JPH09178456A - 超音波を利用した身長測定器 - Google Patents

超音波を利用した身長測定器

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JPH09178456A
JPH09178456A JP35274795A JP35274795A JPH09178456A JP H09178456 A JPH09178456 A JP H09178456A JP 35274795 A JP35274795 A JP 35274795A JP 35274795 A JP35274795 A JP 35274795A JP H09178456 A JPH09178456 A JP H09178456A
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JP
Japan
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signal
amplified
peak value
level
wave
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Application number
JP35274795A
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English (en)
Inventor
Hideki Takeuchi
英樹 竹内
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ASTECS KK
Original Assignee
ASTECS KK
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Publication date
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 頭髪の影響を極力低減させ、正確な身長測定
を可能とする測定器を提案する。 【解決手段】 送波器と受波器を備えた超音波センサを
被検出者の頭上に設け、この受波器の受信信号を増幅す
ると同時に、上記送波器の送波タイミングごとに予め決
められた一定の傾きを有する鋸状波を発生してサンプル
信号とすると共に、上記増幅信号を予め決められたスイ
ッチングレベルでスイッチングしてホールド信号とし、
このホールド信号によって上記サンプル信号をホールド
する。スイッチングレベルは、頭皮によって反射された
受信増幅信号のピーク値よりも低く、かつ頭髪によって
反射された受信信号の増幅信号レベルよりも高いレベル
に設定した。受信増幅信号のピーク値を検波し、これを
予め設定した基準電圧レベルと比較して演算増幅し、上
記ピーク値が上記基準信号よりも高ければ送波器の駆動
回路電圧を降下させ、上記ピーク値が上記基準信号より
も低ければ上記送波器の駆動回路電圧を上昇させるフィ
ードバックを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波センサを利
用した身長測定器で、頭髪の影響を受けずに測定を可能
とする回路構成したものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】超音波センサを身長測
定器に備え、被測定者の頭上から超音波を発射し、頭頂
での反射波を測定することによって身長を測定する技術
は既に公知である。
【0003】ところで、身長を正確に測定しようとすれ
ば頭髪の影響を排除し、頭皮までの高さを測定しなけれ
ばならないが、超音波を頭頂に向けて発射した場合には
頭髪の影響を受け、これが多い人と少ない人では計測値
が異なるという問題がある。即ち、毛髪がほとんどない
人の場合には正確に身長を測定することができるが、頭
髪が多い人の場合には超音波が頭髪に反応し、実際の身
長よりも高く測定されてしまう。
【0004】これを解決するためには超音波の周波数を
選択することが1つの解決手段になるので、発明者は2
00kHzの高周波と40kHzの比較的低い周波数の超音
波で頭髪による反射率を確認したところ、後者のほうが
前者に比較して反射率が低いことが判明した。即ち、4
0kHzの超音波を利用する方が頭髪の影響を受けにくい
ことは明らかであった。しかし、頭髪の影響は完全に排
除することはできず、なお十分な精度を達成することは
できない。
【0005】そこで、本発明ではこれらの頭髪の影響を
極力低減させ、正確な身長測定を可能とする測定器を提
案することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために、送波器と受波器を備えた超音波センサを
被検出者の頭上に設け、この受波器の受信信号を増幅す
ると同時に、上記送波器の送波タイミングごとに予め決
められた一定の傾きを有する鋸状波を発生してサンプル
信号とした。そして、増幅信号を予め決められたスイッ
チングレベルでスイッチングしてホールド信号とし、こ
のホールド信号によって上記サンプル信号をホールド
