間變化的物體的一種加工狀態(tài)可以與RF反饋相關。在EM能量施加期間變化的物體的加工狀態(tài)可以由以下項中的一者或多者來指示:溫度、水分、濕度、壓力、化學成分、體積、重量、顏色、煮熟程度、密度、味道或松脆性。
[0037]本發(fā)明的一些其他實施例可以涉及一種機器可讀元件，該機器可讀元件將與在一個能量施加區(qū)域中待加工的一個物體相關聯，其中該機器可讀元件可以包括指示一個標準的數據，該標準用于通過至少一個輻射元件將RF能量施加從一個第一協(xié)議改變到一個第二協(xié)議。任選地，當與從能量施加區(qū)域中接收的RF反饋相關聯的一個值超過一個閾值時，標準可以被滿足。
[0038]接下來的附圖和詳細說明包含與本發(fā)明一致的許多替代的示例。所披露的每一個特征的概述超出了此概述部分的目的。為了本發(fā)明的示例性方面的更加詳細的描述，應該參考通過引用結合到此概述中的附圖、詳細說明，以及權利要求書。
附圖簡要說明
[0039]圖1A和IB包括根據本發(fā)明的一些示例性實施例的用于將RF能量施加到一個物體上的示例性設備的圖解表示；
[0040]圖2A到2B包括根據本發(fā)明的一些示例性實施例的諧振腔的圖解表示；
[0041]圖3A和3B包括根據本發(fā)明的一些實施例的用于基于RF反饋對向一個能量施加區(qū)域的能量施加進行控制的兩種方法的流程圖；
[0042]圖3C包括根據本發(fā)明的一些實施例的用于使一個物體的一種加工狀態(tài)與RF反饋相關并且用RF反饋記錄該物體的該加工狀態(tài)的一種方法的流程圖；
[0043]圖4包括根據本發(fā)明的一些實施例的用于基于一個標準控制用以加工一個物體的能量施加的一種方法的流程圖；
[0044]圖5包括根據本發(fā)明的一些實施例的在用于使RF反饋(平均DR)與一個香草蛋糕的烹飪狀態(tài)相關的一個烹飪實驗中所獲得的結果的圖形表示；
[0045]圖6A呈現了根據本發(fā)明的一些實施例的來自比薩餅解凍和烘焙實驗的結果；
[0046]圖6B表示根據本發(fā)明的一些實施例的用于一個解凍實驗中的一個解凍協(xié)議；
圖6C表示根據本發(fā)明的一些實施例的用于一個烘焙實驗中的一個烘焙協(xié)議；
圖7呈現了根據本發(fā)明的一些實施例的來自比薩餅烘焙實驗的結果；以及 圖8A和SB是根據本發(fā)明的一些實施例的可記錄元件的表示。
詳細說明
[0047]現將詳細參考本發(fā)明的示例性實施例，其示例被圖示在附圖中。當適當時，在整個附圖中相同的參考標號被用來指代相同或相似的零件。
[0048]在一個方面，所披露的實施例可以涉及用于施加EM能量的設備和方法。本文中所使用的術語“EM能量”包括在所有或部分EM頻譜中通過EM輻射可傳遞的能量，該EM頻譜包括但不限于，射頻(RF)、紅外線(IR)、近紅外線、可見光、紫外線等。在一個特定示例中，所施加的EM能量可以包括具有在IOOkm到Imm的自由空間中的一個波長的RF能量,該波長分別對應于一個3KHz到300GHz的頻率。在一些其他示例中，所施加的EM能量可以落在500MHz到1500MHz之間或700MHz到1200MHz之間或800MHz到IGHz之間的頻帶內。將能量施加在EM頻譜的RF部分中在此被稱為施加RF能量。例如，微波和超高頻(UHF)能量都在RF范圍內。在一些其他示例中，所施加的EM能量可以僅落在一個或多個工業(yè)、科學和醫(yī)用(ISM)頻帶內，例如在 433.05MHz 與 434.79MHz 之間、在 902MHz 與 928MHz 之間、在 2400MHz與2500MHz之間，和/或在5725MHz與5875MHz之間。盡管在此結合RF能量的施加描述示例，但這些描述僅提供用以說明本發(fā)明的幾個示例性原理，且并不意欲將本發(fā)明限制到EM頻譜的任何特定部分。
[0049]本發(fā)明的一些實施例可以涉及用于任選地通過將熱量從一個熱源施加到物體上來加工物體的設備和方法。可以施加熱量以解凍一個冷凍物體、以烹飪或烘焙一種食品、以加速一個化學反應、以干燥物體(例如，衣服)、以燒結零件(例如，粉末零件)，以固化聚合物等。熱量可以通過一個對流熱源來施加，該對流熱源包括(例如)一個加熱元件，諸如一個燈絲。另外地或可替代地，熱量可以從一個IR源施加，例如，一個IR燈。任選地，熱量可以從被配置成用于供應RF能量的一個RF源施加，例如，一個磁控管或一個固態(tài)功率放大器。在一些實施例中，兩種或更多種類型的熱源可以用于加工物體。兩種或更多種類型的熱源可以同時或按順序或以這兩種方式施加。例如，RF能量和對流加熱可以在部分或所有的時間內同時施加，在該時間內，施加能量以加工物體。在一些實施例中，不同的能量源可以交替或連續(xù)地施加。該施加不限于任何特定的熱源。
[0050]在一些實施例中，在一個物體的加工之前、期間和/或之后，可以施加RF能量以感測(也即，檢測、監(jiān)測等)該物體的一種或多種加工狀態(tài)。在一些實施例中，加工狀態(tài)可以通過監(jiān)測RF反饋來感測(檢測)。RF反饋可以響應于RF能量施加而被接收。用于感測一個物體的一種或多種加工狀態(tài)的RF能量施加設備被圖解呈現在圖1A和IB中。在一些實施例中，RF能量可以在加工之前被施加到物體103上，以便檢測并且確定物體103的初始狀態(tài)。(例如)RF能量可以在加工期間被施加到物體103上，以便監(jiān)測由于該物體的加工(例如，力口熱)而發(fā)生的物體的變化。此類變化的一些示例可以包括相位變化(例如,一個冷凍物體的解凍)、由于一種反應物溶液中的一個反應的進展而導致的pH變化、由于固化而導致的聚合物的聚合、蛋白質的變性(例如，在基于蛋的菜肴和糕點的烹飪以及肉的烹飪中)、不同的烹飪狀態(tài)(例如，生面團的烘焙)等。那些變化可以與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關聯。(例如)RF能量還可以在臨近加工結束或在加工結束時被施加，以便確定該過程是否應該被終止。
[0051]在一些實施例中，可以施加RF能量(例如，在設備100中)以使物體103的一種加工狀態(tài)(例如，通過至少一種加工狀態(tài)指示器指示)與在物體的加工期間從一個能量施加區(qū)域中接收的RF反饋相關。一種加工狀態(tài)指示器可以包括被配置成用于將關于物體的加工狀態(tài)的信息傳送給控制器的任何機構。例如，加工狀態(tài)指示器可以包括或為一個或多個傳感器，例如，一個溫度傳感器、一個濕度傳感器等，這些傳感器被配置成用于感測指示物體的加工狀態(tài)的一個或多個條件、屬性等。另外地或可替代地，加工狀態(tài)指示器可以包括或為一個用戶界面，該用戶界面被配置成用于從一個用戶接收物體的加工狀態(tài)的指示并且將此指示傳送給控制器。
