用于估算烤箱室内部的空气湿度的设备和方法技术

本发明专利技术涉及通过使用具有至少两个不同频率（ｆ１，ｆ２）的超声波来估算烤箱室（１４）中的空气湿度的设备。所述设备包括至少一个用于产生超声波的超声发射器（１０），至少一个用于接收超声波的超声接收器（１２），和至少一个相位检测装置，用于检测超声接收器（１２）处的超声波相对于超声发射器（１０）处具有相同频率（ｆ１，ｆ２）的同一超声波的相位所述设备还包括至少一个计算单元，用于根据具有两个不同频率（ｆ１，ｆ２）的超声波的相位和频率（ｆ１，ｆ２）计算超声波的速度（Ｖ），至少一个温度传感器（３２），用于检测烤箱室（１４）内的温度（Ｔ），和至少一个估算单元，用于根据温度（Ｔ）和超声波的速度（Ｖ）估算烤箱室（１４）中的湿度。另外，本发明专利技术涉及用于估算烤箱室（１４）中的空气湿度的相应方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及如权利要求1所述的用于估算烤箱室内部的空气湿度的设备。进一步地，本专利技术涉及如权利要求7所述的用于估算烤箱室内部的空气湿度的方法。特别地，本专利技术涉及用于估算电烤箱的烤箱室内部的空气湿度的设备和方法。
技术介绍
在烹饪过程中，烤箱室内部的温度是最为重要的参数。另一个重要的参数是烤箱室内部的空气湿度。普通的湿度传感器只适合于最高200°C的温度。然而，在传统的烤箱中，烹饪过程中的温度可能为250°C。在热解净化期间，温度可能会更高。用于估算空间内湿度的另一方法是检测穿过该空间的声波或超声波的速度。声波或超声波的速度取决于湿度和温度，而不取决于环境压力。因为烤箱室中的温度已知，湿度可以由声波或超声波的速度决定。文献US 5，689，060公开了用于热炊具的湿度测量装置。测量穿过参考空气接收的声波和穿过被测空气接收的声波之间的相位差。然而，相位差不能超过波长的1/4。因此，声波的频率必须为4kHz左右。频率为4kHz的声波是可以听见的，使得使用者会听到声曰O在文献EP 0174627B1中，公开了使用超声波的气体浓度测量仪器。特别地，气体浓度测量仪器用于测量二氧化碳的浓度。测量仪器包括超声发射器和接收器。然而，这种测量仪器不适用于高温。文献DE 10143841A1公开了具有测量湿度的装置的烤箱。所述装置包括声波或超声波发射器、声波或超声波接收器、温度传感器和用于测量声波或超声波的行进时间的装置。根据行进时间，可以计算声波或超声波的速度。可以通过温度以及声波或超声波的速度来估算湿度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供以提高的精度估算烤箱室内部的空气湿度的设备和方法，其中，所述设备和方法的复杂性相对较低。本专利技术的目的通过如权利要求1所述的设备实现。根据本专利技术，通过使用具有至少两个不同频率的超声波来估算烤箱室内部的空气湿度的设备包括至少一个用于产生超声波的超声发射器，至少一个用于接收超声波的超声接收器，至少一个相位检测装置，用于检测超声接收器处的超声波相对于超声发射器处具有相同频率的同一超声波的相位，至少一个计算单元，用于根据具有两个不同频率的超声波的相位和频率计算超声波的速度，至少一个温度传感器，用于检测烤箱室内的温度，和至少一个估算单元，用于根据烤箱室内的温度和超声波的速度估算烤箱室内的湿度。本专利技术的要旨是使用两个不同的频率。这允许通过两个频率和两个相应的相位计算超声波的速度。湿度可以根据速度和温度进行估算。估算的比湿度(specific humidity) 的最大误差为大约9%。在本专利技术的优选实施例中，超声发射器和/或超声接收器布置在烤箱室的相对壁部上或内部。这允许超声发射器和超声接收器之间的距离尽可能大。特别地，超声发射器和/或超声接收器布置在烤箱室侧壁的前部或后部。在这些位置，超声发射器和超声接收器之间始终存在直接连接。另外，温度传感器可以布置在超声发射器和超声接收器之间。因此，温度和超声波的速度涉及相同的区域。优选地，计算单元根据超声发射器和超声接收器之间的距离计算速度。超声发射器和超声接收器之间的距离是给定的尺寸而无需测量。 根据本专利技术的优选实施例，所述设备用于电烤箱。本专利技术的目的还通过如权利要求7所述的方法进一步实现。根据本专利技术，用于估算烤箱室内的空气湿度的方法包括如下步骤产生具有至少两个不同频率的超声波，接收具有至少两个不同频率的超声波，检测超声接收器处具有第一频率的超声波相对于超声发射器处具有第一频率的同一超声波的相位，检测超声接收器处具有第二频率的超声波相对于超声发射器处具有第二频率的同一超声波的相位，根据具有这两个不同频率的超声波的相位和频率计算超声波的速度，检测烤箱室内的温度，和根据温度和超声波的速度估算烤箱室内的湿度。