专利名称：超声波二维人体测量仪及其测量方法
技术领域：
本发明涉及人体身高测量仪器，尤其是利用超声波测量人体身高的测量仪器。
背景技术：
目前空气介质超声波测量技术，在测量人体身高方面已经越来越多的被采用。这种测量基本上是采用计算机控制的智能一维测量技术测量人体身高。即在人体竖直站立的上方安装超声波传感器。通过计算超声波发射和返回的时间(经过一定的运算方法)，最后得出人体身高的数值。
这种方法比较以前的纯机械式、机械电子式、光电式测量仪有很大的革命性的进步。无论是测量理论、测量方法、测量操作都体现了当今信息社会的测量仪器应有的品质。受到了使用单位普遍的好评。与任何事物的发展一样，随着推广使用的逐步深入，我们也逐步发现了这种一维测量技术的不足和改进的方法。
这种一维的测量身高技术有一种假定的前提即每一个人的站立姿态都是相同的和笔直的。如果不能保证每一人的站立姿态的正确，在这样的情况下进行测量，就可能使测量结论的误差加大。为清楚的说明这个问题，我们引入身高和身长两个概念，将人体的身高和人体的身长加以区分和界定，以完善二维测量的概念。人体在站立时，脚底的某部位和头顶的某部位是有对应关系的。一个理想姿态站立的人，从头到脚方向的长度测量的结果是此人的身长，此时身高等于身长。如果人在站立时弯腰、驼背、挺肚子等，使脊椎发生前后弯曲时。这种对应关系就要产生变化。此时，从头到脚方向的垂直长度测量的结果是此人的身高，但是明显要比此人的身长要短。
在生活实践中，大多数人站立的姿态恰恰是没有完全竖直的站立姿态。这就使测量的精确度大大降低。所以我们不但要测量人体的高低，还要考虑人体的头部和脚部的相对位置变化。将这一因素加入到此人身长的测量结果之中。这样才可以向被检测者提供相对更准确的身长数值。
发明内容
本发明的发明目的是为了提供一种能更精确测量人体身长的超声波二维人体测量仪。
实现上述发明目的的技术方案如下超声波二维人体测量仪，包括底座、高度头和立杆，其中高度头内装有超声波发射和接收传感器矩阵和控制单片机，控制单片机作为子机通过线缆与控制主机箱内的主机连接，高度头的下底面上装有超声波发射接收矩阵，在底座上设有站位点。
所述控制主机上具有液晶显示屏。
所述控制主机上具有微型热敏打印机接口和语音提示。
所述底座为重量电子秤，底座上的站位点为站位参考点。
本发明的另一个发明目的是为了提供一种使用超声波二维人体测量仪测量人体身高的测量方法。
超声波人体测量仪测量人体身高的测量方法，包括下列步骤a.超声波发送超声波、接收矩阵根据返回的超声波检测人体最高点的相对位置和高度值，并存入单片机；b.将最高点位置与人体站位参考点相比较，如果有偏差则进行下一步，如果相符则执行步骤d；c.根据最高点的位置和人体站位参考点的水平距离对最高点的长度进行修正，得出实际身长，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为被测量者的身长，X1为弯曲起点到头顶的最高点的长度(斜边的长度)，X2为弯曲起点到脚底的长度，D为由站位参考点到被测量者头顶最高点的横向的距离，H为被测量者的站立的高度即身高；d.显示测量结果。
在上述测量方法中，如果被测量者在测量时，脊椎呈弯曲状态，则由身体站立竖直方向的脚部向上，由弯曲起点始，直到头顶的高度为止。有一直角三角形存在。
测量的由站位参考点到被测量者头顶最高点的横向的距离是以上直角三角形的一条直角边D，由弯曲点到身体最高点是以上直角三角形的另一条直角边H-X2。而这个三角形的斜边既是被测量者的由弯曲点到头顶的身长X1。
所以X是我们要求的被测量者的身长，而不是被测量者的身高H。在这里身长和身高是不相等的。
以上表达式中若D＝0，则X＝H。这既是有正确站姿的人的身长。在这里身长和身高是相等的。
我们所采用的超声波发射和接收矩阵所达到的测量精度对以上的计算提供了技术上的保证。
我们提出的身高、身长的概念。以及身高在符合条件的情况下等于身长的概念。只有在我们的这种测量技术方法下才有其存在的价值，和对人体站立姿态有校正的意义。
对于H-X2点的确定。我们这里给出了对于绝大多数脊椎弯曲者的弯曲起点作为H-X2。对于特殊的病历不做考虑。