[0052]加工狀態(tài)的指示可以通過在能量施加區(qū)域中提供的一個或多個傳感器而被感測或可以由一個用戶通過一個界面提供。一種加工狀態(tài)的指示可以包括在一個物體的加工之前、期間或之后以物體的定量(例如，溫度、壓力等)或非定量(例如，顏色、煮熟的程度、味道、烹飪狀態(tài)等)形式對該物體的一個物理或化學特性的任何測量。加工狀態(tài)的指示可以通過一個傳感器(例如，傳感器140)進行測量(感測)或可以通過一個用戶的檢查來確定。設備100可以進一步包括一個第一用戶界面(例如，界面160)，該界面被配置成用于從一個用戶處接收物體的加工狀態(tài)的一個指示。指示物體的加工狀態(tài)的定量變量的一些示例可以包括:溫度、濕度、壓力、流速、pH、化學成分、密度、重量、體積等。指示加工狀態(tài)的非定量可測量變量的一些示例可以包括:顏色、味道、烹飪狀態(tài)、煮熟程度等。此處使用的烹飪狀態(tài)可以指代在食品的任何形式的烹飪/加工(例如，焙烤、烘焙、煮沸、蒸煮、燒烤、慢烹、解凍、烤成褐色、生面團發(fā)面等)期間，關于一種食品可能出現的所希望的或不希望的一個物體的任何可能狀態(tài)。烹飪狀態(tài)的一些示例可以包括:生面團的烘焙結束、肉的慢烹或淀粉質蔬菜的烹飪中的軟化階段的開始和結束、酵母生面團的發(fā)面過程結束、不同烘焙產品的烤成褐色過程結束、不同肉的煮熟的程度，或任何其他類型的烹飪過程的程度等。
[0053]感測(也即，檢測、監(jiān)測等)一個物體的一個或多個工藝狀態(tài)可以通過將RF能量施加到一個能量施加區(qū)域(例如，區(qū)域102)中來執(zhí)行，以便從該物體中接收RF反饋。RF反饋可以與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關。用于使RF反饋與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關的方法330參考圖3C進行描述。相關性可以被記錄(例如)在與設備100相關聯的一個存儲器(例如，與控制器150相關聯的一個存儲器)上或被記錄在一個機器可讀元件(例如，一個條形碼)上。
[0054]此處所使用的RF反饋可以包括任何接收到的RF信號或基于一個或多個接收到的RF信號計算出的任何值，該RF反饋可以指示諧振腔和/或物體對在諧振腔中激勵的EM場的介電響應。RF反饋可以為激勵設置相關的并且可以包括(例如)隨著不同激勵設置變化的值。RF反饋可以包括原始RF反饋和計算出的RF反饋。原始RF反饋可以包括直接可測量參數，例如，輸入和輸出功率電平；場強；網絡參數，例如，諧振腔的散射(S)參數、導納(Y)參數、反射和傳輸系數、阻抗等。計算出的RF反饋可以包括對兩個或更多個直接可測量參數或值的任何數學運算的一個結果，例如，直接可測量參數之間的總和、乘積、比，和/或差值，直接可測量參數的或計算出的參數的耗散率值(DR)(如下文所論述)、平均數(例如，時間平均和/或激勵設置平均);直接可測量參數的或計算出的參數的導數(例如，時間導數和/或激勵設置導數)等。激勵設置的概念在下文被概括論述。
[0055]在一些實施例中，RF反饋可以響應于RF能量(也即，在RF范圍中的EM能量)施力口。RF能量可以被施加到至少部分被一個物體占據的一個能量施加區(qū)域。被施加以接收RF反饋的RF能量可以具有相對較低的能量量值，例如，具有一個低功率電平。此處所使用的低能量量值可以指代導致一個物體的極少加工或無加工，或者另外地，太低以至于不能提供一個所希望的加工程度的能量量值。例如，在一些實施例中，一個低能量量值可能不足以引起物體的至少一個可檢測加工狀態(tài)的變化(或一定程度的變化)。在一些實施例中，施加RF能量以加工(例如，加熱)物體可以在每激勵設置一個第一平均能量量值處進行并且施加RF能量以接收RF反饋可以在每激勵設置一個第二平均能量量值處進行，并且每激勵設置第一平均能量量值高于每激勵設置第二平均能量量值。
[0056]RF反饋可以包括響應于RF能量施加通過放置在能量施加區(qū)域中或其周圍的檢測器(例如，檢測器118，118a，128，138)或傳感器(例如，傳感器140)接收的信號。信號可以包括與RF能量施加相關聯的任何或所有直接可測量參數。能量可以被供應給至少一個福射元件(例如，圖1A和IB中圖示的元件110),并且響應于RF能量的施加，能量可以從能量施加區(qū)域被反射回到發(fā)射輻射元件。另外地或可替代地，能量可以被耦合到其他輻射元件上(例如，圖1A中圖示的元件111和圖1B中圖示的元件120和130)?？梢皂憫赗F能量施加而被接收的RF反饋的各種示例在下文進行論述。
[0057]在一些實施例中，物體的加工(例如，通過將能量施加到物體)可以基于所接收的RF反饋和/或檢測出的加工狀態(tài)而進行控制。例如，能量量值(例如，一個常規(guī)烹飪烤箱的溫度或一個微波爐中的功率電平)或能量施加的持續(xù)時間(例如，能量施加的時間的長度)可以基于所接收的RF反饋(例如，計算出的RF反饋)被確定。在一個示例性實施例中，計算出的RF反饋可以在一個常規(guī)烤箱中的熱量的施加期間(例如，在烘焙期間)被監(jiān)測。計算出的RF反饋可以在以一個第一溫度(例如，180°C)加熱食品期間被監(jiān)測，直到計算出的RF反饋指示食品已經被烹熟到一定的程度為止，在這之后，熱量施加可以被終止。
[0058]在一些實施例中，一個協(xié)議可以基于一個RF反饋(例如，計算出的RF反饋)來確定，在該協(xié)議中，能量被施加以加工物體。此處所使用的一個協(xié)議可以包括控制能量施加的參數中的一者或多者，例如，在一次對流加熱中加熱的溫度和持續(xù)時間(例如:在溫度T1下加熱S1秒，接著在溫度T2下加熱S2秒等)、IR加熱的功率和時間。當RF能量被施加以加工物體時，協(xié)議可以包括:設置RF能級(例如，功率電平和/或持續(xù)時間)和/或從多個激勵設置中選擇一個或多個激勵設置，并且在選定的激勵設置、根據RF反饋而變化的一個或多個能量施加的規(guī)則下施加RF能量等?？梢允褂靡粋€第一協(xié)議施加能量以加工一個物體(例如，溫度和時間可以被設置以烹飪一種食品)。RF反饋可以在能量施加期間被監(jiān)測，直到一個或多個RF反饋值達到指示物體的一個第一加工狀態(tài)(例如，食品被烹熟)的一個閾值(也即，一個第一標準)為止。在RF反饋值達到閾值之后，一個第二協(xié)議可以通過在較短的一段時間內使溫度升高(例如，到220°C)以將食品烤成褐色來施加。當被監(jiān)測的RF反饋指示出加工的一個或多個狀態(tài)(例如，一個第二狀態(tài))已經達到一個目標值或一個第二標準(例如，一個所希望的溫度、或一個所希望的煮熟程度，或一個目標pH等)時，加工(例如，加熱)可以被終止(也即，一個第三協(xié)議)。圖3A和圖3B中披露了用于基于RF反饋對向一個物體的能量施加進行控制的示例性方法300和310，并且圖4中披露了用于基于一個標準控制RF能量施加的示例性方法400。