本专利技术的要旨是使用两个不同的频率。这允许通过两个频率和两个相应的相位计算超声波的速度。湿度可以根据速度和温度进行估算。估算的比湿度的最大误差为大约9%。在本专利技术的优选实施例中，第一频率略大于由超声发射器和超声接收器所形成的超声换能器的谐振频率，第二频率略小于该谐振频率。这有助于提高本专利技术方法的精度。另外，通过超声发射器和超声接收器之间的距离可以估算超声波的速度。超声发射器和超声接收器之间的距离是给定的尺寸而无需测量。特别地，超声波的速度通过进行估算，其中，如果仍〉内， 则Δρ = φχ-φ2，如果钓< φ2，则Δρ =钓-灼+2π。因此，Δ识的值在任何情况下都是正的。如果L < ，则上述公式有效，其中Vfflin = 331m/s是最小可能声速， A(Af)是f\-f2的可能变化量，Δ L是L的可能变化量。另外，是第一频率，f2是第二频率，仍是与第一频率相对应的相位，内是与第二频率f2相对应的相位，L是超声发射器和超声接收器之间的距离。优选地，在超声发射器和超声接收器之间的空间内检测温度。因此，所测温度和所计算的超声波速度涉及相同的区域。例如，频率通过使预定时钟频率分频产生。特别地，频率由共用发生器产生。估算的湿度可用于烹饪程序以便优化烹饪过程。最终，提供了计算机程序产品。所述计算机程序产品储存在计算机可用介质中，包括用于使计算机执行如上所述方法的计算机可读程序装置。所附权利要求书阐述了被视作本专利技术特征的新颖性和创造性特征。附图说明下面将参考附图进一步详细描述本专利技术，其中图1显示了根据本专利技术优选实施例的超声换能器的频谱的示意图；图2显示了根据本专利技术该优选实施例的超声发射器和超声接收器之间的具有不同波长的两个超声波的示意图；图3显示了根据本专利技术第一实施例的烤箱室的内部空间的前部透视图的示意图；图4显示了根据本专利技术第二实施例的烤箱室的内部空间的前部透视图的示意图； 和图5显示了根据本专利技术所述优选实施例的超声波速度与比湿度的关系的示意图。 具体实施例方式图1显示了根据本专利技术优选实施例的超声换能器的频谱的示意图。该频谱包括在谐振频率f(|处的峰值。第一频率和第二频率f2用于测量超声波的速度。第一频率&和第二频率4围绕谐振频率fo。第一频率4略大于谐振频率fo。第二频率4略小于谐振频率 f"oo图2显示了根据本专利技术该优选实施例的超声发射器10和超声接收器12之间的具有不同波长入工和λ 2的两个超声波的示意图。超声发射器10和超声接收器12形成超声换能器。第一超声波具有第一频率和第一波长λ 10第二超声波具有第二频率f2和第二波长λ 2。超声发射器10和超声接收器12之间的距离为L。距离L和第一波长λ工之间的关系为Ε = ηι·λι+φι·λι 1{2π)其中，Ii1是距离L内的完整的第一波长λ i的数量，仍是超声接收器12处的第一超声波相对于超声发射器10处的第一超声波的相位。同样，距离L和第二波长λ 2之间的关系为1 = η2·λ2+φ2·λ21(2π)其中，η2是距离L内的完整的第二波长λ 2的数量，外是超声接收器12处的第二超声波相对于超声发射器10处的第二超声波的相位。第一频率f\和第二频率f2可以由具有给定时钟频率f。的共用频率发生器产生。第一频率和第二频率f2通过用时钟频率f。分别除以除数N1和队获得，fl = fc/Nl，f2 = fc/N2超声波的合成速度为ν = (2π·Σ·Α )/Αφ其中，频率差Af = frf2 = f本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测烤箱室（１４）内的温度（Ｔ），和至少一个估算单元，用于根据烤箱室（１４）内的温度（Ｔ）和超声波的速度（Ｖ）估算烤箱室（１４）内的湿度。１．一种通过使用具有至少两个不同频率（ｆ１，ｆ２）的超声波来估算烤箱室（１４）内的空气湿度的设备，其中，所述设备包括：至少一个用于产生超声波的超声发射器（１０），至少一个用于接收超声波的超声接收器（１２），至少一个相位检测装置，用于检测超声接收器（１２）处的超声波相对于超声发射器（１０）处具有相同频率（ｆ１，ｆ２）的同一超声波的相位至少一个计算单元，用于根据具有两个不同频率（ｆ１，ｆ２）的超声波的相位和频率（ｆ１，ｆ２）计算超声波的速度（Ｖ），至少一个温度传感器（３２），用于

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·阿古达耶夫，
申请(专利权)人：伊莱克斯家用产品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE