專利名稱：一種肌肉圍度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種非接觸式測(cè)量裝置，尤其涉及一種應(yīng)用非接觸式超聲波測(cè)距、成像技術(shù)，方便、快捷地進(jìn)行肌肉圍度測(cè)量的裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及兩個(gè)技術(shù)知識(shí)背景:一超聲波在測(cè)量成像方面的應(yīng)用；ニ生物力學(xué)的知識(shí)背景。下面針對(duì)這兩個(gè)方面做下簡(jiǎn)單介紹。超聲波是自19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)之后，人們解決了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超聲波的辦法，從此迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術(shù)的歷史篇章。超聲波測(cè)距原理十分簡(jiǎn)單，利用聲波在介質(zhì)中傳播往返時(shí)間來計(jì)算探頭與被測(cè)物體的距離。而超聲顯像是20世紀(jì)50年代后期發(fā)展起來的ー種新型非創(chuàng)傷性診斷的臨床醫(yī)學(xué)新技木。它是研究和運(yùn)用超聲波的物理特性、成像原理以及人體組織器官的解剖、生理、病理特征和臨床醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，以觀察人體組織、器官形態(tài)和功能變化的聲像表現(xiàn)，然后分析歸納，探討疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，從而達(dá)到診斷與治療疾病的目的。早在1942年奧地利K.T Dussik使用A型超聲裝置來穿透性探測(cè)顱腦，并于1949年成功地獲得了頭部(包括腦室)的超聲圖象11110 1951年Wild和Reid首先應(yīng)用A型超聲對(duì)人體檢測(cè)并報(bào)道了了乳腺癌的回聲圖象。1954年Donald應(yīng)用超聲波作婦產(chǎn)科檢查，隨后開始用于腹部器官的超聲檢查。1965年Lallagen首先應(yīng)用Doppler法檢測(cè)胎心及某些血管疾病。1 973年荷蘭Bon首先報(bào)道實(shí)時(shí)超聲顯像儀，它是最早真正用于檢查診斷心臟病的切面實(shí)時(shí)超聲顯像儀。70年代脈沖多普勒與ニ維超聲結(jié)合成雙功能超聲顯像，能選擇性獲得取樣部位的血流頻譜?？焖俑盗⑷~變換技術(shù)的應(yīng)用，使得超聲成像可以取得某些以前只有用侵入性方法才能獲得的血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。80年代以來，超聲診斷技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換成像技木，圖象的清晰度和分辨率進(jìn)ー步提高。脈沖與連續(xù)頻譜多普勒聯(lián)合應(yīng)用，近一步提高了診斷的準(zhǔn)確性。80年代彩色多普勒新技術(shù)的興起，能實(shí)時(shí)地獲取異常血流的直觀圖象，不僅在診斷心臟瓣膜疾病與先天性心臟疾病方面顯示了獨(dú)特的優(yōu)越性，而且可以用于檢測(cè)大血管、周圍血管與臟器血管的病理改變，在臨床上具有重要的意義。1992年McDicken等人率先提出多普勒組織成像技術(shù)，隨后此技術(shù)被廣泛應(yīng)用于臨床分析心肌活動(dòng)的功能，為臨床心臟疾病的診斷與治療提供了ー種安全簡(jiǎn)便、無創(chuàng)的檢測(cè)手段。自60年代開始萌芽的三維超聲技術(shù)在90年代開始成熟，出現(xiàn)了ー些商業(yè)系統(tǒng)，并逐步用于臨床，在很多應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)ニ維超聲的特性。近年來，超聲醫(yī)學(xué)成像技術(shù)處于快速發(fā)展中，很多新技術(shù)，如造影成像、諧波成像、心內(nèi)超聲成像等技術(shù)都在臨床上得到了應(yīng)用。生物力學(xué)是ー門新興學(xué)科，盡管對(duì)其中個(gè)別問題的研究有相當(dāng)悠久的歷史。一般認(rèn)為，1967年在瑞士召開第一次國際生物力學(xué)研究會(huì)議是該學(xué)科誕生的標(biāo)志。在科學(xué)的發(fā)展過程中，生物學(xué)和力學(xué)相互促進(jìn)和發(fā)展著。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是其中的一部分。