[0059]在某些實施例中，RF能量可以被施加(例如，以感測一個物體的至少一種加工狀態(tài))在一個能量施加區(qū)域中。例如，RF能量可以被施加到能量施加區(qū)域中，諸如圖1A和IB圖示的能量施加區(qū)域102。如上文所指出，其他能量類型(例如，對流和/或IR)可以被施加到該區(qū)域以便加工物體。能量施加區(qū)域102可以包括任何諧振腔、空隙、位置、片區(qū)、或區(qū)域，其中可以施加能量以加工物體。在一些實施例中，RF能量可以被施加以感測和/或檢測物體的一種加工狀態(tài)。區(qū)域可以為中空的、或可以用液體、固體、氣體，或其組合填充或部分填充。僅作為舉例，能量施加區(qū)域102可以包括允許EM波的存在、傳播、和/或共振的一個外殼的內部、一個部分外殼的內部、開放空間、固體、或部分固體。區(qū)域102可以包括一個傳送帶或一個旋轉板。在一些實施例中，區(qū)域102可以包括或為一個諧振腔(例如:如圖2A中圖示的示例性諧振腔200)。
[0060]在某些實施例中，EM能量可以被施加以感測并且檢測放置在能量施加區(qū)域(例如，能量施加區(qū)域102)中的一個物體(例如，圖1A中的物體103)的一種加工狀態(tài)。如果一個物體的至少一個部分位于一個能量施加區(qū)域中或如果一個物體的某一部分接收所施加的EM輻射，那么該物體可以被認為在該能量施加區(qū)域中。EM能量可以被施加到其上以用于加工的物體的類型不限于一個特定形式的物體。取決于所披露的實施例利用的特定方法，一個物體可以包括液體、半液體、固體、半固體，或氣體。物體還可以包括在不同相位中的物質的復合物或混合物。因此，通過非限制性示例，術語“物體”可以涵蓋此類物質，如待解凍或烹熟的食物；待干燥的衣服或其他潮濕材料；待解凍的冷凍器官；待反應的化學品；待燃燒的燃料或其他可燃材料；待脫水的含水材料，待膨脹的氣體；待加熱、煮沸或蒸發(fā)的液體，或對于其需要施加(即使是名義上地)能量(例如，EM能量)的任何其他材料。
[0061]在一些實施例中，被施加到能量施加區(qū)域102的RF能量的一個部分可以被物體103吸收(耗散)。在一些實施例中，施加到能量施加區(qū)域102的EM能量的另一部分可以被不同的元件(例如，食物殘留、粒子殘留、與區(qū)域102相關聯的另外物體、結構)或在區(qū)域102中發(fā)現的或與能量施加區(qū)域102相關聯的任何其他EM能量吸收材料吸收。能量施加區(qū)域102還可以包括損耗成分，該損耗成分可能并非本身吸收數量可觀的EM能量，而是以另外的方式導致EM能量損耗。此類損耗成分可以包括，(例如)裂縫、接縫、接頭、門、諧振腔主體與一個門之間的界面，或與能量施加區(qū)域102相關聯的任何其他損耗機構。因此，在一些實施例中，區(qū)域中耗散的能量可以包括在物體103的至少一個部分中耗散的能量和在能量施加區(qū)域中的任何EM能量吸收成分以及與該區(qū)域相關聯的任何EM能量損耗成分。
[0062]示例性能量施加區(qū)域102可以包括能量被施加的位置:一個烤箱(例如，一個烹飪烤箱)、腔室、儲罐、干燥器、解凍器、脫水器、反應器、發(fā)動機、化學或生物加工設備、管道(例如，燃料管道)、熔爐、焚化爐、材料塑形或形成設備、傳送機、燃燒區(qū)域、過濾器、冷卻器，冷凍器等。在一些實施例中，能量施加區(qū)域可以為自動售貨機的一部分，在該自動售貨機中，物體一旦被購買就會進行加工。[0063]圖1A和IB包括用于(例如在物體的加工期間)將RF能量施加到置于區(qū)域102中的一個物體上(例如，以便檢測物體的一種或多種加工狀態(tài))的一個設備100的圖解表示。RF能量可以包括在RF范圍中的頻率處施加的EM能量。設備100可以包括被配置成用于將RF能量施加到能量施加區(qū)域102的至少一個福射元件110。福射元件110可以包括被設計或配置成用于傳輸(發(fā)射)RF能量的任何元件、系統(tǒng)、元件的陣列等。例如，輻射元件110可以包括:任何組合或數量的任何天線、天線的一個陣列、一個RF供給系統(tǒng)、一個波導、一個慢波天線、一個貼片天線、倒F天線等。在當前所披露的實施例中，可以提供超過一個天線和/或多個輻射元件(例如，天線)(例如，圖1A中圖示的輻射元件110和111或圖1B中圖示的輻射元件110，120和130)。能量施加區(qū)域102可以包括具有界定表面的一個外殼。輻射元件可以定位在界定區(qū)域102的表面中的一者或多者上(例如，諧振腔壁)。例如，輻射元件110和130可以定位在能量施加區(qū)域102的兩個不同(例如，相對的)表面上。在一些實施例中，輻射元件中的一者或多者可以定位在區(qū)域102內部(例如，元件130)或部分定位在區(qū)域102內部(例如，元件110和111)。另外地或可替代地，一個輻射元件可以定位在能量施加區(qū)域外部(例如，元件120)。福射元件中的一者或多者(例如,元件130)可以靠近物體103、與該物體接觸、在該物體附近或甚至嵌入該物體中(例如，當該物體包括一種液體、或一個過濾器時，例如，圖2A中圖示的輻射元件204c)。基于一個特定的應用(例如，基于一個所希望的目標效果)，每一個輻射元件的定向、類型、尺寸和/或配置可以是不同的或相同的。每一個輻射元件可以被定位、調節(jié)、和/或定向成用于沿著一個相同方向、或各種不同方向發(fā)射EM波。此外，每一個輻射元件的位置、定向、和配置可以在將能量施加到物體之前進行預先確定?？商娲鼗蛄硗獾兀谠O備的操作過程中和/或在能量施加的回合/周期之間，每一個輻射元件的位置、定向、和/或配置可以(例如)通過使用一個控制器(例如，控制器150)進行動態(tài)調節(jié)。任何結構或配置的輻射元件可以與所披露的實施例一起使用。
[0064]如圖1A中所示,設備100可以包括用于將RF能量發(fā)射到能量施加區(qū)域102的至少一個輻射元件110，以及可以被配置成用于從能量施加區(qū)域102中接收EM能量的至少一個輻射元件111。取決于一個特定應用或配置，一個輻射元件可以充當一個發(fā)射器、一個接收器、或這兩者。當一個福射元件充當來自一個能量施加區(qū)域的RF能量(例如,接收到的反射和/或耦合EM波)的一個接收器時，該輻射元件從能量施加區(qū)域中或從其他輻射元件中接收RF能量。在一些實施例中，輻射元件110可以充當發(fā)射器和接收器。
