JPH03215753A - 周波数計測方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、周波数計測方式に関し、さらに詳しくは、比
較的低い周波数の信号のパルスを計測する方式に間する
。

従来の技術 近年、たとえば脈拍計や自転車速度計（スピードメータ
）などのように、身近で手軽に利用できるパルス計測装
置が広く使用されるようになってきた． これら一般向きのパルス計測装置は、センサとマイクロ
コンピュータと液晶などの表示手段とを備え、センサか
らのパルス入力をマイクロコンピュータで処理し、結果
を表示手段に表示するようになっている。また入力され
るパルスは周期のばらつきが大きく、比較的低周波であ
り、したがって処理速度が遅いマイクロコンピュータを
用いても実現可能である。

従来から、マイクロコンピュータを用いてパルス入力の
周期あるいは周波数を求めるには、入力信号のパルス間
隔を測定して求める方法と、一定時間内に入力されるパ
ルス数をカウントして求める方法との２つの方法が用い
られてきた。

前者の方法は、入力に対して測定結果を早く求めること
ができるという利点はあるが、入力されるパルス間隔を
高精度で測定しなければならず、またパルス間隔がばら
つく場合には演算結果を安定化させるための工夫と手段
とが必要である．したがって、マイクロコンピュータを
用いて計測装置を楕成する場合、かなりの高速処理が可
能なものを用いる必要があり、回路構成が複雑化し、コ
ストが増大する． また後者の方法は、処理方法は単純であるが、結果を得
るまでの時間が長くかかり、入力信号の周期が遅いと測
定精度が悪くなるという不具合があった。さらにこの測
定方法を改善すべく、数パルスの入力信号の間隔の平均
をとることによって精度を向上する方法が提案されてい
るけれども、平均化処理に必要なパルス数の入力を待っ
てから演算を行って結果を出力するので、測定開始後、
最初の結果が出るまでの時間が長くかかるという不具合
は解消されなかった． 第４図は、従来の技術によるパルス計測装置の動作を説
明するためのタイムチャートである。説明を簡単にする
ため、平均化パルス数を８とし、その時問間隔を平均し
て周波数を求めるようにしている．ここに平均化パルス
数が８であるということは、第４図において測定開始時
刻ｔｏにおける入力パルスｐＯを起点として、入力パル
スｐ８までの８パルス分の時間間隔Ｔを平均して周波数
を求めるようにすることである． この例では、パルスｐＯからパルスｐ８までの時間間隔
Ｔは５　１（秒）であるから、たとえば入力パルスが脈
拍の場合、脈拍数は、Ｂｘ６０／５．１≠９４（ビート
／分）として求まる。以後同様の演算を繰返し、データ
を更新しつつ表示させる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述のような方式では、演算に要する時
間を平均１秒とすれば、計測開始後、最初の１回目の結
果が出るまでに約６．１秒かかることになり、処理速度
の遅いマイクロコンピュータを使用したからとはいえ、
これでは使用者にいかにも間延びした感じを与えること
は否めず、またこれに続く第２回目以後の計測による表
示データの更新も、約６　１秒毎に行われることになる
ので、応答性に欠け、商品化にあたっての障害ともなる
。

本発明の目的は、上述の問題点にかんがみてなされたも
のであって、処理速度の遅いマイクロコンピュータを用
いても、周期のばらつきが大きく、低い周波数の信号を
短時間で計測することができ、脈拍計や自転車速度計な
どに使用可能な周波数計測方式を提供することである． 課題を解決するための手段 本発明は、入カバルスを予め定めるパルス数だけ検出し
、その検出所要時間に基づいて周波数を計測する方式に
おいて、 計測開始後、入カパルス数が前記予め定めるパルス数に
満たないときには、入カパルス数とその検出所要時間と
から、前記予め定めるパルス数に相当する検出所要時間
を疑似的に算出することを特徴とする周波数計測方式で
ある。

作　　用 本発明に従えば、入力パルスを予め定めるパルス数、た
とえば８だけ検出し、その検出所要時間に基づいて入力
パルスの周波数を計測する。また、入力パルス数が前記
予め定めるパルス数に満たない測定開始直後には、入力
パルスの、たとえば２パルス分の検出所要時間を測定し
、その入力パルスが以前から継続しているものとみなし
て、前記予め定めるパルス数に相当する検出所要時間を
擬似的に算出する。さらにその後には、たとえば２パル
スの入力毎に前記検出所要時間の演算結果を更新し、短
時間で順次更新された演算結果を出力する． 実施例 第１図は、本発明の一実施例の電気的構成を示すブロッ
ク図であり、本発明によるパルス計測装置を脈拍計に適
用した場合を示したものである，脈拍計１は、入力手段
であるセンサ２と、計時手段であるクロック信号発生部
３と、演算部４と、記憶部５と、表示部６と、入力設定
部７との各ブロックから構成されている． センサ２は、手や指などの人体の一部に接触させて、入
カパルスである脈拍パルスＰを検出するもので、圧電素
子やコンデンサビックアップなどの変換器が用いられる
。クロック信号発生部３は、演算部４と記憶部５とを駆
動し、前記脈拍パルスＰの時間間隔を計測するための基
準クロック信号ＣＫを出力する． 演算部４は、マイクロプロセッサやプログラムメモリ、
入出力ボート等の素子から成り、センサ２から入力され
る脈拍パルスＰと、クロック信号発生部３から与えられ
る基準クロック信号ＣＫとに基づいて、上記脈拍パルス
Ｐの時間間隔を求める。また、この脈拍バルスＰが予め
定めるパルス数、たとえば８だけ検出するのに要する時
間から脈拍数が演算される。演算結果は、ランダムアク
サセスメモリなどによって実現される記憶部（以下ＲＡ
Ｍという）５にストアされ、ストアされたデータは次回
データの更新時に読出される。