し、出力信号とした。また、測定時における頭髪の影響
を回避するために、スイッチングレベルは、頭皮によっ
て反射された受信増幅信号のピーク値よりも低く、かつ
頭髪によって反射された受信信号の増幅信号レベルより
も高いレベルに設定した。
【0007】次に、検出の安定のために、受信増幅信号
のピーク値を検波し、これを予め設定した基準電圧レベ
ルと比較して演算増幅し、上記ピーク値が上記基準信号
よりも高ければ送波器の駆動回路電圧を降下させ、上記
ピーク値が上記基準信号よりも低ければ上記送波器の駆
動回路電圧を上昇させるフィードバックを行うこととし
た。これによって、ピーク値が異常に高くなっても飽和
による測定誤りを回避することができる。また、演算増
幅した信号をフィードバックする回路として、駆動回路
に代えて受信信号の増幅回路とすることによって、同様
の安定した検出を可能としている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、添
付した図面に従って説明する。図1は超音波センサを身
長測定器に取り付け、頭髪を有する被測定者の頭上から
超音波を発射して、受波器に入射した反射波を受信アン
プで増幅したときの電圧波形を示したものである。ここ
で、波形aは受信アンプの出力であるが、反射波は2つ
の山を持っていることがわかる。第1の山1は、頭髪に
よる反射、第2の山2は頭皮による反射である。頭髪は
頭皮よりもセンサに近い位置にあるので、反射波の受波
タイミングも頭皮による受波タイミングよりも早くなる
のは当然であるが、頭髪による反射はその形状が多数の
毛髪が重なり合ったものであるから、拡散する成分もあ
り、受波レベルは低くなる。このレベルは頭髪の多少に
よって異なるが、基本的には拡散成分があるために頭皮
による反射に比べると必ず低くなる。従って、この頭髪
による反射をノイズとして扱い、頭皮による反射を信号
として扱うことによって、正確な検出を可能とするもの
である。即ち、非常に頭髪が多い人を想定し、この人の
ノイズとしての頭髪による受波レベルよりも高いレベル
にスイッチングレベル3を設定してやれば、頭髪による
ノイズは完全に排除することができる。そこで、スイッ
チングレベル3を設定して取り出したのがスイッチング
出力bである。なお、本実施形態では超音波として40
kHzを用いた場合を示しているが、周波数は厳密にこれ
に限る必要はないのはいうまでもない。4は基準電圧レ
ベルである。ここで、スイッチングレベル3と基準電圧
レベル4の関係について説明すると、身長を測定するに
は基準電圧レベル4、言い換えればピーク値におけるタ
イミングを測定するのが好ましいことはもちろんである
が、ピーク値としての受信レベルは測定ごとあるいは被
測定者の身長によって幾分の変動がある。この場合、受
信レベルが基準電圧レベル4に達しないときにはスイッ
チング出力bを取得することができない。そこで確実な
検出のために、基準電圧レベル4よりもスイッチングレ
ベル3を若干低く設定しているのである。ただし、正確
にはスイッチングレベル3における測定では実際の身長
よりも低めに測定されるが、この差は誤差の範囲内に収
まる。
【0009】図2は検出回路の一例を示したもので、1
0は検出物、即ちこの場合には被測定者の頭、11は超
音波の送波器、12は受波器であり、頭10の垂直方向
上側に設置されることになる。送波器11は発振回路1
3で生成された周波数に基づいて超音波の駆動回路14
を駆動することによって、決められた超音波を発射す
る。15は受信アンプ、16は図1で説明したスイッチ
ングレベルを設定したスイッチング回路、17は鋸状波
発生回路、18はサンプルホールド回路、19は出力回
路である。本実施形態では、超音波の発射タイミングで
一定の傾きを持つ鋸状波を発生し、これをサンプル信号
とすると共に、スイッチング回路16の出力タイミング
をホールド信号とし、ホールド信号によって鋸状波の電
圧を取り出すのである。この電圧は送波器11から受波
器12までの距離に比例するので、これに特定の係数を
掛けることによって、簡単に身長が測定できることにな
る。なお、超音波の伝播は温度によって影響を受ける
が、これを排除するために温度補正回路を別個設けるこ
ともある。たとえば温度補正の例としては、出力回路1
9が入力されるCPUにおいて、温度雰囲気を別個入力
し、これに応じて係数補正することがある。
【0010】次に、送波器11と受波器12までと、検
出物10までの距離によって受信レベルが変動すること
は既に説明したが、ピーク電圧が異常に高すぎることが
ある。即ち、検出物10までの距離が非常に近いとき
(被測定者の身長が高いとき)には受信レベルが高く、
ピーク電圧が非常に高くなることが考えられるが、この
場合には波形がスイッチングレベル3に達するタイミン
グも早くなり、相当手前の段階でスイッチング出力が発
生してしまう。この場合、測定値は誤差の範囲を逸脱し
て測定誤りが生ずる恐れがある。そこで、図2の回路で
はピーク検波回路20、および演算増幅回路21を設
け、自動出力制御を行っている。これらの機構を説明す