[0065]本發(fā)明的一些方面可以涉及檢測、測量、監(jiān)測或感測:從輻射元件發(fā)射到能量施加區(qū)域102中的RF能量、被供應到發(fā)射福射元件中的RF能量、或通過福射元件(例如，元件110和111)從能量施加區(qū)域接收到的RF能量，以便檢測物體的一種或多種加工狀態(tài)。被配置成用于測量和/或檢測和/或計算發(fā)射和/或接收(例如，反射或耦合)的RF能量的不同RF反饋的一個檢測器可以與至少一個輻射元件相關聯。在一些實施例中，檢測器可以包括與一個輻射元件相關聯或連接到該輻射元件上的一個定向耦合器。檢測器可以檢測和/或測量關于發(fā)射和/或接收的RF能量的RF反饋(例如，原始RF反饋)。原始RF反饋可以與物體的一種或多種加工狀態(tài)相關聯。原始RF反饋可以包括RF發(fā)射的所有可檢測參數，例如:功率、頻率、能量、電流、電壓、發(fā)射間的相位等。例如，圖1A中圖示的檢測器118可以與輻射元件110和111相關聯。(例如)，響應于來自元件110的RF能量發(fā)射，檢測器118可以被配置成用于測量或檢測關于元件111的一個或多個參數。在一些實施例中，檢測器118可以被配置成用于檢測所接收到的從區(qū)域102 (例如，反射回)到元件110的RF能量的參數，該RF能量作為來自元件110的RF能量發(fā)射的結果。檢測器118還可以包括測量在輻射元件110和111的端口處的電壓和電流的合適類型的電路或裝置。在一些實施例中，檢測器118可以包括一個定向耦合器，該定向耦合器被配置成用于在輻射元件充當發(fā)射器時使信號能夠從RF源(例如，源112)流動到輻射元件，并且在輻射元件充當接收器時使信號能夠從輻射元件流動到檢測器。檢測器118可以進一步包括一個控制器，該控制器被配置成用于執(zhí)行原始RF反饋的數學運算以接收(獲得)一個計算出的RF反饋?？商娲鼗蛄硗獾兀嬎愠龅腞F反饋可以通過控制器150計算并且檢測器可以將原始RF反饋發(fā)送到控制器150以用于進一步運算。
[0066]在一些實施例中，檢測器118可以與兩個元件(例如，元件110和111)相關聯。在一些實施例中，每一個元件可以與一個檢測器相關聯。例如，元件110、120和130可以與圖1B中圖示的檢測器118a、128和138相關聯。檢測器118a、128和138可以被配置成用于檢測發(fā)射的和從區(qū)域102中接收的RF能量的RF能量參數。例如，RF能量可以從元件110發(fā)射到區(qū)域102中。其結果是，RF能量的一部分可以被物體103吸收或耗散在該物體中，并且另一部分可以從區(qū)域102被反射回或耦合并且通過元件110、120和130接收。
[0067]與一些披露的實施例一致，RF能量可以從RF源112供應到一個或多個發(fā)射輻射元件中。從RF源112供應到發(fā)射輻射元件(例如，元件110)的能量可以被稱為供應能量并且被表不為SE。
[0068]供應的RF能量中的一些能量可以被物體(例如，物體103)吸收。能量的此部分可以被稱為吸收能量或耗散能量并且被表示為AE。
[0069]供應的RF能量的一部分可以被反射回發(fā)射元件(例如,元件110)。能量的此部分可以被稱為反射能量并且被表示為RE。反射能量可以在輻射元件與能量施加區(qū)域之間的界面處被反射。可替代地或另外地，反射能量可以包括從能量施加區(qū)域中被反射的能量(例如，由于阻抗失配)，例如，從物體中或從界定區(qū)域的一個壁中等。
[0070]供應的能量的其他部分可以被耦合到其他輻射元件或能量施加區(qū)域中的傳感器上(例如，接收輻射元件(例如，元件111)、另一發(fā)射輻射元件(例如，120和130)、一個傳感器(例如，傳感器140))并且可以被稱為耦合能量并且被表示為CE。
[0071]在一些實施例中，供應的RF能量(SE)可以包括被反射(RE)回發(fā)射輻射元件的、被吸收(AE)在物體中的、以及被耦合(CE)到其他輻射元件中的一者或多者上的能量。等式(I)可以表不量SE、RE、AEjP CE之間的一個關系，該關系如下:
[0072](1)SE=RE+AE+CE
[0073]供應給一個輻射元件的能量量值與反射回該輻射元件的能量量值之間的差值可以被稱為傳遞能量并且可以被表不為DE。一個或多個檢測器(例如,檢測器118,118a, 128和138)可以被配置成用于檢測并且測量供應、反射、和耦合的能量值，并且一個控制器(例如，控制器150)可以被配置成用于(例如)基于等式(I)確定傳遞和/或吸收的能量量值。這可以產生以下等式:
[0074](2a) AE=SE- (RE+CE)
[0075](2b) DE=SE-RE
[0076](2c) DE=AE+CE[0077]設備100可以進一步包括用于將RF能量供應給輻射元件的一個源。例如，源112可以將RF能量供應給發(fā)射元件110、源122可以將RF能量供應給發(fā)射元件120、并且源132可以將RF能量供應給發(fā)射元件130。
[0078]根據本發(fā)明的一些實施例，一種設備或方法可以涉及被配置成用于將RF能量供應到能量施加區(qū)域的至少一個源的使用。一個源可以包括可能適合于產生并且供應RF能量的任何部件。例如,源112可以包括一個RF電源(例如，電源113)。在又另一示例中，源可以包括一個以上電源(例如，113，123和133)。每一個電源可以被配置成用于產生攜帶EM能量的EM波。例如，電源113 (或123或133)可以包括被配置成用于在一個預定波長或頻率處產生高功率微波的一個磁控管。可替代地或另外地，電源113 (或123或133)可以包括被配置成用于產生具有一個可控制頻率的AC波形(例如，AC電壓或電流)的一個半導體振蕩器，例如，一個壓控振蕩器。頻率可以被控制為恒定的或被控制以發(fā)生變化。AC波形可以包括正弦波、方波、脈沖波、三角形波、或具有交替極性的另一類型的波形?？商娲鼗蛄硗獾?，RF能量的一個源可以包括任何其他電源，例如，EM場發(fā)生器、EM通量發(fā)生器、或用于產生振動電子的任何機構。源可以包括一個固態(tài)放大器。
[0079]與一些實施例一致，RF能量可以采用在預定波長或頻率處的傳播RF波的形式(也被稱為RF輻射)供應到能量施加區(qū)域。此處所使用的傳播RF波可以包括諧振波、行波、消逝波、以及以任何其他方式行進通過一個媒介的波。RF輻射攜帶可以被傳遞到物質(或耗散到物質中)的能量，其中RF輻射與該物質進行交互。