運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是用靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本原理結(jié)合解剖學(xué)、生理學(xué)研究人體運(yùn)動(dòng)的學(xué)科。用理論力學(xué)的原理和方法研究生物是個(gè)開展得比較早、比較深入的領(lǐng)域。在人體運(yùn)動(dòng)中，應(yīng)用層動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本原理、方程去分析計(jì)算運(yùn)動(dòng)員跑、跳、投擲等多種運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的極限能力，其結(jié)果與奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的記錄非常相近。在創(chuàng)傷生物力學(xué)方面，以動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)應(yīng)用有限元法，計(jì)算頭部和頸部受沖擊時(shí)的頻率響應(yīng)并建立創(chuàng)傷模型，從而改進(jìn)頭部和頸部的防護(hù)并可加快創(chuàng)傷的治療。人體各器官、系統(tǒng)，特別是心臟ー循環(huán)系統(tǒng)和肺臟ー呼吸系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題、生物系統(tǒng)和環(huán)境之間的熱力學(xué)平衡問題、特異功能問題等也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。生物力學(xué)的研究，不僅涉及醫(yī)學(xué)、體育運(yùn)動(dòng)方面，而且已深入交通安全、宇航、軍事科學(xué)的有關(guān)方面。國內(nèi)進(jìn)行肌肉圍度測(cè)量比較原始，用軟尺繞肌肉圍度ー圈，來粗略測(cè)量一下，精度極不準(zhǔn)確，而且無法記錄當(dāng)時(shí)肌肉收縮舒張的形態(tài)，給以后的進(jìn)ー步研究工作帶來了困難。例如國內(nèi)專利(CN200410073162.4)為基于超聲波測(cè)量的殘肢骨骼與皮膚特征的提取方法專利，首先在每ー水平面對(duì)殘肢進(jìn)行旋轉(zhuǎn)測(cè)量，獲得多幀超聲測(cè)量圖像，然后對(duì)多幀測(cè)量圖像進(jìn)行復(fù)合，重建其ニ維截面圖像，進(jìn)而利用邊緣檢測(cè)法對(duì)骨骼與皮膚進(jìn)行特征提取，步驟復(fù)雜繁多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種應(yīng)用非接觸式超聲波測(cè)距、成像技術(shù)，能方便、快捷地進(jìn)行肌肉圍度測(cè)量的裝置。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:
ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，包括環(huán)形探測(cè)儀，傳輸線，控制顯示器，所述環(huán)形探測(cè)儀包括一個(gè)環(huán)形架和安裝于所述環(huán)形架上的多個(gè)探頭，所述控制顯示器包括控制顯示器外殼，控制顯示電路，顯示屏，所述控制顯示電路和顯示屏安裝在控制顯示器外売上，所述控制顯示電路一端與顯示屏相連，另一端通過所述傳輸線與所述環(huán)形探測(cè)儀的探頭相連，所述控制鍵盤與所述控制顯示電路的鍵盤輸入電路相對(duì)應(yīng)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述控制顯示電路包括同步發(fā)生器、發(fā)射電路、接收電路、掃描控制電路、濾波電路、視放電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