また、前記脈拍数の演算結果は、たとえば液晶表示装置
などで実現される表示部６に同時に表示される。入力設
定部７には、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチや、平均化パル
ス数などを予め設定するスイッチなどが配置されている
。

なお、前記各ブロックのうち、クロック信号発生部３と
演算部４とＲＡＭ５とは、これらを１チップマイクロコ
ンピュータ８として一体化可能である。これによって装
置の小型化を図り、信頼性を向上させることができる。

第２図は、本実施例の動作を説明するタイミングチャー
トである。この第２図に示される脈拍パルスＰは、比較
のため前述の第４図に示された入力パルスｐと同一の時
間間隔で示されている．本発明は、測定開始後、たとえ
ば入力パルスが２パルスあれば演算を行おうとするもの
である。

第２図（１）を参照して、最初のパルスＰＯの入力を起
点として、バルスＰ２までの２パルス分の検出所要時間
がたとえば１．４秒であったとする．本発明は測定開始
以前に、破線で示すパルスが、あたかも入力されていた
ものとし、その６パルス分の検出所要時間が１．４ｘ　
（６／２）＝４．２（秒）であるとみなす。

したがって、８パルス分の検出所要時間は合計、１．４
＋４．２＝５．６　（秒）であるとして疑似的に演算し
、これによって８６（ビート／分）が脈拍数として表示
される。これを前述の従来の技術によるデータと比較す
れば、精度はやや粗くなるけれども、脈拍数の演算結果
が出るのに要する時間は、演算時間１秒を含めても約２
．４秒で、従来の技術に比較して１／’２．５に短縮さ
れ、応答性が格段に向上したことになる。

その後も引き続き計測が行われると、２バルス毎に新し
い演算結果が得られることになる。前記第２図（１）か
ら第２図（２）に示されるように、測定開始後、入力バ
ルスＰ４までの検出所要時間か２　５秒であったとする
。測定開始以前について前記第２図（１）で行ったのと
同様に疑似演算を行うと、今回の８パルス分の合計は２
．５＋１．４Ｘ２＝５．３（秒）となり、これに基づい
て脈拍数を演算すれば９１（ビート／分）が得られ、第
１回目の計測に比べて精度が向上する。以下同様にして
、測定開始後２パルス毎に演算結果を更新し、８パルス
以後は一定精度となる。

第３図は、前記第２図で示されるタイミング以降の更新
演算のタイミングを示すタイムチャートである。図中「
演算」と記されてあるタイミングで、そのタイミング以
前の８パルス分の検出所要時間から脈拍数を演算する。

図示されているように、平均化パルス数が８の場合は、
入力が２パルス毎に以前の８パルス分の検出所要時間で
演算を行う。第１図に示すＲＡＭ５は、そのためのデー
タを演算部４から受取ってストアし、またストアしたデ
ータを演算部４へ導出するために設けられている。

上述の実施例では、説明の簡略化のため、平均化パルス
数を８とし、その検出所要時間を平均して周波数を求め
るようにしたけれども、平均化パルス数は他の数値に変
更してもよく、また入力周波数を予め高、中、低等に切
換可能とするようにしてもよい．これらを併用すること
によってさらに高精度の周波数測定を実現することがで
きる。

たとえば上述の脈拍計１を例にとれば、下記のように構
成してもよい。

１》演算した脈拍数が１５０以上の場合、平均化パルス
数を３２とする。

２》演算した脈拍数が９０以上１４０未満の場合，平均
化パルス数を１６とする． ３）演算した脈拍数が８０未満の場合、平均化パルス数
を８とする． ４）演算した脈拍数が８０台あるいは１４０台の場合、
以前の平均化パルス数を継続するこれは平均化パルス数
が切換っな場合の脈拍数演算値の変動を少なくするため
である５）更新演算のタイミングは、平均化パルス数の
１／４とする。

これらの設定は、前記入力設定部７に設けられた切換ス
イッチ等でも実現可能であり、その処理もマイクロコン
ピュータ８によって容易に実行される。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形を
行うことができる。たとえば第１図のセンサ２を適宜変
更すれば、自転車速度計などの周波数測定に実施可能で
あることは、当業者には自明であろう。

発明の効果 以上のように本発明によれば、測定開始後の入力パルス
のたとえば２バルス分の検出所要時間を測定し、それが
以前から継続しているものとみなして予め定めるパルス
数に相当する検出所要時間を擬似的にして周波数を求め
るようにしたので、測定開始後、演算結果が短時間で次
々に更新されて出力され、使用者に好ましい使用悪寛を
与えることができる。

また、比較的処理速度が遅くても、高精度が得やすく、
マイクロコンピュータを含む回路で構成した場合、ソフ
トウエアでＭ＃可能であり、応用範囲の広い計測装置が
低コストで実現されるなど、その効果は大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
図、第２図と第３図はその動作を示すタイムチャート、
第４図は従来の技術の動作を示すタイムチャートである
。 １・・・脈拍計、２・・・センサ、３・・・クロック信
号発生部、４・・・演算部、５・・・記憶部（ＲＡＭ）
，６・・・表示部、 ７・・・入力設定部、 ８・・・マイクロコンピュ −タ、 Ｐ 脈拍パルス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力パルスを予め定めるパルス数だけ検出し、その検出
   所要時間に基づいて周波数を計測する方式において、 計測開始後、入力パルス数が前記予め定めるパルス数に
   満たないときには、入力パルス数とその検出所要時間と
   から、前記予め定めるパルス数に相当する検出所要時間
   を疑似的に算出することを特徴とする周波数計測方式。