[0080]在一些實施例中，源(例如，源112，122或132)可以進一步包括至少一個調制器(例如，調制器115，125或135)和/或至少一個放大器(例如，放大器116，126或136)。調制器可以包括一個相位調制器、一個頻率調制器、一個振幅調制器、一個振蕩器或被配置成用于對供應給輻射元件的RF能量的至少一個方面進行調制的任何其他調制器。放大器可以包括被配置成用于改變(例如，放大)由電源供應的RF波的振幅的任何裝置。應指出，源(例如，源112，122或132)可以根據具體實施例的要求包括僅一個部件或一個以上部件或部件的任何組合。電源、調制器、和/或放大器可以各自由一個控制器(例如，控制器150)進行控制，這將在下文更加詳細地進行論述。
[0081]設備100可以進一步包括至少一個傳感器，諸如傳感器140。傳感器140可以被安裝在能量施加區(qū)域102中或周圍。在一些實施例中，傳感器140可以構成一個示例性加工狀態(tài)指示器。根據本發(fā)明的一些實施例，傳感器140可以被配置成用于檢測和/或測量RF反饋。例如，傳感器140可以被配置成用于監(jiān)測在能量施加區(qū)域中激勵的EM場的強度。另外地或可替代地，傳感器140可以被配置成用于檢測和/或測量其他信號或指示物體的一種或多種加工狀態(tài)或能量施加區(qū)域的反饋。例如，傳感器140可以包括被配置成用于測量與物體和/或能量施加區(qū)域相關聯的溫度的一個溫度計(例如，一個熱電偶或一個IR傳感器)。傳感器140可以包括一個濕度傳感器、一個壓力傳感器(例如，一個氣壓計)、被配置成用于測量一種溶液的PH值的一個pH傳感器(例如，當物體包括液體時)、一個流量計等。傳感器140可以被配置成用于測量物體的至少一部分的重量(例如，一個天平)。傳感器140可以被配置成用于測量物體或能量施加區(qū)域的任何可檢測和可測量特性(例如，加工狀態(tài)的一個指示器)。傳感器140可以被配置成用于將反饋信號發(fā)送到控制器150。在一些實施例中，可以提供兩個或更多個傳感器140。兩個或更多個傳感器140可以包括一個或多個不同類型或相同類型的傳感器(例如，可以提供一個溫度傳感器、用于檢測溫度的光纖、一個重量傳感器等)。本發(fā)明的一些方面可以涉及(例如)通過控制器150使指示物體103的加工狀態(tài)的在傳感器140處檢測出的信號與通過檢測器118、118a、128和/或138感測、監(jiān)測或檢測出的、與從傳感器140接收的信號并行或除該信號之外的RF反饋相關。
[0082]在一些實施例中，設備100可以包括一個控制器(例如，控制器150)?？刂破?50可以與處理器的一部分重合或可以為處理器的一部分。此處所使用的術語“處理器”可以包括對一個或多個輸入執(zhí)行一個邏輯運算的一個電路。例如，此種處理器可以包括一個或多個集成電路、微芯片、微控制器、微處理器、一個中央處理單元(CPU)的所有或一部分、圖形處理單元(GPU)、數字信號處理器(DSP)、現場可編程門陣列(FPGA)或適合于執(zhí)行指令或執(zhí)行邏輯運算的其他電路。
[0083]通過控制器執(zhí)行的指令(例如，一個或多個腳本或能量協(xié)議)可以(例如)被預加載進入與控制器集成或嵌入到控制器中的一個存儲器單元，或可以被存儲在一個單獨的存儲器單元中，諸如一個RAM、一個ROM、一個硬盤、一個光盤、一個磁性媒介、一個快閃存儲器、其他永久性、固定、或易失性存儲器，或能夠存儲用于控制器的指令的任何其他機構。單獨的存儲器單元可以是或不是控制器的一部分。控制器可以被定制用于一個特定的用途、或可以被配置成用于通用用途并且可以通過執(zhí)行不同的軟件來執(zhí)行不同的功能。
[0084]如果采用一個以上的控制器或處理器，那么所有控制器或處理器可能具有相似的構造，或它們可能具有彼此以電氣方式連接或斷開的不同構造。它們可以為單獨的電路或被集成在一個單個電路中。當使用一個以上的控制器或處理器時，它們可以被配置成用于獨立地或合作地操作。它們可以以電氣方式、磁性方式、光學方式、聲學方式、機械方式或通過準許它們交互的其他方式進行耦合。
[0085]根據本發(fā)明的一些實施例的一個設備可以包括一個或多個RF能量施加單元，例如圖1A和IB中圖示的單元119和119a。一個能量施加單元(例如,單元119a)可以包括一個或多個輻射元件(例如，元件110，120和130)，以及將RF能量供應給輻射元件的一個RF能量源。在一些實施例中，RF能量施加單元119a可以包括兩個或更多個同步RF能量源,例如，源112、122和132，這些能量源可以通過(例如，通過控制器150)進行控制以將具有一個共同頻率、在一個受控制的相位差處、在一個受控制的振幅差處等的信號供應給輻射元件。在一些實施例中，單元119a可以包括兩個或更多個非同步RF能量源。在一些實施例中，連續(xù)地或在非重疊或部分重疊的時間段期間從RF能量施加單元中的一者或多者中施加能量的作用可以導致大體上與同時從RF能量施加單元中的一者或多者或所有中施加能量的作用相同。與本發(fā)明一致的實施例可以包括一個或多個能量施加單元。
[0086]根據一些實施例的一個RF能量施加單元可以在兩個或更多個不同激勵設置處施加能量。在不同激勵設置處施加能量可以導致在能量施加區(qū)域102中不同場圖的激勵。激勵設置(ES)可以在可以影響場圖的參數的一個或多個值上不同于彼此并且可以由控制器150控制。此種參數在此被稱為一個可控制場影響參數(c-FAP)。在一些實施例中，對于每一個c-FAP可以選定一個值，并且激勵設置可以通過所選定的值界定。改變即使一個c-FAP的一個選定值也可以改變激勵設置，這進而可以改變在能量施加區(qū)域中激勵的場圖。
[0087]在一些情況下，改變c-FAP的值可能引起在產生的場圖中的顯著變化。然而，在其他情況下，改變c-FAP的值可能產生在產生的場圖中的極小變化或不產生變化(例如，如果c-FAP的兩個值之間的變化較小)。
[0088]為了獲得一個激勵設置的心理意象以及它可以進行設置的方法，人們可以設想根據本發(fā)明的一些實施例的一個RF能量施加單元受到一個交換臺的控制。交換臺可以包括一組旋鈕、刻度盤、開關、或各自用于確定一個c-FAP的值(或選擇用于一個c-FAP的一個值)的其他值選擇器。從一個激勵設置切換到另一激勵設置可以通過操縱值選擇器的一者(或多者)以選擇一個不同的值來實現。所有值選擇器的位置共同地(例如，所有旋鈕、刻度盤和開關的位置共同地)可以界定一個單個激勵設置。盡管此心理意象可能是有用的，但實際上，一個RF能量施加單元可以由一個控制器進行控制，該控制器可以通過使用微動開關、晶體管、電子電路系統(tǒng)、以及其他值選擇器來設置可供使用的c-FAP的值，這些值選擇器可能看起來與旋鈕和刻度盤不一樣。
