專利名稱：超聲波二維人體測量儀及其測量方法
技術領域：
本發明涉及人體身高測量儀器，尤其是利用超聲波測量人體身高的測量儀器。
背景技術：
目前空氣介質超聲波測量技術，在測量人體身高方面已經越來越多的被采用。這種測量基本上是采用計算機控制的智能一維測量技術測量人體身高。即在人體豎直站立的上方安裝超聲波傳感器。通過計算超聲波發射和返回的時間(經過一定的運算方法)，最后得出人體身高的數值。
這種方法比較以前的純機械式、機械電子式、光電式測量儀有很大的革命性的進步。無論是測量理論、測量方法、測量操作都體現了當今信息社會的測量儀器應有的品質。受到了使用單位普遍的好評。與任何事物的發展一樣，隨著推廣使用的逐步深入，我們也逐步發現了這種一維測量技術的不足和改進的方法。
這種一維的測量身高技術有一種假定的前提即每一個人的站立姿態都是相同的和筆直的。如果不能保證每一人的站立姿態的正確，在這樣的情況下進行測量，就可能使測量結論的誤差加大。為清楚的說明這個問題，我們引入身高和身長兩個概念，將人體的身高和人體的身長加以區分和界定，以完善二維測量的概念。人體在站立時，腳底的某部位和頭頂的某部位是有對應關系的。一個理想姿態站立的人，從頭到腳方向的長度測量的結果是此人的身長，此時身高等于身長。如果人在站立時彎腰、駝背、挺肚子等，使脊椎發生前后彎曲時。這種對應關系就要產生變化。此時，從頭到腳方向的垂直長度測量的結果是此人的身高，但是明顯要比此人的身長要短。
在生活實踐中，大多數人站立的姿態恰恰是沒有完全豎直的站立姿態。這就使測量的精確度大大降低。所以我們不但要測量人體的高低，還要考慮人體的頭部和腳部的相對位置變化。將這一因素加入到此人身長的測量結果之中。這樣才可以向被檢測者提供相對更準確的身長數值。

發明內容
本發明的發明目的是為了提供一種能更精確測量人體身長的超聲波二維人體測量儀。
實現上述發明目的的技術方案如下超聲波二維人體測量儀，包括底座、高度頭和立桿，其中高度頭內裝有超聲波發射和接收傳感器矩陣和控制單片機，控制單片機作為子機通過線纜與控制主機箱內的主機連接，高度頭的下底面上裝有超聲波發射接收矩陣，在底座上設有站位點。
所述控制主機上具有液晶顯示屏。
所述控制主機上具有微型熱敏打印機接口和語音提示。
所述底座為重量電子秤，底座上的站位點為站位參考點。
本發明的另一個發明目的是為了提供一種使用超聲波二維人體測量儀測量人體身高的測量方法。
超聲波人體測量儀測量人體身高的測量方法，包括下列步驟a.超聲波發送超聲波、接收矩陣根據返回的超聲波檢測人體最高點的相對位置和高度值，并存入單片機；b.將最高點位置與人體站位參考點相比較，如果有偏差則進行下一步，如果相符則執行步驟d；c.根據最高點的位置和人體站位參考點的水平距離對最高點的長度進行修正，得出實際身長，修正公式如下X=X1+X2,X1=D2+(H-X2)2]]>所以X=D2+(H-X2)2+X2]]>其中X為被測量者的身長，X1為彎曲起點到頭頂的最高點的長度(斜邊的長度)，X2為彎曲起點到腳底的長度，D為由站位參考點到被測量者頭頂最高點的橫向的距離，H為被測量者的站立的高度即身高；d.顯示測量結果。
在上述測量方法中，如果被測量者在測量時，脊椎呈彎曲狀態，則由身體站立豎直方向的腳部向上，由彎曲起點始，直到頭頂的高度為止。有一直角三角形存在。
測量的由站位參考點到被測量者頭頂最高點的橫向的距離是以上直角三角形的一條直角邊D，由彎曲點到身體最高點是以上直角三角形的另一條直角邊H-X2。而這個三角形的斜邊既是被測量者的由彎曲點到頭頂的身長X1。
所以X是我們要求的被測量者的身長，而不是被測量者的身高H。在這里身長和身高是不相等的。
以上表達式中若D＝0，則X＝H。這既是有正確站姿的人的身長。在這里身長和身高是相等的。
我們所采用的超聲波發射和接收矩陣所達到的測量精度對以上的計算提供了技術上的保證。
我們提出的身高、身長的概念。以及身高在符合條件的情況下等于身長的概念。只有在我們的這種測量技術方法下才有其存在的價值，和對人體站立姿態有校正的意義。
對于H-X2點的確定。我們這里給出了對于絕大多數脊椎彎曲者的彎曲起點作為H-X2。對于特殊的病歷不做考慮。
