CN114947804A - 一种阻抗测量装置、方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻抗测量装置、方法及电子设备；其中，阻抗测量装置包括第一测量体和第二测量体，第一测量体中设置有第一电极组；缓冲电路，设置于第一测量体，用于对通过第一电极组的第一激励信号进行增强处理，以输出第二激励信号；测量电路，设置于第二测量体，用于基于第二激励信号，获得被测对象的阻抗；本发明通过直接在激励信号输出的源头设置缓冲电路以增加激励信号的驱动力，以抵消激励信号通过线体传输出至测量电路过程中的衰减量，提高信噪比，进而提高阻抗测量的准确性。

Description

一种阻抗测量装置、方法及电子设备

技术领域

本发明生物阻抗测量技术领域，特别涉及一种阻抗测量装置、方法及电子设备。

背景技术

通过生物电阻抗(BIA，BioelectricalImpedenceAnalys is)技术测量人体阻抗来进行人体成分分析，可以简单快速地了解身体的健康状况。现有的八电极测量生物阻抗的方法中，由于测量时线缆过长对测量信号产生的干扰，使得测量信号的信噪比较低，进而导致生物成分测量不准确。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻抗测量装置及方法，能够有效避免因测量时线缆过长而降低激励信号的信噪比的问题，进而提高了测量的准确性。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

本申请实施例提供了一种阻抗测量装置，包括：

第一测量体和第二测量体，第一测量体中设置有第一电极组；

缓冲电路，设置于第一测量体，用于对通过第一电极组的第一激励信号进行增强处理，以输出第二激励信号；

测量电路，设置于第二测量体，用于基于第二激励信号获得被测对象的阻抗。

在一些实施例中，缓冲电路和测量电路通过线体连接。

在一些实施例中，第一电极组包括至少两组第一电极对，缓冲电路与至少一个第一电极对连接。

在一些实施例中，缓冲电路包括至少一缓冲单元；缓冲单元数量为一个时，缓冲单元与任一第一电极对连接。缓冲单元数量至少两个时；每个缓冲单元对应连接于一个第一电极对。

在一些实施例中，第一电极对包括一个激励电极和一个测量电极；

激励电极用于向被测对象施加第一激励信号；

测量电极，与缓冲单元连接，以使缓冲单元向测量电路输出第二激励信号。

在一些实施例中，缓冲单元包括MOS管和电阻；MOS管的漏极用于连接电源；MOS管的栅极与测量电极连接，用于接收第一激励信号；MOS管的源极和电阻的一端连接，用于输出第二激励信号；电阻的另一端接地。

在一些实施例中，缓冲电路还包括与缓冲单元数目相同的第一滤波单元，每个第一滤波单元对应连接一个缓冲单元，用于对第二激励信号进行滤波处理。

在一些实施例中，第二测量体设置有第二电极组，阻抗测量装置还包括设置于第二测量体的激励源，激励源与第一电极组和第二电极组连接，用于为第一电极组和第二电极组提供第一激励信号。

在一些实施例中，阻抗测量装置还包括第二滤波单元，设置于第二测量体，第二滤波单元与测量电路连接，用于将缓冲电路输出的第二激励信号进行滤波处理后输出至测量电路。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括手柄、设备本体和上述的阻抗测量装置：

第一测量体设置于手柄；

第二测量体设置于设备本体；

手柄和设备本体通过线体连接。

在一些实施例中的电子设备，电子设备包括人体秤或人体成分分析仪。

本申请实施例还提供了一种阻抗测量方法，应用于上述的阻抗测量装置中，阻抗测量方法包括如下步骤：

通过第一电极组向被测对象施加第一激励信号；

对第一电极组的第一激励信号进行增强处理以获得第二激励信号；

基于第二激励信号获得被测对象的阻抗。

相较于现有技术，本发明提供了一种阻抗测量装置、方法及电子设备，通过在激励信号输出的源头设置缓冲电路，以增强激励信号的驱动力，避免激励信号通过线体输出至测量电路的过程中发生衰减，避免了测量电路端接收到的激励信号的信噪比降低，进而确保计算得到的阻抗值的准确性，提高测量的准确性。