路、D/A轉(zhuǎn)換器、放大電路、顯示電路，鍵盤輸入電路，所述同步發(fā)生器分別與發(fā)射電路、接收電路、掃描控制電路的輸入端相連所述掃描控制電路與所述環(huán)形探測(cè)儀相連，所述發(fā)射電路通過濾波電路與所述接收電路相連，同時(shí)環(huán)形探測(cè)儀也通過濾波電路與所述接收電路相連，所述接收電路將信號(hào)經(jīng)過依次串聯(lián)的視放電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路、D/A轉(zhuǎn)換器、放大電路、顯示電路輸送到顯示屏上顯示，所述鍵盤輸入電路與所述數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路相連。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述同步發(fā)生器以場(chǎng)效應(yīng)管作為開關(guān)元件，采用脈沖波激勵(lì)方式，在所述掃描控制電路每隔5毫秒的控制下，靠電感儲(chǔ)能產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，所述方波脈沖信號(hào)傳送到所述發(fā)射電路并傳送到所述多個(gè)探頭，所述多個(gè)探頭擁有各自地址，各自發(fā)射超聲波模擬信號(hào)，所述超聲波模擬信號(hào)折回所述多個(gè)探頭自身接收，并經(jīng)過所述傳輸線依次傳送至所述濾波電路、所述接收電路、以及所述視放電路，并經(jīng)過所述A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送到所述數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路，所形成數(shù)字信號(hào)再經(jīng)過所述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并經(jīng)過所述放大電路放大，傳送到所述顯示電路，最終顯示在所述顯示屏，所述數(shù)字信號(hào)攜帯所述多個(gè)探頭的各自所述地址，所述地址和所述數(shù)字信號(hào)經(jīng)所述數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路利用超聲波ニ維截面成像技術(shù)，計(jì)算得到所述被測(cè)身體部分的外圍周長；所述接收電路由兩級(jí)運(yùn)放電路、ニ階帶通濾波電路以及比較電路三部分組成。所述發(fā)電電路包括こ類推挽放大電路，CMOS管，高頻脈沖變壓器和超聲波換能器，所述こ類推挽放大電路的輸入端連接到所述同步發(fā)生器的輸出端，所述こ類推挽放大電路的輸出端與CMOS管的柵極相連，而CMOS管的源極和漏極連接后與所述高頻脈沖變壓器的輸入線圈的一端連接，并且與地連接，所述高頻脈沖變壓器的輸入線圈的一端通過ー個(gè)電阻與5V電源連接，且在電阻與所述高頻脈沖變壓器的輸入線圈的連接段通過ー個(gè)電容與地連接，所述高頻脈沖變壓器的輸出線圈與ー個(gè)電阻和超聲波換能器并聯(lián)連接，且所述高頻脈沖變壓器的輸出線圈的一端接地，所述超聲波換能器位于所述探頭內(nèi)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述接收電路中的所述兩級(jí)運(yùn)放電路由0P37構(gòu)成，所述ニ階帶通濾波電路由TL082構(gòu)成，所述比較電路由LM393構(gòu)成，所述兩級(jí)運(yùn)放電路中第一級(jí)放大100倍，第二級(jí)放大50倍。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述探頭為接收一體式探頭，且所述探頭通過ー個(gè)安裝框架安裝在所述環(huán)形架上，在所述探頭的下端與安裝框架之間設(shè)置有彈簧，所述探頭的上端安裝有調(diào)整墊片，調(diào)整墊片的上端與安裝在所述安裝框架內(nèi)的調(diào)整螺母的下端緊緊貼