本发明区分人们站立姿势的竖直程度，再将这一竖直程度作为参数，代入到人体高度测量的运算之中。使测得的人体长度和高度更加精确，大大减少了测量误差，同时被检测者通过测量结果，可得知站姿是否正确，达到校正站姿的效果。
图1为本发明结构示意2为图1中高度头的仰视3为本发明测量方法的流程4为本发明测量方法的数学模型图
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种超声波二维人体测量仪，包括底座1、高度头2和立杆3，其中高度头1内设有超声波发射和接收传感器和控制单片机，控制单片机作为子机通过线缆与控制主机箱中的主机连接，控制主机面板上具有液晶显示屏，可显示测量结果，控制面板上还有微型热敏打印机接口，可以打印输出测量结果，高度头1的下底面上设有超声波发射接收矩阵4，底座1为重量电子秤，在底座1上设有站位点5。所述站位点5为站位参考点。测量仪器上有语音提示，更加方便用户使用，维护，保证正确使用仪器。
如图1、2、3所示，被测者站到底座1上的站位参考点5，打开超声波发射矩阵发射超声波，超声波接收矩阵4根据返回的超声波检测人体最高点的位置和高度并存入单片机；将最高点位置与人体站位点相对的点比较，如果相符则站姿正确，身长等于身高，显示测量结果；如果有偏差则根据最高点的位置与站位点的水平距离对最高点的长度进行修正，得出实际身长；同时显示身长和身高的测量结果。修正公式为X=X1+X2,X1=D2+(H-X2)2]]>所以X=D2+(H-X2)2+X2]]>其中X为被测量者的身长，X1为弯曲起点到头顶的最高点的长度(斜边的长度)，X2为弯曲起点到脚底的长度，D为由站位参考点到被测量者头顶最高点的横向的距离，H为被测量者的站立的高度即身高。
权利要求
1.超声波二维人体测量仪，包括底座、高度头和立杆，其特征为高度头内装有超声波发射接收传感器和控制其工作的单片机，单片机作为子机通过线缆与主控制机箱中的主机连接。高度头的下底面上装有超声波发射和接收传感器矩阵，在底座上设有站位点。
2.根据权利要求1所述的超声波二维人体测量仪，其特征为所述控制主机上具有液晶显示屏。
3.根据权利要求1所述的超声波二维人体测量仪，其特征为所述控制主机上有微型热敏打印机接口。
4.根据权利要求1所述的超声波二维人体测量仪，其特征为所述底座为重量电子秤，底座上的站位点为与超声波发射和接收传感器矩阵形成对应关系的站位参考点。
5.超声波人体测量仪测量人体身高的测量方法，包括下列步骤a.超声波发射传感器矩阵发射超声波、接收矩阵根据返回的超声波检测人体最高点的位置和高度值并存入控制单片机；b.确定最高点位置与人体站位参考点的相对关系，如果有偏差则进行下一步，如果相符则执行步骤d；c.根据最高点的位置与人体站位参考点的水平距离对最高点的长度进行修正，得出实际身长修正公式如下X＝X1+X2，X1=D2+(H-X2)2]]>所以X=D2+(H-X2)2+X2]]>其中X为被测量者的身长，X1为弯曲起点到头顶的最高点的长度(斜边的长度)，X2为弯曲起点到脚底的长度，D为由站位参考点到被测量者头顶最高点的横向的距离，H为被测量者的站立的高度即身高；d.显示测量结果。
全文摘要
本发明公开了一种超声波二维人体测量仪，包括底座、高度头和立杆，其中高度头内装有超声波发射接收传感器和控制其工作的单片机，单片机作为子机通过线缆与主控制机箱中的主机相连，高度头的下底面上装有超声波发射接收矩阵，在底座上设有站位参考点。本发明引入人体身高、人体身长的概念。丰富了人体测量基本参数。本发明可以测量人体的站立姿态是否竖直，而且测得的人体身长更加精确，大大减少了测量误差。被检测者通过测量结果，可得知站姿是否正确，也可以用本仪器校正站姿。对人们保有正确的站立姿态具有指导意义。
文档编号A61B5/107GK1883396SQ20061008678
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月26日 优先权日2006年6月26日
发明者王秀丽 申请人:王秀丽