一種濃度可控的超聲波豆?jié){機(jī)裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及豆?jié){機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及濃度可控的超聲波豆?jié){機(jī)裝置及其工作方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 豆?jié){是中華民族的傳統(tǒng)美食，歷史悠久，深入人心，老少咸宜。傳統(tǒng)的豆?jié){制作過 程較為繁瑣，然而隨著科技的進(jìn)步，豆?jié){機(jī)的出現(xiàn)讓原本復(fù)雜的工藝過程得以簡化?，F(xiàn)如 今，隨著人們生活水平的逐漸提高，豆?jié){機(jī)也漸漸成為了人們家中的一個常用工具。
[0003] 現(xiàn)在市面上的主流豆?jié){機(jī)大多都已經(jīng)較為成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)豆?jié){的打磨和加熱一體 化的功能，操作方便。但是隨著人們對生活質(zhì)量要求的提高，對豆?jié){機(jī)也提出了更多更高的 要求，比如豆?jié){的細(xì)滑程度，而這個和豆?jié){的打磨方式有關(guān)?，F(xiàn)有豆?jié){機(jī)的豆子打磨是通過 裝置內(nèi)刀片的快速機(jī)械轉(zhuǎn)動，對豆子進(jìn)行多次切割來實(shí)現(xiàn)的。但是為了使打磨更加充分，豆 漿機(jī)除了盡可能加快刀片轉(zhuǎn)動速度外，只能通過增加打磨時間來增加切割的次數(shù)，效率不 高，并且由于切割所需功率較大，不能連續(xù)切割。正因如此，為了提高整個制作豆?jié){的效率， 在暫停切割的時候進(jìn)行加熱，即用間隙式的加熱。另外，通過刀片機(jī)械旋轉(zhuǎn)切割出的豆?jié){ 經(jīng)常會出現(xiàn)打磨不夠充分的情況，存有豆渣，這使得豆?jié){的口感大打折扣；為了避免豆渣存 在，有的豆?jié){機(jī)配置網(wǎng)罩對豆渣進(jìn)行過濾，這又造成腔體清洗上的麻煩。在專利《一種超聲 粉碎豆?jié){機(jī)》（專利號申請?zhí)?01220514269. 8)提出使用超聲波打磨來代替刀片打磨的方 法，該方法利用超聲波的空化作用和機(jī)械效應(yīng)來粉碎液體中的顆粒，需要的功率較高，由于 一開始豆子的顆粒比較大，而超聲波傳遞的機(jī)械能在液體中形成有效的攪動與流動是針對 于比較小的液體顆粒，所以作用時間長，效率不高。
[0004] 另一方面，豆?jié){的濃度也會影響到豆?jié){的口感和營養(yǎng)價值。對于普通消費(fèi)者來說， 熟練和準(zhǔn)確地掌握豆子與水的比例并不是一件十分容易的事情，這就可能制作出濃度讓自 己不滿意的豆?jié){，而現(xiàn)在市面上的豆?jié){機(jī)并不能對豆?jié){濃度進(jìn)行調(diào)整和控制。
[0005] 對于豆?jié){濃度的測定屬于液體濃度測量范疇，測量液體濃度的傳統(tǒng)方法是化學(xué)方 法，該法主要是通過添加化學(xué)試劑，使溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶解的物質(zhì)，再測量生成 物質(zhì)的質(zhì)量，由質(zhì)量守恒原理推算出原液體的濃度。另外，利用超聲波的傳播特性受到壓 強(qiáng)、溫度、介質(zhì)特質(zhì)的組成、濃度等條件的影響，在不同的條件下，超聲波的反射系數(shù)、投射 系數(shù)、傳播速度、衰減系數(shù)等傳播特性都不同的原理，也可以測量液體的濃度。顯然通過添 加化學(xué)試劑來測量豆?jié){的濃度是不合適的，若要測量豆?jié){的濃度，只有依據(jù)液體的物理特 性，不破壞豆?jié){本身的成分的超聲測量才是可取的。
[0006] 與此同時，豆?jié){機(jī)基本上都采用頂蓋加上腔體分離式的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有兩種實(shí) 現(xiàn)方式，一是腔體只是純粹存儲豆?jié){，所有的電路控制都放置在頂蓋；二是加熱裝置放置在 腔體，其余的電路控制放置在頂蓋，這樣頂蓋和腔體之間需要有線連接，所以需要有防水的 電耦合裝置，使得頂蓋放置在腔體上之后，能控制加熱裝置何時加熱等。電耦合裝置是裸露 在外面的，雖然防水，但是老化之后仍然存在安全隱患，且不方便清洗。
[0007] 綜上所述，目前市面上的豆?jié){機(jī)，有如下方面需要進(jìn)一步改進(jìn)：
[0008] 1.豆子以切割為主，導(dǎo)致打磨不夠充分，烹制出來的豆?jié){口感較粗糙；殘留豆渣 多，不易清洗；
[0009] 2.豆?jié){打磨效率較低，往往通過增加打磨時間來使得打磨更充分一點(diǎn)；
[0010] 3.豆?jié){濃度不可調(diào)整和控制，豆?jié){沒有制作好之前，無法提前預(yù)設(shè)和預(yù)知豆?jié){的 口感。