在一起。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述探頭的個(gè)數(shù)為72個(gè)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述環(huán)形架上配置有可以打開所述環(huán)形架的卡扣。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明通過采用非接觸式超聲波測(cè)距、成像技術(shù)，采用多個(gè)探頭安裝在環(huán)形架上，對(duì)放置在環(huán)形架中央的被測(cè)物進(jìn)行測(cè)量，然后通過處理系統(tǒng)(在測(cè)量裝置中為控制顯示電路)進(jìn)行處理和顯示，可以方便、快捷地測(cè)出被測(cè)物體的圍度和截面面積。在本發(fā)明中，通過設(shè)計(jì)同步發(fā)生器、發(fā)射電路、接收電路，整個(gè)裝置不需要提供高的直流電壓源就可以產(chǎn)生高達(dá)400伏的觸發(fā)脈沖，降低了生產(chǎn)成本，提高了本發(fā)明使用的安全性。


圖1為本發(fā)明的測(cè)量原理示意圖。圖2為本發(fā)明的肌肉圍度測(cè)量裝置三維示意圖。圖3為本發(fā)明的控制顯示器前面板圖。圖4為本發(fā)明的控制顯示電路原理圖。圖5為本發(fā)明的超聲波發(fā)射電路圖。圖6為本發(fā)明的超聲波接收電路圖。圖7為本發(fā)明的 高精度帶通濾波電路的電路圖。圖8為本發(fā)明的探頭安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。圖1為本發(fā)明進(jìn)行肌肉圍度測(cè)量的原理圖，通過采用多個(gè)超聲探頭，按一定角度安裝在一個(gè)圓形裝置上進(jìn)行周向排列；然后被測(cè)物體33置于環(huán)形測(cè)量裝置中，并通過探頭發(fā)射和接受超聲波，然后利用超聲測(cè)距的原理，計(jì)算每個(gè)探頭到被測(cè)物體表面的距離，如圖1所示；
根據(jù)探頭測(cè)得的數(shù)據(jù)，在顯示屏上顯示出每個(gè)探頭到被測(cè)物體表面的比例長度線段，從而確定被測(cè)物體的特殊點(diǎn)；
處理系統(tǒng)捕捉這些點(diǎn)后，用平滑的樣條線擬合出被測(cè)物體的ニ維截面的輪廓；
處理系統(tǒng)計(jì)算出每兩個(gè)探頭測(cè)得的被測(cè)物體上特殊點(diǎn)之間的弧長，并把所有求出的弧長加在一起求出所測(cè)物體的圍度；
處理系統(tǒng)計(jì)算出每兩個(gè)探頭測(cè)得的被測(cè)物體上特殊點(diǎn)之間與圓形裝置圓心連接后所圍扇形的面積，并把所有求出的扇形面積加在一起求出所測(cè)物體的截面面積；
本發(fā)明就是利用上述肌肉測(cè)量原理而設(shè)計(jì)的肌肉圍度測(cè)量裝置，如圖2所示，包括環(huán)形探測(cè)儀I，傳輸線2，控制顯示器3，其中環(huán)形探測(cè)儀I包括一個(gè)環(huán)形架11和安裝于環(huán)形架11上的多個(gè)探頭4，控制顯示器3包括控制顯示器外殼31，控制顯示電路，顯示屏32，控制顯示電路和顯示屏32安裝在控制顯示器外殼31上，控制顯示電路一端與顯示屏32相連，另一端通過傳輸線2與環(huán)形探測(cè)儀I的探頭4相連，控制鍵盤33與控制顯示電路的鍵盤輸入電路相對(duì)應(yīng)，如圖3所示，，控制鍵盤有7個(gè)鍵，包括A號(hào)鍵為開關(guān)機(jī)鍵:，B、D號(hào)鍵為視圖上下調(diào)整鍵，C、E號(hào)鍵為前后視圖切換以及視圖左右調(diào)整鍵，F(xiàn)號(hào)鍵為菜單鍵，打開菜単，G號(hào)鍵為確認(rèn)鍵。如圖4所示，其中控制顯示電路包括同步發(fā)生器、發(fā)射電路、接收電路、掃描控制電路、濾波電路、視放電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路、D/A轉(zhuǎn)換器、放大電路、顯示電路，鍵盤輸入電路，同步發(fā)生器分別與發(fā)射電路、接收電路、掃描控制電路的輸入端相連掃描控制電路與環(huán)形探測(cè)儀I相連，發(fā)射電路通過濾波電路與接收電路相連，同時(shí)環(huán)形探測(cè)儀也通過濾波電路與接收電路相連，接收電路將信號(hào)經(jīng)過依次串聯(lián)的視放電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路、D/A轉(zhuǎn)換器、放大電路、顯示電路輸送到顯示屏上顯示，鍵盤輸入電路與數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路相連。