本实用新型涉及电子测量技术领域，具体涉及一种人体阻抗测量系统。
背景技术：
随着电子科学技术的快速发展，人们对自身状态的健康程度，要求也越来越高。我们知道，人体阻抗是包括人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部在内的含有电阻和电容的全阻抗，能够确定和限制人体电流的参数之一，从而能够反应人体的健康程度。于是，当前人体阻抗测量系统，也应运而生。但是，目前现有的人体阻抗测量系统，电路复杂，测量精确度有限，制作成本高，不便于广泛推广使用。因此，如何快速精确的测量人体阻抗，且测量电路简单，制作成本低，是当前需要解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是克服现有的人体阻抗测量电路，电路复杂，测量精确度有限，制作成本高的问题。本实用新型的人体阻抗测量系统，通过依次连接的正弦波激励信号发生电路、差分激励信号生成电路、通道切换电路、阻抗对标电路、差分放大电路和检波电路，能够将人体阻抗转化为可以采集的电压信号，从而准确快速的测量出人体阻抗，并采用差分信号处理，提高信号放大的准确性，并增加了检波电路，大大提高了测量的准确性，整个电路简单，制作成本低，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种人体阻抗测量系统，包括依次连接的正弦波激励信号发生电路、差分激励信号生成电路、通道切换电路、阻抗对标电路、差分放大电路和检波电路，
所述正弦波激励信号发生电路，用于将pwm脉冲信号转换成正弦波信号；
所述差分激励信号生成电路，用于输入的正弦波信号经过运放比较整形后生成方波信号，该方波信号与输入的正弦波信号形成一对同频差分激励信号，用于输出作为测量激励信号；
所述通道切换电路，用于切换阻抗对标电路通道和测量通道，并接收人体的反馈信号；
所述阻抗对标电路，用于将测量激励信号输出到固定阻值的电阻上，得到对应的测量信号，用于对测量通道的测量信号进行对标处理；
所述差分放大电路，用于将电压测量信号进行差分放大；
所述检波电路，用于将差分放大后的电压测量信号进行滤波处理。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述正弦波激励信号发生电路，包括电容c1，所述电容c1的一端做为正弦波激励信号发生电路的脉冲信号输入端，所述电容c1的另一端依次连接电阻r1、电感l1、电阻r2，所述电感l1的两端部还分别通过电容c2、电容c3与地相连接，所述电阻r2的另一端做为正弦波激励信号发生电路的输出端分别与差分激励信号生成电路的输入端、阻抗对标电路的一路输入端相连接，所述差分激励信号生成电路的输出端与阻抗对标电路的另一路输入端相连接。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述差分激励信号生成电路包括双运算放大器u1，所述双运算放大器u1包括第一双运算放大部u1a、第二双运算放大部u1b，
所述第一双运算放大部u1a的正向输入端通过电阻r3与供电端子vcc相连接，所述第一双运算放大部u1a的正向输入端通过电阻r4与地相连接，所述电阻r4的两端并联有电容c4，所述第一双运算放大部u1a的反向输入端与第一双运算放大部u1a的输出端相连接，所述第一双运算放大部u1a的输出端与第二双运算放大部u1b的正向输入端相连接，所述第二双运算放大部u1b的反向输入端做为差分激励信号生成电路的输入端与正弦波激励信号发生电路的输出端相连接，
所述第二双运算放大部u1b的输出端做为差分激励信号生成电路的输出端与阻抗对标电路的另一路输入端相连接。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述通道切换电路、阻抗对标电路包括模拟开关u2、模拟开关u3，所述模拟开关u2包括第一模拟开关部u2a、第二模拟开关部u2b，所述模拟开关u3包括第三模拟开关部u3a、第四模拟开关部u3b，
所述第一模拟开关部u2a的输入端与正弦波激励信号发生电路的输出端相连，所述第二模拟开关部u2b的输入端与第二双运算放大部u1b的输出端相连接，形成差分信号输入，