附图说明

图1为本发明提供的阻抗测量装置的结构框图。

图2为本发明提供的阻抗测量装置中第二测量体一实施例的结构框图。

图3为本发明提供的阻抗测量装置中第一测量体的结构框图。

图4为本发明提供的阻抗测量装置中第一电极对的结构示意图。

图5为本发明提供的阻抗测量装置中缓冲电路的结构框图。

图6为本发明提供的阻抗测量装置中缓冲单元的原理图。

图7为本发明提供的阻抗测量装置中第二测量体另一实施例的结构框图。

图8为本发明提供的电子设备中手柄的结构示意图。

图9为本发明提供的阻抗测量方法的步骤流程图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种阻抗测量装置、装置及方法，能够有效避免因测量时线缆过长而降低激励信号的信噪比的问题，进而提高了测量的准确性。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例中，至少一个是指一个或多个；多个，是指两个或两个以上。在本申请的描述中，“第一”、“第二”、“第三”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

在本说明书中描述的参考“一种实施方式”或“一些实施方式”等意味着在本申请的一个或多个实施方式中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

需要指出的是，本申请实施例中“连接”可以理解为电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接。

目前，相关技术中的八电极人体秤或人体成分分析仪通常包括基座和手柄两个部分，基座和手柄上分别设有电极，基座通常通过连接在基座和手柄间的线缆给手柄供电，也会通过线体获取手柄上的测量参数。由于线缆较长导致从手柄传输至基座的信号有部分衰减，信噪比降低，从而影响到阻抗测量的准确性。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种阻抗测量装置，能够降低线缆对阻抗测量结果的影响。阻抗测量装置包括第一测量体、第二测量体、缓冲电路和测量电路。第一测量体中设置有第一电极组；缓冲电路设置于第一测量体，用于对通过第一电极组的第一激励信号进行增强处理，以输出第二激励信号；测量电路设置于第二测量体，用于基于第二激励信号获得被测对象的阻抗。

下面对具体的阻抗测量装置进行介绍，将结合附图具体描述本申请的各实施例。

请参阅图1，在一些实施例中，阻抗测量装置包括第一测量体10、第二测量体20、缓冲电路12和测量电路21。其中，第一测量体10中设置有第一电极组11；缓冲电路12用于对通过第一电极组11的第一激励信号进行增强处理，以输出第二激励信号；测量电路21设置于第二测量体20，用于根据第二激励信号获取被测对象的阻抗。其中，缓冲电路12和测量电路21通过线体连接。

在一些实施例中，阻抗测量装置还包括激励源22，激励源22设置于第二测量体20，并与第一电极组11连接，用于为第一电极组11提供第一激励信号；当然，激励源22还可以设置在测量电路21中，在此不做限制。

在一些实施例中，请参阅图2，第二测量体20中还设置有第二电极组23；测量电路21分别连接于缓冲电路12和第二电极组23，测量电路21可以根据第二激励信号，以及第一电极组11和第二电极组23获得被测对象的阻抗。

在测量被测对象的阻抗时，第一电极组11与被测对象的上半部分接触。第二电极组23与被测对象的下半部分接触。激励源22通过第一电极组11和第二电极组23向被测对象施加第一激励信号。只是设置在第一测量体10的缓冲电路12会对通过第一电极组11的第一激励信号进行增强处理，输出第二激励信号，第二激励信号会经过线体传输至测量电路21，此时测量电路21会基于缓冲电路12输出的第二激励信号获得相应的电压信号，计算出待测对象相应部位的阻抗，进而获得待测对象的阻抗。例如，测量电路可以根据第一电极组11输出的第二激励信号获得缓冲电路12的电压降，从而得到与第一电极组11相应的阻抗值，即被测对象上半部分的阻抗值。测量电路21还可以获取缓冲电路12和第二电极组23之间的电压降，那么此时得到阻抗值可以是被测对象从上半部分到下半部分的阻抗值。