本發明區分人們站立姿勢的豎直程度，再將這一豎直程度作為參數，代入到人體高度測量的運算之中。使測得的人體長度和高度更加精確，大大減少了測量誤差，同時被檢測者通過測量結果，可得知站姿是否正確，達到校正站姿的效果。


圖1為本發明結構示意2為圖1中高度頭的仰視3為本發明測量方法的流程4為本發明測量方法的數學模型圖
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
如圖1所示，一種超聲波二維人體測量儀，包括底座1、高度頭2和立桿3，其中高度頭1內設有超聲波發射和接收傳感器和控制單片機，控制單片機作為子機通過線纜與控制主機箱中的主機連接，控制主機面板上具有液晶顯示屏，可顯示測量結果，控制面板上還有微型熱敏打印機接口，可以打印輸出測量結果，高度頭1的下底面上設有超聲波發射接收矩陣4，底座1為重量電子秤，在底座1上設有站位點5。所述站位點5為站位參考點。測量儀器上有語音提示，更加方便用戶使用，維護，保證正確使用儀器。
如圖1、2、3所示，被測者站到底座1上的站位參考點5，打開超聲波發射矩陣發射超聲波，超聲波接收矩陣4根據返回的超聲波檢測人體最高點的位置和高度并存入單片機；將最高點位置與人體站位點相對的點比較，如果相符則站姿正確，身長等于身高，顯示測量結果；如果有偏差則根據最高點的位置與站位點的水平距離對最高點的長度進行修正，得出實際身長；同時顯示身長和身高的測量結果。修正公式為X=X1+X2,X1=D2+(H-X2)2]]>所以X=D2+(H-X2)2+X2]]>其中X為被測量者的身長，X1為彎曲起點到頭頂的最高點的長度(斜邊的長度)，X2為彎曲起點到腳底的長度，D為由站位參考點到被測量者頭頂最高點的橫向的距離，H為被測量者的站立的高度即身高。
權利要求
1.超聲波二維人體測量儀，包括底座、高度頭和立桿，其特征為高度頭內裝有超聲波發射接收傳感器和控制其工作的單片機，單片機作為子機通過線纜與主控制機箱中的主機連接。高度頭的下底面上裝有超聲波發射和接收傳感器矩陣，在底座上設有站位點。
2.根據權利要求1所述的超聲波二維人體測量儀，其特征為所述控制主機上具有液晶顯示屏。
3.根據權利要求1所述的超聲波二維人體測量儀，其特征為所述控制主機上有微型熱敏打印機接口。
4.根據權利要求1所述的超聲波二維人體測量儀，其特征為所述底座為重量電子秤，底座上的站位點為與超聲波發射和接收傳感器矩陣形成對應關系的站位參考點。
5.超聲波人體測量儀測量人體身高的測量方法，包括下列步驟a.超聲波發射傳感器矩陣發射超聲波、接收矩陣根據返回的超聲波檢測人體最高點的位置和高度值并存入控制單片機；b.確定最高點位置與人體站位參考點的相對關系，如果有偏差則進行下一步，如果相符則執行步驟d；c.根據最高點的位置與人體站位參考點的水平距離對最高點的長度進行修正，得出實際身長修正公式如下X＝X1+X2，X1=D2+(H-X2)2]]>所以X=D2+(H-X2)2+X2]]>其中X為被測量者的身長，X1為彎曲起點到頭頂的最高點的長度(斜邊的長度)，X2為彎曲起點到腳底的長度，D為由站位參考點到被測量者頭頂最高點的橫向的距離，H為被測量者的站立的高度即身高；d.顯示測量結果。
全文摘要
本發明公開了一種超聲波二維人體測量儀，包括底座、高度頭和立桿，其中高度頭內裝有超聲波發射接收傳感器和控制其工作的單片機，單片機作為子機通過線纜與主控制機箱中的主機相連，高度頭的下底面上裝有超聲波發射接收矩陣，在底座上設有站位參考點。本發明引入人體身高、人體身長的概念。豐富了人體測量基本參數。本發明可以測量人體的站立姿態是否豎直，而且測得的人體身長更加精確，大大減少了測量誤差。被檢測者通過測量結果，可得知站姿是否正確，也可以用本儀器校正站姿。對人們保有正確的站立姿態具有指導意義。
文檔編號A61B5/107GK1883396SQ20061008678
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月26日 優先權日2006年6月26日
發明者王秀麗 申請人:王秀麗