便携式人体脂肪测量仪的制作方法

本实用新型涉及体脂测量
技术领域：
，尤其涉及一种便携式人体脂肪测量仪。
背景技术：
：随着经济的快速发展和科技的不断进步，消费者的生活水平也不断提高，与此同时消费者也越来越注重身体的健康情况。体脂率是脂肪重量在人体总体重中所占的比例，是体现身体健康状况的一项重要指标。因体脂测量仪利用脂肪不导电的特性，通过生物电阻抗法能够得出测量人的体脂率而受到消费者的广泛青睐。市场上便携式体脂测量仪受到体积大小的限制，通常使用两电极的方式进行体脂测量，但是两电极测量容易产生皮肤与电极之间的未知可变的接触电阻，容易造成体脂测量仪的测量误差。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提供一种便携式人体脂肪测量仪，解决了两电极测量误差大的问题同时提高了脂肪测量仪的便携性。为实现上述目的，本实用新型提出的一种便携式人体脂肪测量仪，包括壳体、设置于所述壳体内的电路板和设置于所述壳体上的电极组；所述电路板包括四电极测脂电路、MCU处理电路、输出模块和用于为电路板提供电能的电源电路；所述电极组包括分别与四电极测脂电路电连接的第一接触电极、第二接触电极、第三接触电极和第四接触电极；所述第一接触电极、所述第二接触电极、所述第三接触电极和所述第四接触电极与人体接触后在所述四电极测脂电路中形成人体阻抗，所述第一接触电极和所述第二接触电极用于向人体阻抗发出激励信号，所述第三接触电极和第四接触电极用于检测人体阻抗的电压信号；所述MCU处理电路分别与所述四电极测脂电路和所述输出模块电连接，用于将根据所述电压信号计算得到的人体体脂率信息发送至输出模块输出。优选地，所述第一接触电极和所述第二接触电极外露于所述壳体的第一面，所述第三接触电极和所述第四接触电极外露于所述壳体的第二面，所述第一面和所述第二面相交。优选地，所述四电极测脂电路还包括参考子电路，所述参考子电路包括与所述人体阻抗串联的参考阻抗，以及用于测量所述参考阻抗处电压信号的测量单元。优选地，所述四电极测脂电路还包括与人体阻抗并联的第一分流阻抗和与参考阻抗并联的第二分流阻抗。优选地，所述电路板在所述四电极测脂电路和所述MCU处理电路之间还包括相互连接的放大电路和幅值相位检测电路，所述放大电路用于分别对所述四电极测脂电路中所述人体阻抗的电压值和所述参考阻抗的电压值进行放大处理，所述幅值相位检测电路的输出端与所述MCU处理电路的输入端电连接。优选地，所述输出模块包括显示电路，所述显示电路包括设置于所述壳体上的显示屏。优选地，所述显示屏为LCD液晶显示屏。优选地，所述电路板还包括按键控制电路，所述按键控制电路包括设置于所述壳体上的控制按钮。优选地，所述控制按钮包括电源开关键、身高设置键、体重设置键、年龄设置键、数字调节键和开始测量键中的至少一种。优选地，所述电源电路为电池组，所述电池组的输出电压值为3.3V。本实用新型技术方案中，在便携式人体脂肪测量仪中采用四电极测脂电路结合MCU处理电路测量人体的体脂率，避免了皮肤与电极之间未知可变的接触电阻所造成的测量误差，提高了体脂测量的精确性；采用参考子电路与测量子电路进行比较，直接通过电压值和阻抗值之间的关系得到被测人体的阻抗值，可靠性高且相对于只有一个测量子电路求得阻抗值要更简单。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型便携式人体脂肪测量仪一实施例的结构示意图；图2为本实用新型便携式人体脂肪测量仪一实施例的电路框图；图3为本实用新型便携式人体脂肪测量仪中四电极测脂电路的等效示意图；附图标号说明：标号名称标号名称100便携式人体脂肪测量仪10壳体20电路板21电源电路22四电极测脂电路221激励子电路222测量子电路223参考子电路23微控制单元(MCU)处理电路24输出模块241显示屏25放大电路26幅值相位检测电路27按键控制电路271控制按钮30电极组31第一接触电极32第二接触电极33第三接触电极34第四接触电极Z1第一阻抗Z2第二阻抗Z3第三阻抗Z4第四阻抗Z5人体阻抗Z6参考阻抗Z7第一分流阻抗Z8第二分流阻抗本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种便携式人体脂肪测量仪。