本实施例通过在第一测量体处设置缓冲电路12，将激励信号进行增强处理，增强激励信号的驱动能力，避免激励信号通过线体输出至测量电路21的过程中发生衰减，提高了信噪比，提高阻抗测量的准确性。

在一些实施例中，第一电极组11包括至少两组第一电极对111，缓冲电路12与至少一个第一电极对111连接。在本实施例中，缓冲电路12可以与任一第一电极对111连接，也可以与每一个第一电极对111连接，在此不做限制。其中，第二电极组23也可以包括至少一组第二电极对。当然本实施例中第二电极组23也可以设置两组第二电极对或多个第二电极对，本实施例中对此并不作限定。

以第一电极组11包括两组第一电极对111，第二电极组23包括两组第二电极对为例，在测量阻抗过程中，被测对象的两个部位分别与两个第一电极对111接触，被测对象的另外两个部位分别与两个第二电极对接触。可以通过两个第一电极对111在被测对象的两个部位之间通入第一激励信号，并利用缓冲电路12对通过至少一个第一电极111的第一激励信号进行增强处理获得第二激励信号，同时通过测量电路21测量得到与第一电极对111连接的缓冲电路12和没有与缓冲电路12连接的第一电极对111之间的电压信号，或者分别与两个第一电极对111连接的缓冲电路12之间的电压信号，该电压信号与第二激励信号对应。测量电路21基于上述电压信号和第一激励信号计算得到两个第一电极对111之间的阻抗，该阻抗即为被测对象的上述两个部位之间的阻抗；进一步地，通过该方式还可以计算得到任一个第一电极对111与任一个第二电极对之间的阻抗，如此可以得到上述四个部位中任意两个部位之间的阻抗，进行得到被测对象的阻抗。

以被测对象为人体为例，其中一个第一电极对111可以与人体的左手接触，另一个第一电极对111可以与人体的右手接触，从而可以测量人体左右手之间的阻抗；其中一个第二电极对可以与人体的左脚接触，另一个第二电极对可以与人体的右脚接触。根据需要，可以测量人体上半身的阻抗，还可以通过控制第一激励信号在第一电极对111与第二电极对之间流通，通过测量与第一电极对111连接的缓冲电路12和任一第二电极对之间的电压信号，进而测量人体的左半身或右半身的阻抗。只是和第一电极对111组合对人体的身体阻抗进行测量，都可以通过缓冲电路对第一激励信息进行增强处理，以抵消第一激励信号通过线体传输至测量电路中的衰减量。

在一些实施例中，请参阅图3，缓冲电路12包括至少一缓冲单元121，当缓冲单元121的数量为一个时，缓冲电路12与任一第一电极对111连接。缓冲单元121数量至少两个时；每个缓冲单元121对应连接于一个第一电极对111。

以第一测量体设置于手柄中为例，手柄设置有两个接触部，接触部各设置一个第一电极对111。若缓冲单元121的数量为一个时，那么此时位于手柄中的第一电极对111可以根据实际需要共用这一个缓冲单元121，以实现对经过第一电极对111的第一激励信号进行增强处理。若缓冲单元121设置有两个时，此时可以在两个接触部中各自设置一个，使得第一电极对111能够独自连接一缓冲单元121。具体缓冲单元121的数量设置可以根据实际需要进行灵活设置，本发明对此不作限定。

在一些实施例中，请参阅图4，第一电极对111包括一个激励电极1111和一个测量电极1112；激励电极1111用于向被测对象施加第一激励信号；测量电极1112与缓冲单元121连接，以使缓冲单元121向测量电路21输出第二激励信号。仍以第一测量体设置于手柄中为例，手柄设置有两个接触部，且被测对象与两个接触部均接触时，每个接触部中均设置有激励电极1111，激励源22任选一个激励电极1111施加第一激励信号，若每个测量电极1112对应连接一个缓冲单元121，由缓冲单元121对对应的第一激励信号进行放大后输出第二激励信号，由测量电路21基于第二激励信号获取与两个测量电极1112分别连接的缓冲单元121之间的电压信号，该电压信号与第二激励信号对应，从而得到被测对象上半身的阻抗。