所述第一模拟开关部u2a的两路输出通道分别通过电阻r5、电阻r6与所述第三模拟开关部u3a的两路输入通道相连接，所述第二模拟开关部u2b的两路输出通道分别通过电阻r7、电阻r8与所述第四模拟开关部u3b的两路输入通道相连接，所述第一模拟开关部u2a的两路输出通道、第二模拟开关部u2b的两路输出通道之间分别连接有电阻r12、电阻r13。
所述第三模拟开关部u3a、第四模拟开关部u3b的输出端分别做为阻抗对标电路的电压测量信号输出端，并与差分放大电路的对应输入端相连接。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述模拟开关u2、模拟开关u3的型号均为cd74hc4052pwr芯片，所述cd74hc4052pwr芯片的测量通道切换信号端子与mcu处理器相连接，用于实现切换阻抗对标电路通道和测量通道，并接收人体的反馈信号。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述差分放大电路包括双运算放大器u4，所述双运算放大器u4包括第一双运算放大部u4a、第二双运算放大部u4b，
所述第一双运算放大部u4a的正向输入端、反向输入端、输入端悬空设置，所述第二双运算放大部u4b的反向输入端通过电阻r9与第三模拟开关部u3a的输出端相连接，所述第二双运算放大部u4b的正向输入端通过电阻r10与第四模拟开关部u3b的输出端相连接，所述第二双运算放大部u4b的输出端通过电阻r11与第二双运算放大部u4b的反向输入端相连接，所述第二双运算放大部u4b的输出端做为差分放大电路的输出端与检波电路的输入端相连接，
所述第二双运算放大部u4b的正向输入端还通过电阻r15与供电端子vcc1v5相连接。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述检波电路包括电容c5，所述电容c5的一端做为检波电路的输入端，与差分放大电路的输出端相连接，所述电容c5的另一端分别与电阻r14的一端、二极管d1的正极相连接，所述电阻r14的另一端与供电端子vcc1v5相连接，所述二极管d1的负极做为检波电路的输出端，用于输出滤波处理后的电压测量信号，所述二极管d1的负极还通过电容c6与地相连接。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述供电端子vcc1v5还通过电容c7、电容c8与地相连接。
前述的一种人体阻抗测量系统，所述供电端子vcc还通过电容c9、电容c10、电容c11与地相连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的人体阻抗测量系统，通过依次连接的正弦波激励信号发生电路、差分激励信号生成电路、通道切换电路、阻抗对标电路、差分放大电路和检波电路，能够将人体阻抗转化为可以采集的电压信号，从而准确快速的测量出人体阻抗，并采用差分信号处理，提高信号放大的准确性，并增加了检波电路，大大提高了测量的准确性，整个电路简单，制作成本低，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的人体阻抗测量系统的系统框图；
图2是本实用新型的人体阻抗测量系统的电路图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型的人体阻抗测量系统，包括依次连接的正弦波激励信号发生电路、差分激励信号生成电路、通道切换电路、阻抗对标电路、差分放大电路和检波电路，
所述正弦波激励信号发生电路，用于将pwm脉冲信号转换成正弦波信号；
所述差分激励信号生成电路，用于输入的正弦波信号经过运放比较整形后生成方波信号，该方波信号与输入的正弦波信号形成一对同频差分激励信号，用于输出作为测量激励信号；
所述通道切换电路，用于切换阻抗对标电路通道和测量通道，并接收人体的反馈信号；
所述阻抗对标电路，用于将测量激励信号输出到固定阻值的电阻上，得到对应的测量信号，用于对测量通道的测量信号进行对标处理；
所述差分放大电路，用于将电压测量信号进行差分放大；
所述检波电路，用于将差分放大后的电压测量信号进行滤波处理。