[0089]在一個特定的激勵設置處施加能量可以在能量施加區(qū)域102中激勵一個EM場。為簡潔起見，此EM場可以被稱為一個激勵。因此，每一個激勵設置可以對應于一個激勵，并且對一個激勵設置的供應、接收、吸收、泄漏等的提及可以指代對應激勵的供應、接收、吸收、泄漏等。因此，例如，一個給定的激勵或激勵設置被吸收在物體中這一表述可以意味著通過能量施加單元(例如，單元119)在給定的激勵設置處激勵的一個EM場產生被吸收在物體中的能量。
[0090]不同的設備可能能夠控制不同的場影響參數。例如，在一些實施例中，控制器150可以控制由能量施加單元119施加到能量施加區(qū)域102的一個EM波的頻率。在此類實施例中，頻率可以作為一個可控制場影響參數(c-FAP)。在一個示例中，控制器150可以控制頻率以使其具有兩個或更多個值中的任一者，例如800MHz、800.5MHz等。通過控制頻率并且從一個頻率值變化到另一頻率值，激勵設置可以被改變，這進而可以改變在能量施加區(qū)域中激勵的場圖。
[0091]在另一示例中，一個能量施加單元(例如，單元119a)可以包括以一個可控制的相位差發(fā)射輻射的兩個輻射元件(例如，元件110，120和130)。相位差可以由控制器150控制以具有兩個或更多個值，例如，0°、90°、180°或270°。通過兩個輻射元件發(fā)射的EM場之間的相位差可以作為一個c-FAP可用于包括能量施加單元的設備。
[0092]在另一示例中，兩個輻射元件發(fā)射相同頻率的EM場所處的強度之間的差值可以被控制，并且因此可以作為一個c-FAP。
[0093]在另一示例中，一個能量施加區(qū)域(例如，區(qū)域102)可以包括一個或多個導電元件(例如，棒)，這些元件中的每一者可以(例如)由控制器150控制以處于一個寄生狀態(tài)或處于一個連接狀態(tài)。每一個棒的狀態(tài)的值(也即，寄生或連接)可以影響在能量施加區(qū)域中激勵的EM場圖。在具有此類棒的設備中，每一個棒的狀態(tài)可以構成一個c-FAP。
[0094]在另一示例中，一個能量施加區(qū)域可以包括一個可磁化元件(例如,在能量施加區(qū)域的一個壁處)和靠近該可磁化元件的一個電磁體?？纱呕碗姶朋w可以經安排以使得在能量施加區(qū)域中激勵的一個場圖可以受在該電磁體中流動的電流的影響。在一些實施例中，控制器150可以被配置成用于控制在電磁體中的電流的值(例如，1mA、20mA、500mA等)。電流的值可以作為一個c-FAP。
[0095]在另一示例中，圖1B中圖示的能量施加單元119a可以包括多個輻射元件110、120和130，并且每一個輻射元件可以被接通或斷開。在此類實施例中，每一個輻射元件的狀態(tài)(也即，接通或斷開)可以作為一個c-FAP。另外地，或可替代地，接通的輻射元件的總數目可以構成一個c-FAP。
[0096]在一些實施例中可以充當可控制場影響參數的參數的其他示例可以包括一個輻射元件的位置、一個輻射元件的定向、諧振腔尺寸、或任何其他可控制參數，該其他可控制參數的值可以在RF能量施加到區(qū)域之后影響在能量施加區(qū)域中激勵的場圖。
[0097]被配置成用于控制僅一個單個c-FAP的多個設備的激勵設置(ES)可以被稱為一維激勵設置?？刂贫鄠€c-FAP的一個設備的一個激勵設置可以被稱為多維激勵設置。一般來說，可用于一個設備的c-FAP的數目確定可用于該設備的激勵設置的一個維度?？梢杂梢粋€設備激勵的所有激勵的集合(或可用于一個設備的所有激勵設置的集合)可以被稱為該裝置的激勵空間。一個設備的一個激勵空間的維度可以與可用于該設備的每一個激勵設置的維度相同。
[0098]在一些實施例中，一個RF能量施加單元可以由一個控制器(例如，控制器150)控制，該控制器被配置成用于基于一個RF反饋控制RF能量施加。
[0099]因此，在一些實施例中，當施加RF能量以加熱物體以及以感測物體的一種加工狀態(tài)時，RF能量施加可以被控制，從而使在一個給定的激勵設置處的能量施加的一個或多個方面(例如，能量量值、施加能量所在的功率電平、施加能量的持續(xù)時間等)可以取決于對于相同激勵、對于一個不同激勵、或在多個激勵上接收到的RF反饋。在這些實施例處，RF能量可以以足以加工物體的數量，也即，以足以導致物體的至少一部分的至少一個特性(例如，一種加工狀態(tài))變化(例如，升高物體的至少一部分的溫度)的數量被施加。在一些實施例中，施加RF能量以加工(例如，加熱)物體可以在一個第一功率電平(例如，一個腳本)處進行，并且出于產生(接收)RF反饋的目的施加RF能量可以在一個第二功率電平處進行。在一些實施例中，第一功率電平高于第二功率電平。在一些實施例中，被施加以加熱物體的RF能量可以處于每激勵設置一個第一平均能量量值處，并且被施加以接收RF反饋的RF能量可以處于每激勵設置一個第二平均能量量值處，并且每激勵設置第一平均能量量值高于每激勵設置第二平均能量量值。
[0100]控制器可以被配置成用于從可用于設備的所有激勵設置中選擇一小組激勵設置(或至少一個激勵設置)，以便將RF能量施加到區(qū)域102。控制器150可以基于在每一個激勵設置處或在一個或多個激勵設置處接收到的RF反饋而選擇一小組激勵設置。
[0101 ] 在一些實施例中，當RF能量被施加以加工物體時，控制器可以被配置成用于(例如)基于RF反饋確定將在每一個激勵設置處施加的RF能量量值(例如，使RF能量量值與激勵設置中的每一者相關聯)。在某些實施例中，控制器可以被配置成用于根據RF反饋的至少一部分確定在多個激勵設置中的每一者處的一個吸收性指標(或簡單地說，Al)，在這些激勵設置中，能量被施加到區(qū)域中。控制器可以被配置成用于基于在對應的激勵設置處的Al值使RF能量量值與可用于一個設備的激勵設置中的每一者相關聯。規(guī)則可以被包括在用于施加RF能量以加工一個物體的一個或多個腳本中，在該規(guī)則中，控制器可以基于RF反饋(例如，Al)引起將RF能量施加到能量施加區(qū)域。例如，一個腳本或一個規(guī)則可以包括不將RF能量供應給與特定Al值相關聯的激勵設置的一個決定，例如，可能具有低于一個最小閾值和/或高于一個最大閾值的Al值的那些激勵設置。在其他示例中，腳本或規(guī)則可以包括，使相同數量的RF能量與同不同Al值(例如，與在一定范圍中的值)相關聯的激勵設置相關聯。另外地或可替代地，根據另一腳本，控制器可以使不同數量的RF能量與同不同Al值相關聯的激勵設置相關聯。在一些實施例中，基于Al值和/或其他RF反饋的其他規(guī)則或腳本可以通過控制器進行利用以確定將被施加用于加工物體的RF能量的數量。