同步發(fā)生器以場(chǎng)效應(yīng)管作為開關(guān)元件，采用脈沖波激勵(lì)方式，在掃描控制電路每隔5毫秒的控制下，靠電感儲(chǔ)能產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)傳送到發(fā)射電路并傳送到多個(gè)探頭，多個(gè)探頭擁有各自地址，各自發(fā)射超聲波模擬信號(hào)，超聲波模擬信號(hào)折回多個(gè)探頭自身接收，并經(jīng)過傳輸線2依次傳送至濾波電路、接收電路、以及視放電路，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送到數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路，所形成數(shù)字信號(hào)再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并經(jīng)過放大電路放大，傳送到顯示電路，最終顯示在顯示屏，數(shù)字信號(hào)攜帯多個(gè)探頭的各自地址，地址和數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路利用超聲波ニ維截面成像技術(shù)，計(jì)算得到被測(cè)身體部分的外圍周長。如圖5所示，發(fā)電電路包括こ類推挽放大電路19，CMOS管20，高頻脈沖變壓器21和超聲波換能器22，所述こ 類推挽放大電路19的輸入端連接到所述同步發(fā)生器的輸出端，所述こ類推挽放大電路19的輸出端與CMOS管20的柵極相連，而CMOS管20的源極和漏極連接后與所述高頻脈沖變壓器21的輸入線圈的一端連接，并且與地連接，所述高頻脈沖變壓器21的輸入線圈的一端通過ー個(gè)電阻與5V電源連接，且在電阻與所述高頻脈沖變壓器21的輸入線圈的連接段通過ー個(gè)電容與地連接，所述高頻脈沖變壓器21的輸出線圈與ー個(gè)電阻和超聲波換能器22并聯(lián)連接，且所述高頻脈沖變壓器21的輸出線圈的一端接地，所述超聲波換能器22位于所述探頭4內(nèi)。工作時(shí)，發(fā)射電路將接收到的方波脈沖信號(hào)送入こ類推挽放大電路19，用其輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)CMOS管20，接著將其脈沖信號(hào)加到高頻脈沖變壓器21進(jìn)行功率放大，使幅值增加到100多伏，最后將放大的脈沖方波信號(hào)加到超聲波換能器22上產(chǎn)生頻率為125 kHz的超聲波并將其發(fā)射出去。如圖6所示，接收電路由兩級(jí)運(yùn)放電路、ニ階帶通濾波電路以及比較電路三部分組成。接收電路中的兩級(jí)運(yùn)放電路由0P37構(gòu)成，ニ階帶通濾波電路由TL082構(gòu)成，比較電路由LM393構(gòu)成，兩級(jí)運(yùn)放電路中第一級(jí)放大100倍，第二級(jí)放大50倍，共放大5000倍左右。另外考慮到本系統(tǒng)要適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境，因此設(shè)計(jì)了由TL082構(gòu)成的高精度帶通濾波電路28，以供回波信號(hào)放大后進(jìn)行進(jìn)ー步濾波，將濾波后的信號(hào)輸入到LM393構(gòu)成的比較電路29反相輸入端，與基準(zhǔn)電壓相比較，并且對(duì)其比較輸出電壓進(jìn)行限幅，將其電壓接至D觸發(fā)器，比較器將經(jīng)過放大后的交流信號(hào)整形出方波信號(hào)，將其接至FPGA，啟動(dòng)接收模塊計(jì)數(shù)，達(dá)到脈沖串設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。如圖7所示，高精度帶通濾波電路28，其中心頻率為5M，增益K=4，品質(zhì)因數(shù)Q=5，帶寬B=1M，通過濾波后的回波，就可以清楚地看到所測(cè)人體部位皮膚外表面的回波信號(hào)，然后通過數(shù)字掃描變換DSC電路1，就可以采集到人體部位的ニ維截面輪廓圖像信息，并以圖片的形式儲(chǔ)存下來，然后進(jìn)行計(jì)算處理，同時(shí)可以及時(shí)計(jì)算出所測(cè)人體部位肌肉圍度值，以及所測(cè)截面的橫截面積。