其中，本实施例中的第一激励信号为微小的恒定交变电流源，在实际测量时，第一激励电流(即第一激励信号)的频率可以为5KHz-250KHz。仍以第一测量体设置于手柄中，手柄设置有两个接触部，且被测对象与两个接触部均接触时为例，若记手柄的两个接触部分别为左手柄和右手柄，通过左手柄中的激励电极1111施加的激励信号为第一激励电流，通过左手柄中的激励电极1111施加激励信号为第一激励电流(记为I1)。在测量时，激励源22可以通过左手柄的激励电极1111向人体施加第一频率的第一激励电流，例如采用频率为5KHz的第一激励电流，该第一激励电流通过左手柄向右手柄输出，缓冲单元121对分别对左手的测量电极1112和右手处的测量电极1112的第一激励电流进行增强处理后输出第二激励电流(即第二激励信号)，测量电路21通过获取两个缓冲单元121之间的电压信号，之后根据电压信号和第一激励电流计算得到相应部位的阻抗值。其中，缓冲单元121可以对左手的测量电极1112或者右手处的测量电极1112的第一激励电流进行增强处理，则相应的，缓冲单元121获取左手的测量电极1112与缓冲单元121之间的电压信号，或者右手的测量电极1112与缓冲单元121之间的电压信号，然后再得到相应部位的阻抗值。

在一些实施例中，请参阅图5，缓冲电路12还包括与缓冲单元121数目相同的第一滤波单元122，每个第一滤波单元122对应连接一个缓冲单元121，用于对第二激励信号进行滤波处理，通过在手柄端设置第一滤波单元122对缓冲单元121输出的激励信号进行滤波处理，可进一步的对第二激励信号进行降噪处理，进而更进一步地提高测量结果的准确性。

作为一种实施例，请参阅图6，缓冲单元121包括MOS管M1和电阻R1；MOS管M1的漏极用于连接电源；MOS管M1的栅极与测量电极1112连接，用于接收第一激励信号；MOS管M1的源极和电阻R1的一端连接，用于输出第二激励信号；电阻R1的另一端接地。本实施例中可以通过设置电阻R1的阻值大小来调节缓冲单元121的增强能力，进而提高缓冲单元121的灵活性。并且，本实施例中的电路结构设置简单，占用电路板的面积小，对应的在阻抗测量装置中占用的空间少，可在不改变阻抗测量装置体积的情况下设置缓冲单元121来增强激励信号的驱动能力，提高信噪比。

在一些实施例中，请参阅图7，阻抗测量装置还包括第二滤波单元24，设置于第二测量体20，第二滤波单元24与测量电路21连接，用于将缓冲电路12输出的第二激励信号进行滤波处理后输出至测量电路21。也即，本实施例中也可以在设备本体端设置第二滤波单元24，对接收的第二激励信号进行滤波处理，进而提高测量结果的准确性。

本发明提供的一种电子设备，该电子设备包括手柄、设备本体和阻抗测量装置；第一测量体设置于手柄；第二测量体设置于设备本体；手柄和设备本体通过线体连接。

具体实施时，请参阅图8，在实际的手柄设置中，手柄包括一个圆柱形的壳体，壳体表面的间隔设置有激励电极1111和测量电极1112。为了适应人体手握手柄时的姿势，其中测量电极1112的表面为内凹的曲面设置在壳体的一端，在实际操作时，大拇指可贴合测量电极1112，而激励电极1111则设置在壳体的另一端，且与测量电极1112错位设置，在手持手柄时，确保大拇指贴合测量电极1112的时候，激励电极1111能够与手掌贴合，由此来通过激励电极1111向人体施加第一激励信号，实现阻抗测量。

在一些实施例中，本发发明中的电子设备可以是人体秤或人体成分分析仪等，本发明对此不作限定。当电子设备是人体秤时，设备本体可以是秤体；当电子设备是人体成分分析仪时，设备本体可以是底座。