[0102]將RF能量施加到區(qū)域，以便檢測物體的一種加工狀態(tài)和/或加熱物體，可以通過一次掃描來進行，并且在掃描期間RF反饋可以被接收并且與不同的激勵設置相關聯。此處所使用的一次掃描可以包括(例如)在一個以上激勵設置處隨時間推移施加施加。例如，一次掃描可以包括在一個或多個連續(xù)激勵設置組中的多個激勵設置處按順序施加能量；在一個以上非連續(xù)的激勵設置組中的多個激勵設置處按順序施加能量；在分開的非連續(xù)的激勵設置處按順序施加能量；和/或施加具有一個所希望的激勵設置/功率光譜含量的合成脈沖(例如，一個及時的合成脈沖)。激勵設置組可以是連續(xù)的或非連續(xù)的。因此，在一個激勵設置掃描過程期間，一個或多個控制器可以調節(jié)從一個源(例如，源112)供應到一個或多個輻射元件的能量，以便在不同的激勵設置處將RF能量按順序地施加到區(qū)域102中(例如，通過從一個c-FAP切換到另一個c-FAP)并且以便從與每一個激勵設置相關聯的區(qū)域102中接收RF反饋。
[0103]在掃描過程期間，控制器150可以接收指示在輻射元件110、120和130處反射和/或耦合的能量的原始RF反饋。隨后控制器150可以基于所接收的信息確定在多個激勵設置中的每一者處通過物體103的一個吸收性指標(Al)(也即，一個計算出的RF反饋)。與一些披露的實施例一致，一個吸收性指標(Al)可以包括與多個激勵設置中的每一者相關聯的一個耗散率(DR)。此處所提及的與一個發(fā)射輻射元件相關聯的一個DR (或吸收效率或功率效率)可以被定義為由物體103吸收的EM能量與通過發(fā)射輻射元件供應到能量施加區(qū)域中的EM能量之間的比。在一些實施例中，一個DR可以被定義為由物體103吸收的EM能量(‘AE’ )與通過發(fā)射輻射元件傳遞的EM能量(‘DE’ )之間的比。計算出的RF反饋(例如，DR)的一些示例在下文給出。
[0104]在一些實施例中，與一個發(fā)射輻射元件(例如，元件110)相關聯的一個DR可以使用等式(3)進行計算:
[0105](3) DR=AE/SE
[0106]其中SE為由源112供應給發(fā)射輻射元件110的能量并且AE為(例如)物體103中吸收的能量。SE和AE兩者都可以通過由功率檢測器(例如，檢測器118，118a，128或138)檢測出的功率經過一段時間的積分來計算。對于t=ti，其中ti可以為某一時間中的任何時亥IJ，在該時間期間，能量被施加到能量施加區(qū)域中，等式(4)可以具有以下形式:
[0107]⑷DR=Pa/Ps;
[0108]其中Pa為吸收的功率且Ps為從RF源供應的功率。Pa可以使用等式(5)來求值:
[0109](5)PA=Ps-P0Ut ；
[0110]其中Prat指代由在能量施加區(qū)域中和周圍的所有檢測器檢測出的功率(在第i個檢測器中表示為Pdeteet (i))(例如，輻射元件120和130充當接收輻射元件)，當Ps在一定的激勵設置處從RF源112供應到輻射元件110時，見等式(6):
[0111](6) Pout= Σ PdetectQ)
[0112]如果僅有的可供使用的檢測器是與輻射元件相關聯的檢測器(例如，對應地與輻射元件120和130相關聯的檢測器128和138)，那么DR可以使用三個檢測出的功率參數Ps、Pr和匕進行計算并且等式(6 )可以具有等式(7 )的形式:
[0113](7) DR= (Ps-Pe-Pc) /Ps
[0114]其中Ps表示供應給發(fā)射輻射元件110的RF功率、Pe表示反射/返回到發(fā)射輻射元件Iio的EM能量和/或功率、并且P。表示稱合到充當接收元件的其他福射元件(例如，120和130)上的EM能量。DR可以為O與I之間的一個值，并且因此可以由一個百分比數
子表不O
[0115]例如，與被設計用于三個輻射元件110、120、和130的一個實施例一致，控制器150
可以被配置成用于基于所測量的功率和/或在掃描期間的能量信息來確定原始RF反饋參數，諸如輸入反射系數Sn、S22、和S33,以及轉換系數S12、S21, S13、S31 > S23、和S32。因此，對應于輻射元件I的計算出的RF參數(DR)可以基于上述原始RF反饋參數(例如，反射和傳輸系數(a/k/a S參數))根據等式(8)進行計算:
[0116](8) DR1=1- (ISnI2+IS12I2+IS13I2)
[0117]如等式(8)中所示，在不同的輻射元件處DR可以是不同的。因此，在一些實施例中，供應給一個特定輻射元件的能量量值可以基于與該特定輻射元件相關聯的Al進行確定。
[0118]在EM能量施加期間，另外的計算出的RF反饋可以基于DR進行計算和監(jiān)測。在一些實施例中，可以計算出一個平均DR(例如，在所有傳輸的激勵設置(ES)上被平均)。例如，一個平均DR可以任選地作為時間函數使用等式(9)計算用于每一個輻射元件:
【權利要求】
1.一種用于在置于能量施加區(qū)域中的物體的加工期間施加RF能量以檢測該物體的加工狀態(tài)的方法，該方法包括: 在加工期間將RF能量施加到該物體上； 接收與該物體的一種或多種加工狀態(tài)相關的計算出的RF反饋；以及 在該加工期間監(jiān)測該計算出的RF反饋以便檢測該物體的一種或多種加工狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的方法，其中該計算出的RF反饋包括對兩個或更多個RF反饋的直接可測量值的數學運算的一個或多個結果。
3.根據權利要求1或2所述的方法,進一步包括接收該計算出的RF反饋與該物體的該加工狀態(tài)之間的一個相關性。
4.根據權利要求3所述的方法，其中該相關性用于檢測該物體的該一種或多種加工狀態(tài)。
5.根據權利要求3到4中任一項所述的方法，進一步包括從與一個控制器相關聯的一個存儲器中接收該計算出的RF反饋與該物體的該加工狀態(tài)之間的該相關性，其中該控制器被配置成用于引起在加工期間向該物體施加RF能量。
6.根據權利要求書3到5中任一項所述的方法，進一步包括從與該物體相關聯的一個機器可讀元件中接收該計算出的RF反饋與該物體的該加工狀態(tài)之間的該相關性，并且使用該相關性來確定該物體的該一種或多種加工狀態(tài)。
7.根據以上權利要求中任一項所述的方法,其中加工該物體包括將熱量施加到該物體上。
8.如權利要求7所述的方法，其中施加熱量包括通過對流加熱來加熱該物體。
9.如權利要求7所述的方法，其中施加熱量包括通過IR加熱來加熱該物體。
10.根據權利要求7到9中任一項所述的方法，其中施加熱量包括施加RF能量以加熱該物體。
11.如權利要求10所述的方法，其中施加RF能量以加熱該物體處于一個第一功率電平并且施加RF能量以接收該計算出的RF反饋處于一個第二功率電平，并且該第一功率電平高于該第二功率電平。