在本發(fā)明中，探頭4為接收一體式探頭，如圖8所示，探頭4通過ー個(gè)安裝框架5安裝在環(huán)形架11上 ，在探頭4的下端與安裝框架5之間設(shè)置有彈簧7，探頭4的上端安裝有調(diào)整墊片8，調(diào)整墊片8的上端與安裝在安裝框架5內(nèi)的調(diào)整螺母6的下端緊緊貼在一起，當(dāng)探頭相對(duì)位置有誤差時(shí)，可以使用螺絲刀旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺母來矯正每個(gè)探頭的相對(duì)物理位置。在具體實(shí)施例中，探頭4的個(gè)數(shù)為72個(gè)。為了方便操作，環(huán)形架11上配置有可以打開環(huán)形架11的卡扣12。在具體實(shí)施例中，通過采用本發(fā)明提供的裝置進(jìn)行工作的完整步驟及流程如下: 首先操作人員手持控制顯示器3打開控制鍵盤的開關(guān)鍵A，機(jī)器進(jìn)入探頭物理位置自
我檢測(cè)狀態(tài)，通過與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較來確定哪個(gè)探頭需要調(diào)試，確定調(diào)試探頭后，操作人員只需用螺絲刀旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母6即可，調(diào)試完畢后進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，首先將環(huán)形探測(cè)儀I(由兩半圓組成)打開，套在被測(cè)物體上，將卡扣12扣好，保持環(huán)形架11不移動(dòng)，按下控制鍵盤的確認(rèn)鍵G，儀器進(jìn)行掃描。首先由控制顯示電路的同步發(fā)生器和掃描控制器產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，經(jīng)導(dǎo)線傳送到發(fā)射電路，發(fā)射電路將接收到的方波脈沖信號(hào)送入こ類推挽放大電路19，用其輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)CMOS管20，接著將其脈沖信號(hào)加到高頻脈沖變壓器21進(jìn)行功率放大，使幅值增加到100多伏，最后將放大的脈沖方波信號(hào)加到超聲波探頭4上產(chǎn)生頻率為125 kHz的超聲波并將其發(fā)射出去。
經(jīng)導(dǎo)線傳輸，探頭4處產(chǎn)生超聲波，在控制板內(nèi)部有時(shí)鐘計(jì)時(shí)器(確認(rèn)鍵G按下后，時(shí)鐘開始計(jì)時(shí))，每間隔5毫秒發(fā)送ー組超聲脈沖，在間隔的5毫秒內(nèi)是超聲探頭的接收時(shí)間，超聲波到達(dá)被測(cè)皮膚表面后，超聲波返回超聲探頭4被轉(zhuǎn)變成變化的電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行初步過濾，再經(jīng)過接收電路，本電路由兩級(jí)運(yùn)放電路27，ニ階帶通濾波電路28以及比較電路29三部分組成。兩級(jí)運(yùn)放電路27由0P37構(gòu)成，ニ階帶通濾波電路28由TL082構(gòu)成，比較電路29由LM393構(gòu)成。因本系統(tǒng)頻率較高，回波信號(hào)非常弱，為毫伏級(jí)，因此設(shè)計(jì)成兩級(jí)放大電路27，第一級(jí)放大100倍，第二級(jí)放大50倍，共放大5 000倍左右。這樣可以更好的分辨回波信號(hào)，另外考慮到本系統(tǒng)要適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境，因此設(shè)計(jì)了由TL082構(gòu)成的高精度帶通濾波電路，以供回波信號(hào)放大后進(jìn)行進(jìn)ー步濾波，將濾波后的信號(hào)輸入到LM393構(gòu)成的比較電路29反相輸入端，與基準(zhǔn)電壓相比較，并且對(duì)其比較輸出電壓進(jìn)行限幅，將其電壓接至D觸發(fā)器，比較器將經(jīng)過放大后的交流信號(hào)整形出方波信號(hào)，將其接至FPGA，啟動(dòng)接收模塊計(jì)數(shù)，達(dá)到脈沖串設(shè)定值吋，關(guān)閉計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。視放電路、A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路，將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成屏幕上顯示的輪廓，其中顯示屏32上顯示ー個(gè)比例縮放的圓環(huán)，并且被72個(gè)點(diǎn)等分，圓弧上每個(gè)點(diǎn)代表環(huán) 形探頭架上的一個(gè)探頭，所測(cè)物體的距離將在顯示屏上等比例轉(zhuǎn)化成點(diǎn)到圓弧的距離，數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路將每個(gè)探頭與被測(cè)物體表面的的距離轉(zhuǎn)換成離散的72點(diǎn)的形式顯示在顯示屏32上，72個(gè)離散點(diǎn)所確定的軌跡就是被測(cè)物體的截面輪廓。數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路根據(jù)收發(fā)信號(hào)的時(shí)間差，算出探頭到被測(cè)物體表面的距離，并將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來，然后利用儲(chǔ)存起來的72個(gè)數(shù)據(jù)，在數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路中進(jìn)行離散化模擬計(jì)算，便可以得到所需的被測(cè)物體的圍度，及其截面面積，同時(shí)將算出的數(shù)據(jù)送到顯示屏32上進(jìn)行顯示。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種肌肉圍度測(cè)量裝置，包括環(huán)形探測(cè)儀(1)，傳輸線(2)，控制顯示器(3)，所述環(huán)形探測(cè)儀包括一個(gè)環(huán)形架(11)和安裝于所述環(huán)形架(11)上的多個(gè)探頭(4)，所述控制顯示器(3)包括控制顯示器外殼(31)，控制顯示電路，顯示屏(32)，控制鍵盤(33)，所述控制顯示電路和顯示屏(32)安裝在控制顯示器外殼(31)上，其特征在于:所述控制顯示電路一端與顯示屏(32)相連，另一端通過所述傳輸線(2)與所述環(huán)形探測(cè)儀的探頭(4)相連，所述控制鍵盤(33 )與所述控制顯示電路的鍵盤輸入電路相對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，其特征在于:所述控制顯示電路包括同步發(fā)生器、發(fā)射電路、接收電路、掃描控制電路、濾波電路、視放電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路、D/A轉(zhuǎn)換器、放大電路、顯示電路，鍵盤輸入電路，所述同步發(fā)生器分別與發(fā)射電路、接收電路、掃描控制電路的輸入端相連所述掃描控制電路與所述環(huán)形探測(cè)儀(I)相連，所述發(fā)射電路連接到所述環(huán)形探測(cè)儀(1)，同時(shí)通過濾波電路與所述接收電路相連，同時(shí)環(huán)形探測(cè)儀也通過濾波電路與所述接收電路相連，所述接收電路將信號(hào)經(jīng)過依次串聯(lián)的視放電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路、D/A轉(zhuǎn)換器、放大電路、顯示電路輸送到顯示屏上顯示，所述鍵盤輸入電路與所述數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，其特征在于:所述同步發(fā)生器以場(chǎng)效應(yīng)管作為開關(guān)元件，采用脈沖波激勵(lì)方式，在所述掃描控制電路每隔5毫秒的控制下，靠電感儲(chǔ)能產(chǎn)生方波脈沖信號(hào)，所述方波脈沖信號(hào)傳送到所述發(fā)射電路并傳送到所述多個(gè)探頭，所述多個(gè)探頭擁有各自地址，各自發(fā)射超聲波模擬信號(hào)，所述超聲波模擬信號(hào)折回所述多個(gè)探頭自身接收，并經(jīng)過所述傳輸線(2)依次傳送至所述濾波電路、所述接收電路以及所述視放電路，并經(jīng)過所述A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送到所述數