如图2所示，所述正弦波激励信号发生电路，包括电容c1，所述电容c1的一端做为正弦波激励信号发生电路的脉冲信号输入端，该脉冲信号输入端为人体反馈的参考信号，所述电容c1的另一端依次连接电阻r1、电感l1、电阻r2，所述电感l1的两端部还分别通过电容c2、电容c3与地相连接，所述电阻r2的另一端做为正弦波激励信号发生电路的输出端分别与差分激励信号生成电路的输入端、阻抗对标电路的一路输入端相连接，所述差分激励信号生成电路的输出端与阻抗对标电路的另一路输入端相连接。
其中，正弦波激励信号发生电路的脉冲信号输出端输出的biapwm为50%占空比的脉冲信号；电容c1为隔离直流电流，避免直流电流流入人体；电阻r1和电容c2为rc低通滤波器；电感l1、电容c3为lc低通滤波器，经过两级低通滤波后，输入端的biapwm脉冲信号高频部分被滤除，输出交流正弦波
r2为限流电阻，控制输入人体的交流电流大小。
所述差分激励信号生成电路包括双运算放大器u1，所述双运算放大器u1包括第一双运算放大部u1a、第二双运算放大部u1b，
所述第一双运算放大部u1a的正向输入端通过电阻r3与供电端子vcc相连接，所述第一双运算放大部u1a的正向输入端通过电阻r4与地相连接，所述电阻r4的两端并联有电容c4，所述第一双运算放大部u1a的反向输入端与第一双运算放大部u1a的输出端相连接，所述第一双运算放大部u1a的输出端与第二双运算放大部u1b的正向输入端相连接，所述第二双运算放大部u1b的反向输入端做为差分激励信号生成电路的输入端与正弦波激励信号发生电路的输出端相连接，
所述第二双运算放大部u1b的输出端做为差分激励信号生成电路的输出端与阻抗对标电路的另一路输入端相连接。
所述通道切换电路、阻抗对标电路包括模拟开关u2、模拟开关u3，所述模拟开关u2包括第一模拟开关部u2a、第二模拟开关部u2b，所述模拟开关u3包括第三模拟开关部u3a、第四模拟开关部u3b，
所述第一模拟开关部u2a的输入端与正弦波激励信号发生电路的输出端相连，所述第二模拟开关部u2b的输入端与第二双运算放大部u1b的输出端相连接，形成差分信号输入，
所述第一模拟开关部u2a的两路输出通道分别通过电阻r5、电阻r6与所述第三模拟开关部u3a的两路输入通道相连接，所述第二模拟开关部u2b的两路输出通道分别通过电阻r7、电阻r8与所述第四模拟开关部u3b的两路输入通道相连接，所述第一模拟开关部u2a的两路输出通道、第二模拟开关部u2b的两路输出通道之间分别连接有电阻r12、电阻r13。
所述第三模拟开关部u3a、第四模拟开关部u3b的输出端分别做为阻抗对标电路的电压测量信号输出端，并与差分放大电路的对应输入端相连接。
所述模拟开关u2、模拟开关u3的型号均为cd74hc4052pwr芯片，所述cd74hc4052pwr芯片的测量通道切换信号端子与mcu处理器相连接，该阻抗对标电路通过模拟开关u2、模拟开关u3两个模拟开关分别切换到对标电阻r12、电阻r13，通过激励信号测得对应的电压，两组对标电阻r12、电阻r13可以计算阻抗测量模型，最后再将模拟开关测量通道y3，通过激励信号后测得对应电压，将测得电压代入阻抗测量模型可以计算出人体阻抗（此为测试原理），mcu处理器通过biaswa、biaswa信号端子切换模拟开关的测量通道，其中lo、ro端子分别接左、右侧激励电极，lo、ro端子之间设置有匹配电阻r16；li、ri端子分别接左、右侧测量电极，li、ri端子之间设置有匹配电阻r17，用于实现模拟开关u2、模拟开关u3的正常工作。
所述差分放大电路包括双运算放大器u4，所述双运算放大器u4包括第一双运算放大部u4a、第二双运算放大部u4b，
所述第一双运算放大部u4a的正向输入端、反向输入端、输入端悬空设置，所述第二双运算放大部u4b的反向输入端通过电阻r9与第三模拟开关部u3a的输出端相连接，所述第二双运算放大部u4b的正向输入端通过电阻r10与第四模拟开关部u3b的输出端相连接，所述第二双运算放大部u4b的输出端通过电阻r11与第二双运算放大部u4b的反向输入端相连接，所述第二双运算放大部u4b的输出端做为差分放大电路的输出端与检波电路的输入端相连接，