请参阅图1和图2，在本实用新型一实施例中，该便携式人体脂肪测量仪100包括壳体10、设置于所述壳体10内的电路板20和设置于所述壳体10上的电极组30。所述电路板20包括四电极测脂电路22、MCU处理电路23、输出模块24和用于为电路板提供电能的电源电路21，所述电极组30包括分别与四电极测脂电路22电连接的第一接触电极31、第二接触电极32、第三接触电极33和第四接触电极34；人体与第一接触电极31、第二接触电极32、第三接触电极33和第四接触电极34接触后在四电极测脂电路22中形成人体阻抗Z5，第一接触电极31和第二接触电极32用于向人体阻抗Z5发出激励信号，作为激励电极；第三接触电极33和第四接触电极34用于检测人体阻抗Z5的电压值Vz5，作为测量电极；MCU处理电路23分别与四电极测脂电路22和输出模块24电连接，用于将根据电压信号计算得到的人体体脂率信息发送至输出模块24输出。本实施例中，人体脂肪测量仪100的体积较小，便于用户能够放在包中随身携带。两个测量电极和两个激励电极位于壳体10不相同的两个面，且根据人手指的长度设计电机位置，具体的，第一接触电极31和第二接触电极32外露于壳体10的第一面，第三接触电极33和第四接触电极34外露于壳体10的第二面，第一面和第二面相交；优选地，所述壳体10的第一面和第二面垂直相交。上述设计符合人体工学设计，提高用户测量体脂率的体验舒适度。此外，还将所述壳体10的宽度方向两侧壁设计为弧形结构，同样是为了配合人手握持时手掌的弧形角度，提高用户的测量体验。请结合参阅图3，所述四电极测脂电路22包括激励子电路221和测量子电路222，所述激励子电路221分别与电源电路21、第一接触电极31和第二接触电极32电连接，人体接触第一接触电极31和第二接触电极32时在所述激励子电路221中分别产生第一阻抗Z1和第二阻抗Z2；所述测量子电路222分别与第三接触电极33和第四接触电极34电连接，人体接触第三接触电极33和第四接触电极34时在所述测量子电路222中分别产生第三阻抗Z3和第四阻抗Z4，；此外，在人体同时接触第一接触电极31、第二接触电极32、第三接触电极33和第四接触电极34时，在测量子电路222中还产生了人体阻抗Z5，人体阻抗Z5是因为在测脂过程中电流经过人体时因人体中不导电的脂肪而产生的，人体阻抗Z5一端与第一阻抗Z1和第三阻抗Z3电连接，另一端与第二阻抗Z2和第四阻抗Z4电连接。第三接触电阻33和第四接触电阻34用于测量人体阻抗Z5处的电压值Vz5。在便携式人体脂肪测量仪中采用四电极测脂电路22结合MCU处理电路23测量人体的体脂率，避免了皮肤与电极之间未知可变的接触电阻所造成的测量误差，提高了体脂测量的精确性。进一步地，本实施例中，所述四电极测脂电路22还包括参考子电路223，所述参考子电路223包括参考阻抗Z6，所述参考阻抗Z6与人体阻抗Z5串联设置，MCU处理电路23可以测得所述参考阻抗Z6处的电压值Vz6。采用参考子电路223与测量子电路222进行比较，因参考阻抗Z6为已知条件，可直接通过电压值和阻抗值之间的关系得到被测人体的阻抗值，可靠性高且相对于只有一个测量子电路求得阻抗值要更简单。进一步地，本实施例中四电极测脂电路22还包括与人体阻抗Z5并联的第一分流阻抗Z7和与参考阻抗Z6并联的第二分流阻抗Z8，第一分流阻抗Z7和第二分流阻抗Z8的阻抗值接近于无穷大，从而使得较小的第一阻抗Z1、第二阻抗Z2、第三阻抗Z3和第四阻抗Z4可以忽略不计，从而提高测量人体本身脂肪产生的人体阻抗Z5的准确性。