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路，所形成數(shù)字信號(hào)再經(jīng)過所述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并經(jīng)過所述放大電路放大，傳送到所述顯示電路，最終顯示在所述顯示屏，所述數(shù)字信號(hào)攜帯所述多個(gè)探頭的各自所述地址，所述地址和所述數(shù)字信號(hào)經(jīng)所述數(shù)字掃描變換電路與運(yùn)算電路利用超聲波ニ維截面成像技術(shù)，計(jì)算得到所述被測(cè)身體部分的外圍周長；所述接收電路由兩級(jí)運(yùn)放電路、ニ階帶通濾波電路以及比較電路三部分組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，其特征在于:所述發(fā)電電路包括こ類推挽放大電路(19)，CMOS管(20)，高頻脈沖變壓器(21)和超聲波換能器(22)，所述こ類推挽放大電路(19)的輸入端連接到所述同步發(fā)生器的輸出端，所述こ類推挽放大電路(19)的輸出端與CMOS管(20)的柵極相連，而CMOS管(20)的源極和漏極連接后與所述高頻脈沖變壓器(21)的輸入線圈的一端連接，并且與地連接，所述高頻脈沖變壓器(21)的輸入線圈的一端通過ー個(gè)電阻與5V電源連接，且在電阻與所述高頻脈沖變壓器(21)的輸入線圈的連接段通過ー個(gè)電容與地連接，所述高頻脈沖變壓器(21)的輸出線圈與ー個(gè)電阻和超聲波換能器(22)并聯(lián)連接，且所述高頻脈沖變壓器(21)的輸出線圈的一端接地，所述超聲波換能器(22)位于所述探頭(4)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，其特征在于:所述接收電路中的所述兩級(jí)運(yùn)放電路由0P37構(gòu)成，所述ニ階帶通濾波電路由TL082構(gòu)成，所述比較電路由LM393構(gòu)成，所述兩級(jí)運(yùn)放電路中第一級(jí)放大100倍，第二級(jí)放大50倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，其特征在于:所述探頭(4)為接收一體式探頭，且所述探頭(4)通過ー個(gè)安裝框架(5 )安裝在所述環(huán)形架(11)上，在所述探頭(4)的下端與安裝框架(5)之間設(shè)置有彈簧(7)，所述探頭(4)的上端安裝有調(diào)整墊片(8)，調(diào)整墊片(8)的上端與安裝在所述安裝框架(5)內(nèi)的調(diào)整螺母(6)的下端緊緊貼在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，其特征在于:所述探頭(4)的個(gè)數(shù)為72個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種肌肉圍度測(cè)量裝置，所述環(huán)形架(11)上配置有可以打開所述環(huán)形架(11 ) 的卡扣(23)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種肌肉圍度測(cè)量裝置，涉及一種通過應(yīng)用超聲波測(cè)距原理，通過電子處理技術(shù)進(jìn)行肌肉圍度測(cè)量的裝置，該裝置包括環(huán)形探測(cè)儀，傳輸線，控制顯示器，所述環(huán)形探測(cè)儀包括一個(gè)環(huán)形架和安裝于所述環(huán)形架上的多個(gè)探頭，所述控制顯示器包括控制顯示器外殼，控制顯示電路，顯示屏，控制鍵盤，所述控制顯示電路和顯示屏安裝在控制顯示器外殼上，所述控制顯示電路一端與顯示屏相連，另一端通過所述傳輸線與所述環(huán)形探測(cè)儀的探頭相連，所述控制鍵盤與所述控制顯示電路的鍵盤輸入電路相對(duì)應(yīng)，采用該發(fā)明裝置進(jìn)行肌肉圍度測(cè)量具有方便、快捷、安全等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B8/13GK103099643SQ201310065128
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者唐剛, 王章坤, 黃婉娟, 賴文芳, 焦杰, 王得宇, 王建革, 王偉偉 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)