本发明还提供了一种阻抗测量方法，该阻抗测量方法应用于上述的阻抗测量装置中，请参阅图9，阻抗测量方法包括如下步骤：

100、通过第一电极组向被测对象施加第一激励信号；

200、对通过第一电极组的第一激励信号进行增强处理以获得第二激励信号；

300、基于第二激励信号获得被测对象的阻抗。

在对被测对象阻抗测量的过程中，通过第一电极组被测施加第一激励信号，并对通过第一电极组的第一激励信号进行增强处理以获得第二激励信号，基于第二激励信号获得被测对象的电压信号，进而计算以得到相应的阻抗；详细的实施方式可参阅上述关于阻抗测量装置的描述，在此不再赘述。

本实施中通过对激励信号进行增强处理，能够有效地增强激励信号的驱动能力，避免激励信号传输过程中衰减而降低了激励信号的信噪比，进而提高测量的准确性。

综上，本发明提供的一种阻抗测量装置、方法及电子设备；其中，阻抗测量装置包括第一测量体和第二测量体，第一测量体中设置有第一电极组；缓冲电路，设置于第一测量体，用于对通过第一电极组的第一激励信号进行增强处理，以输出第二激励信号；测量电路，设置于第二测量体，用于基于第二激励信号，获得被测对象的阻抗；本发明通过直接在激励信号输出的源头设置缓冲电路以增加激励信号的驱动力，以抵消激励信号通过线体传输出至测量电路过程中的衰减量，提高信噪比，进而提高阻抗测量的准确性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种阻抗测量装置，其特征在于，包括：

第一测量体和第二测量体，所述第一测量体中设置有第一电极组；

缓冲电路，设置于所述第一测量体，用于对通过所述第一电极组的第一激励信号进行增强处理，以输出第二激励信号；

测量电路，设置于所述第二测量体，用于基于所述第二激励信号获得被测对象的阻抗。

2.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述缓冲电路和所述测量电路通过线体连接。

3.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述第一电极组包括至少两个第一电极对，所述缓冲电路与至少一个所述第一电极对连接。

4.根据权利要求3所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述缓冲电路包括至少一个缓冲单元；

所述缓冲单元数量为一个时，所述缓冲单元与任一所述第一电极对连接；

所述缓冲单元数量为至少两个时；每个所述缓冲单元对应连接于一个所述第一电极对。

5.根据权利要求4所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述第一电极对包括一个激励电极和一个测量电极；

所述激励电极用于向所述被测对象施加第一激励信号；

所述测量电极，与所述缓冲单元连接，以使所述缓冲单元向所述测量电路输出第二激励信号。

6.根据权利要求5所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述缓冲单元包括MOS管和电阻；所述MOS管的漏极用于连接电源；所述MOS管的栅极与所述测量电极连接，用于接收第一激励信号；所述MOS管的源极和所述电阻的一端连接，用于输出所述第二激励信号；所述电阻的另一端接地。

7.根据权利要求4所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述缓冲电路还包括与所述缓冲单元数目相同的第一滤波单元，每个所述第一滤波单元对应连接一个所述缓冲单元，用于对所述第二激励信号进行滤波处理。

8.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述第二测量体设置有第二电极组，所述阻抗测量装置还包括设置于所述第二测量体的激励源；所述激励源与所述第一电极组和所述第二电极组连接，用于向所述第一电极组和所述第二电极组提供所述第一激励信号。

9.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其特征在于，所述阻抗测量装置还包括第二滤波单元，设置于所述第二测量体，所述第二滤波单元与所述测量电路连接，用于将所述缓冲电路输出的所述第二激励信号进行滤波处理后输出至所述测量电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括手柄、设备本体和如权利要求1-9任一项所述的阻抗测量装置：

所述第一测量体设置于所述手柄；

所述第二测量体设置于所述设备本体；

所述手柄和所述设备本体通过所述线体连接。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括人体秤或人体成分分析仪。

12.一种阻抗测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的阻抗测量装置中，所述阻抗测量方法包括如下步骤：

通过第一电极组向被测对象施加第一激励信号；

对所述第一电极组的第一激励信号进行增强处理以获得第二激励信号；

基于所述第二激励信号获得被测对象的阻抗。

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