优选地，请再次参阅图2，在所述电路板20在所述四电极测脂电路22和所述MCU处理电路23之间还包括相互连接的放大电路25和幅值相位检测电路26，所述放大电路25用于分别对四电极测脂电路22中人体阻抗Z5的电压值Vz5和参考阻抗Z6的电压值Vz6进行放大处理，所述幅值相位检测电路26的输出端与所述MCU处理电路23的输入端电连接。具体的，放大电路25包括第一放大器和第二放大器，第一放大器的输入端分别与第三接触电极33和第四接触电极43电连接实现与人体阻抗Z5并联，获取人体阻抗Z5的电压值Vz5并进行放大处理，并将完成放大后的电压值Vz5从第一放大器的输出端传至幅值相位检测电路26；第二放大器的输入端与参考阻抗Z6并联，获取参考阻抗Z6的电压Vz6并进行放大处理，并将完成放大后的电压信号从第二放大器的输出端传至幅值相位检测电路26；幅值相位检测电路26根据公式(1)和(2)最终得到幅度电压Vmag和相位电压值Vphs。本实施例中，采用频率50KHz恒流0.3mA的交流正弦波通过人体阻抗形成电流通路。具体公式如下：Vphs＝10mV·(°)-1·(180°-|φ|)(2)其中，φ为人体待测阻抗Z5的电压值Vz5与参考阻抗Z6的电压值Vz6的相位差值。MCU处理电路23首先从幅度电压Vmag和相位电压值Vphs中得到人体待测阻抗Z5的电压值Vz5与参考阻抗Z6的电压值Vz6的比值，再根据人体待测阻抗Z5的电压值Vz5与参考阻抗Z6的电压值Vz6的比值和已知的参考阻抗Z6得到人体待测阻抗Z5，最后根据人体待测阻抗Z5和人体脂肪率的经验计算公式得到人体的体脂率。具体计算过程如下：本实施例中，电压值与阻抗值之间的关系公式：又因为参考阻抗Z6由电阻R6和电容C6并联组成，待测人体阻抗Z5由电阻R5和电容C5并联组成，则公式(3)可等效于公式：再结合公式(1)、(2)和(3)可以推导出公式：和具体的，设置参考电容C6＝1nF，参考电阻R6＝100Ω，由于频率f为50KHz，则w＝2πf＝105π。举例说明：假设MCU处理电路23的采样的幅度电压Vmag＝994.428mV，相位电压值Vphs＝1458mV。由公式(1)和(2)可以得出φ＝-34.2°，再将其带入公式(5)和(6)中，得到C5＝10nF，R5＝200Ω。最后得出待测人体阻抗在得到待测人体阻抗Z5＝169.37Ω后，结合人体的性别、年龄、身高和体重等参数计算出人体脂肪率。具体的，人体体重指数其中W为体重(kg)，H为身高(m)。人体脂肪率是指体内的脂肪含量在体重中的比例，以百分比表示，记为FP，人体脂肪率FP的经验计算公式如下：男性：FP＝9.2×10-5Z·(BMI)2+0.07A-4.1；女性：FP＝9.2×10-5Z·(BMI)2+0.03A+0.7；其中，A标识待测人的年龄。比如一体重为60kg、年龄32岁、身高为1.76m的男性测得Z5＝376Ω，则该男性的脂肪率再对照下表即可判断出测量男性的肥胖情况为较瘦。表1肥胖率判别肥胖的标准优选地，输出模块24为显示模块，所述显示模块包括设置于所述壳体10第一面上的显示屏241。显示屏241将计算得到的体脂率显示提供给用户观看。进一步地，显示屏241为LCD液晶显示屏。进一步地，为了用户能够自行调整预设的性别、年龄、身高和体重，所述电路板20还包括按键控制电路27，所述按键控制电路27包括设置于所述壳体10上的控制按钮271。所述控制按钮271包括电源开关键、身高设置键、体重设置键、年龄设置键、数字调节键和开始测量键中的至少一种。例如：通过用户按下身高设置键，并结合数字调节键改变身高数值，使新设置的身高数值带入上述公式中计算得出测量人的体脂率。优选地，为了更好地体现便携式人体脂肪测量仪的便携性，可以采用锂电池充电使用也可以是采用一次性电池供电使用，本实施例中，电源电路210为电池组，电池组的输出电压为3.3V。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3