[0011] 4.豆?jié){機(jī)頂蓋和腔體之間的通信采用電耦合裝置，存有一定的安全隱患，且不方 便清洗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了克服現(xiàn)有豆?jié){機(jī)打磨不充分、打磨效率低和無法調(diào)節(jié)豆?jié){濃度的不足，現(xiàn)提 出一種濃度可控的超聲波豆?jié){機(jī)裝置及其工作方法，該裝置不僅可以利用超聲波的機(jī)械 效應(yīng)實(shí)現(xiàn)精細(xì)打磨和攪拌，還可以通過超聲波在豆?jié){中傳播速度的測量獲得豆?jié){濃度的信 息，從而實(shí)現(xiàn)豆?jié){濃度的可控化。
[0013] 本發(fā)明的目的至少通過如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)。
[0014] 一種濃度可控的超聲波豆?jié){機(jī)裝置，包括腔體、頂蓋、底座、打磨裝置和加熱裝置， 所述腔體由外殼和內(nèi)腔組成，其還包括檢測裝置、頂蓋顯示控制模塊和腔體輔助控制模塊； 外殼和內(nèi)腔之間形成一個夾層，夾層中安裝檢測裝置和加熱裝置，所述打磨裝置包括機(jī)械 刀片打磨器和超聲打磨器；所述檢測裝置包括超聲發(fā)射換能器、超聲接收換能器、溫度傳感 器；超聲發(fā)射換能器和超聲接收換能器分別位于腔體相互正對的兩側(cè)且位于所述夾層中， 在內(nèi)腔中分別露出一個探頭便于發(fā)射和接收；超聲發(fā)射換能器發(fā)射線性調(diào)頻超聲波，超聲 接收換能器接收透過豆?jié){的透射波；這兩個換能器配合頂蓋顯示控制模塊和腔體輔助控制 模塊，共同完成豆?jié){濃度探測的工作；所述溫度傳感器安裝在內(nèi)腔壁上且與超聲發(fā)射換能 器和超聲接收換能器在同一高度，用于進(jìn)行溫度探測，及時向頂蓋顯示控制模塊反饋實(shí)時 的溫度信息，用于計(jì)算豆?jié){濃度和并作為加熱進(jìn)程中的溫度信息；腔體輔助控制模塊用于 實(shí)現(xiàn)機(jī)械刀片打磨器、檢測裝置與頂蓋顯示控制模塊之間的無線通信。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)化地，所述機(jī)械刀片打磨器可拆卸式安裝在內(nèi)腔的最底端，用于對黃豆 進(jìn)行初級切割；機(jī)械刀片打磨器通過底座直接連通電源；所述超聲打磨器安裝在豆?jié){機(jī)的 頂蓋上，其發(fā)射的超聲波對已經(jīng)經(jīng)過初級切割后的黃豆顆粒進(jìn)行微米級打磨。
[0016] 進(jìn)一步優(yōu)化地，所述加熱裝置通過夾層直接連通電源，用于完成豆?jié){制作的工序 中最后的煮沸工作。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)化地，頂蓋與腔體之間為分離式結(jié)構(gòu)且能相互閉合。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)化地，所述頂蓋顯示控制模塊包含主控單元、無線收發(fā)單元、處理單元、 外部顯示設(shè)備和操作面板，主控單元通過無線收發(fā)單元發(fā)送指令給腔體輔助控制模塊，然 后通過腔體輔助控制模來控制機(jī)械刀片打磨器、檢測裝置和加熱裝置的工作；超聲打磨器 直接與主控單元連接并由主控單元直接控制；無線收發(fā)單元把主控單元需發(fā)送的指令傳給 腔體輔助控制模塊，并接收由腔體輔助控制模塊中的無線收發(fā)單元傳回的信號，傳回的信 號包括由檢測裝置獲取的超聲波接收信號和由溫度傳感器獲得的溫度信號；處理單元包括 聲速計(jì)算單元、存儲器和濃度計(jì)算單元，聲速計(jì)算單元根據(jù)檢測裝置的發(fā)射超聲波和接收 超聲波進(jìn)行超聲聲速計(jì)算；存儲器用于存放反映聲速、溫度和豆?jié){濃度對應(yīng)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)曲 面數(shù)據(jù)和口感經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；濃度計(jì)算單元根據(jù)聲速計(jì)算單元計(jì)算出來的聲速和由溫度傳感器 處獲得的溫度數(shù)據(jù)與存儲器內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)曲面數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，得到豆?jié){濃度值，并根據(jù)口 感經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到口感狀況；外部顯示設(shè)備和操作面板用于人機(jī)交互以及在主控單元控制下 發(fā)出提不音，提不音包括濃度檢測完成的提不音和?衆(zhòng)制作完成的提不音。
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)化地，所述頂蓋顯示控制模塊還包括微型電池，微型電池為頂蓋顯示控 制模塊的主控單元、無線收發(fā)單元、處理單元、外部顯示設(shè)備和操作面板提供電源。
[0020] 進(jìn)一步優(yōu)化地，所述腔體輔助控制模塊包含無線收發(fā)單元和輔助控制單元；其中 無線收發(fā)單元負(fù)責(zé)和頂蓋顯示控制模塊進(jìn)行無線通信，包括：接收頂蓋顯示控制