12.如權利要求10所述的方法，其中施加RF能量以加熱該物體處于每激勵設置一個第一平均能量量值處，并且施加RF能量以接收該計算出的RF反饋處于每激勵設置一個第二平均能量量值處，并且該每激勵設置第一平均能量量值高于該每激勵設置第二平均能量量值。
13.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該一種或多種加工狀態(tài)與該物體的一個相位相關聯。
14.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該一種或多種加工狀態(tài)與該物體的一個物理特性相關聯。
15.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該一種或多種加工狀態(tài)與該物體的一個化學性質相關聯。
16.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該物體為一種食品并且該一種或多種加工狀態(tài)包括多種烹飪狀態(tài)。
17.根據以上權利要求中任一項所述的方法，進一步包括基于該物體的檢測出的該一種或多種加工狀態(tài)控制該物體的加工。
18.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中該計算出的RF反饋包括該物體的EM能量吸收性的一個指示。
19.根據以上權利要求中任一項所述的方法，進一步包括當該一種或多種加工狀態(tài)達到一個目標值時終止該物體的加工。
20.根據以上權利要求中任一項所述的方法，進一步包括顯示指示該物體的該加工狀態(tài)的表示。
21.根據以上權利要求中任一項所述的方法，進一步包括從一個RF反饋的一個或多個值中計算該計算出的RF反饋。
22.一種用于在置于能量施加區(qū)域中的物體的加工期間通過至少一個輻射元件施加RF能量以檢測該物體的加工狀態(tài)的設備，該設備包括: 一個RF能量施加單元，被配置成用于將能量施加到該物體上以便產生RF反饋；以及 至少一個控制器，被配置成用于: 通過該RF能量施加單元引起RF能量施加； 接收與該物體的一種或多種加工狀態(tài)相關的計算出的RF反饋；以及 在該加工期間監(jiān)測該計算出的R F反饋以便檢測該物體的該一種或多種加工狀態(tài)。
23.如權利要求22所述的設備，其中該至少一個控制器進一步被配置成用于引起能量的施加以加工該物體。
24.根據權利要求22或23所述的設備，進一步包括被配置成用于檢測該計算出的RF反饋的至少一個檢測器。
25.根據權利要求22或23所述的設備，進一步包括被配置成用于檢測RF反饋的至少一個檢測器，并且其中該計算出的RF反饋通過該至少一個控制器基于該RF反饋的一個或多個值進行計算。
26.根據權利要求22到23中任一項所述的設備，其中該控制器被配置成用于引起在多個激勵設置處的RF能量的施加。
27.根據權利要求24到25所述的設備，其中該檢測器與包括在該能量施加單元中的一個輻射元件相關聯。
28.根據權利要求20到24中任一項所述的設備，其中該計算出的RF反饋包括該物體的EM能量吸收性的一個指示。
29.根據權利要求24或25所述的設備，其中該至少一個控制器進一步被配置成用于通過該至少一個檢測器接收該計算出的RF反饋。
30.根據權利要求22到29中任一項所述的設備，進一步包括用以施加熱量從而加工該物體的至少一個熱源。
31.如權利要求30所述的設備，其中該熱源包括一個對流加熱源。
32.如權利要求30所述的設備，其中該熱源包括一個IR燈。
33.如權利要求30所述的設備，其中該熱源包括一個RF源。
34.根據權利要求22到33中任一項所述的設備，其中該一種或多種加工狀態(tài)與該物體的多個相位相關聯。
35.根據權利要求22到33中任一項所述的設備，其中該一種或多種加工狀態(tài)與該物體的多個化學特性相關聯。
36.根據權利要求22到33中任一項所述的設備，其中該一種或多種加工狀態(tài)與該物體的一個物理特性相關聯。
37.根據權利要求22到33中任一項所述的設備，其中該物體包括一種食品并且該一種或多種加工狀態(tài)包括多種烹飪狀態(tài)。
38.根據權利要求22到37中任一項所述的設備，其中該至少一個控制器進一步被配置成用于基于檢測出的該一種或多種加工狀態(tài)控制該加工。
39.根據權利要求38所述的設備，其中控制包括當該一種或多種加工狀態(tài)達到一個目標值時終止該加工。
40.根據權利要求22到39中任一項所述的設備，進一步包括被配置成用于接收信息的一個界面。
41.如權利要求40所述的設備，其中該接收的信息包括該物體的該加工狀態(tài)的一個指/Jn ο
42.如權利要求40所述的設備，其中該信息包括至少一個能量施加協(xié)議。
43.根據權利要求40到42所述的設備，其中該信息被記錄在一個機器可讀元件上并且該界面被配置成用于從該機器可讀元件中讀取該信息。
44.根據權利要求22到43中任一項所述的設備，進一步包括一個顯示器并且其中該至少一個控制器被配置成用于將該一種或多種加工狀態(tài)的一個表示顯示在該顯示器上。
45.如權利要求44所述的設備，其中該顯示器包括被配置成用于顯示該一種或多種加工狀態(tài)的一個視覺表示的一個視覺顯示器。
46.如權利要求44所述的設備，其中該顯示器包括被配置成用于提供該一種或多種加工狀態(tài)的一個音頻表示的一個音頻部件。
47.根據權利要求22到46中任一項所述的設備，其中接收的計算出的RF反饋包括反射能量、耦合能量、入射能量、S參數或輸入阻抗中的至少兩者的數學運算。
48.一種機器可讀元件，包括: 一個數據存儲部分，包括分別指示該物體的一種加工狀態(tài)的計算出的RF反饋的一個或多個存儲值。
49.如權利要求48所述的機器可讀元件，其中該一個或多個存儲值包括指示該物體的EM能量吸收性指標的值。
50.一種用于加工置于能量施加區(qū)域中的物體的方法，該方法包括: 施加RF能量以接收計算出的RF反饋； 在該加工期間監(jiān)測該計算出的RF反饋，其中該計算出的RF反饋與該物體的一種或多種加工狀態(tài)相關；以及 當該計算出的RF反饋達到一個目標值時終止該物體的加工。
51.如權利要求50所述的方法，其中加工該物體包括施加熱量以加熱該物體。
52.根據權利要求50所述的方法，其中施加熱量包括通過對流加熱或IR加熱來加熱該物體。
【文檔編號】H05B6/64GK103843456SQ201280047184
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權日:2011年8月31日
【發(fā)明者】莎倫·哈達德, 阿夫納·李伯曼, 伊加爾·雅里, 尤沃·本-海姆, 馬克西姆·布瑞森, 艾利爾得·西爾科夫, 阿米海·朗 申請人:高知有限公司