ると、先ず演算増幅回路21には絶えず基準電圧が与え
られており、これに対してピーク検波回路20から比較
電圧として受信波形のピーク値が入力される。そして、
ピーク値が基準電圧よりも高いときには駆動回路14に
対してフィードバックをかけ、駆動電圧を降下させる反
面、ピーク値が基準電圧よりも低いときには駆動回路に
対してフィードバックをかけて駆動電圧を上昇させ、絶
えず基準電圧に対してあらかじめ設定した範囲でスイッ
チングレベルを設定することができるようにしているも
のである。これによって、検出物の確実な測定ができる
と同時に、誤差の少ない測定値を出力することができる
ようになった。
【0011】なお、本実施形態ではピーク値の調整のた
めに駆動回路14に対してフィードバック電圧を与える
こととしているが、ピーク検波回路20のピーク値を受
信アンプ15にフィードバックして受信電圧を抑える構
成としても、受信レベルの飽和を回避することができ
る。そして、この構成も本発明の技術に属することはい
うまでもない。
【0012】図3は、図2の回路における動作波形図で
あって、Aは超音波の送波タイミング、Bは受信波形、
Cはスイッチングレベルに応じたスイッチング出力、D
はサンプル電圧として機能する鋸状波の波形、Eは鋸状
波をスイッチング出力Cの最初の立ち上がりタイミング
でホールドしたことによって得られる出力電圧である。
この図によれば、スイッチング出力Cのタイミングによ
って鋸状波の傾きに応じた出力電圧が連続的に得られる
ことが理解できる。
【0013】
【発明の効果】本発明では、上述したような構成とした
ので、身長を連続的に測定することができるほか、頭髪
の影響を受けることがないので、きわめて確実な測定を
可能とした。また、身長の高低にかかわらずピーク値を
フィードバックさせて駆動電圧や基準電圧を調整する構
成としたので、ピーク電圧の飽和による検出不能や、検
出漏れを生ずることがない正確な測定を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】超音波を利用して身長を測定したときの受波波
形図、
【図2】本発明の測定器の一例を示すブロック図、
【図3】図2のブロック図における動作波形図である。
【符号の説明】
10 検出物 11 送波器 12 受波器 13 発振回路 14 駆動回路 15 受信アンプ 16 スイッチング回路 17 鋸状波発生回路 18 サンプルホールド回路 19 出力回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送波器と受波器を備えた超音波センサを被
    検出者の頭上に設け、この受波器の受信信号を増幅する
    と同時に、上記送波器の送波タイミングごとに予め決め
    られた一定の傾きを有する鋸状波を発生してサンプル信
    号とすると共に、上記増幅信号を予め決められたスイッ
    チングレベルでスイッチングしてホールド信号とし、こ
    のホールド信号によって上記サンプル信号をホールドす
    ることを特徴とした超音波を利用した身長測定器。
  2. 【請求項2】スイッチングレベルは、頭皮によって反射
    された受信増幅信号のピーク値よりも低く、かつ頭髪に
    よって反射された受信信号の増幅信号レベルよりも高い
    レベルに設定した請求項1記載の超音波を利用した身長
    測定器。
  3. 【請求項3】受信増幅信号のピーク値を検波し、これを
    予め設定した基準電圧レベルと比較して演算増幅し、上
    記ピーク値が上記基準信号よりも高ければ送波器の駆動
    回路電圧を降下させ、上記ピーク値が上記基準信号より
    も低ければ上記送波器の駆動回路電圧を上昇させるフィ
    ードバックを行う請求項1記載の超音波を利用した身長
    測定器。
  4. 【請求項4】演算増幅した信号をフィードバックする回
    路として、駆動回路に代えて受信信号の増幅回路とした
    請求項3記載の超音波を利用した身長測定器。
JP35274795A 1995-12-27 1995-12-27 超音波を利用した身長測定器 Pending JPH09178456A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021129165A1 (zh) * 2019-12-23 2021-07-01 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 超声波波峰的标注方法与装置、存储介质、检测方法

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WO2021129165A1 (zh) * 2019-12-23 2021-07-01 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 超声波波峰的标注方法与装置、存储介质、检测方法

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