所述第二双运算放大部u4b的正向输入端还通过电阻r15与供电端子vcc1v5相连接，该差分放大电路，用于对左右两个测量电极采集到的测量信号差分放大。
所述检波电路包括电容c5，所述电容c5的一端做为检波电路的输入端，与差分放大电路的输出端相连接，所述电容c5的另一端分别与电阻r14的一端、二极管d1的正极相连接，所述电阻r14的另一端与供电端子vcc1v5相连接，所述二极管d1的负极做为检波电路的输出端，用于输出滤波处理后的电压测量信号，所述二极管d1的负极还通过电容c6与地相连接，其中，电容c5、电阻r14构成高通放大器，用于滤除测量信号直流分量；所述二极管d1、电容c6构成检测波形电路，用于滤除测量信号中的负分量。
所述供电端子vcc1v5还通过电容c7、电容c8与地相连接供电端子vcc还通过电容c9、电容c10、电容c11与地相连接，能够滤除电源电压中的杂波，保证供电电压的稳定性。
本实用新型的人体阻抗测量系统，工作原理如下：biapwm脉冲信号经过经过二级低通滤波后生成正弦波激励信号，正弦波激励信号经过差分激励信号生成电路后形成与正弦波同频的方波信号，该方波信号与原有的正弦波形成一对差分激励信号；通过控制器控制模拟开关u2，切换模拟通道将差分激励信号输出到对标电阻r12，r13上，同时mcu处理器控制模拟开关u3将对应对标电阻的采集信号输出到差分放大电路上，经过差分放大电路及检波电路将接收的信号处理成电压值；mcu处理器采集记录下r12、r13对标电阻的信号电压值，通过两组信号即可建立阻抗测量模型，最后将u2、u3切换到测量通道y3上，人体测量的信号电压值代入已经建立的阻抗测量模型，即可推导出人体阻抗值。该实时测量时进行对标的处理方法可以有效消除不同电路本身的误差，消除环境影响的误差，是一种实用可靠的方法。
综上所述，本实用新型的人体阻抗测量系统，通过依次连接的正弦波激励信号发生电路、差分激励信号生成电路、阻抗对标电路、差分放大电路和检波电路，能够将人体阻抗转化为可以采集的电压信号，从而准确快速的测量出人体阻抗，并采用差分信号处理，提高信号放大的准确性，并增加了检波电路，大大提高了测量的准确性，整个电路简单，制作成本低，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种人体阻抗测量系统，其特征在于：包括依次连接的正弦波激励信号发生电路、差分激励信号生成电路、通道切换电路、阻抗对标电路、差分放大电路和检波电路，
所述正弦波激励信号发生电路，用于将pwm脉冲信号转换成正弦波信号；
所述差分激励信号生成电路，用于输入的正弦波信号经过运放比较整形后生成方波信号，该方波信号与输入的正弦波信号形成一对同频差分激励信号，用于输出作为测量激励信号；
所述通道切换电路，用于切换阻抗对标电路通道和测量通道，并接收人体的反馈信号；
所述阻抗对标电路，用于将测量激励信号输出到固定阻值的电阻上，得到对应的测量信号，用于对测量通道的测量信号进行对标处理；
所述差分放大电路，用于将电压测量信号进行差分放大；
所述检波电路，用于将差分放大后的电压测量信号进行滤波处理。
2.根据权利要求1所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述正弦波激励信号发生电路，包括电容c1，所述电容c1的一端做为正弦波激励信号发生电路的脉冲信号输入端，所述电容c1的另一端依次连接电阻r1、电感l1、电阻r2，所述电感l1的两端部还分别通过电容c2、电容c3与地相连接，所述电阻r2的另一端做为正弦波激励信号发生电路的输出端分别与差分激励信号生成电路的输入端、阻抗对标电路的一路输入端相连接，所述差分激励信号生成电路的输出端与阻抗对标电路的另一路输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述差分激励信号生成电路包括双运算放大器u1，所述双运算放大器u1包括第一双运算放大部u1a、第二双运算放大部u1b，
所述第一双运算放大部u1a的正向输入端通过电阻r3与供电端子vcc相连接，所述第一双运算放大部u1a的正向输入端通过电阻r4与地相连接，所述电阻r4的两端并联有电容c4，所述第一双运算放大部u1a的反向输入端与第一双运算放大部u1a的输出端相连接，所述第一双运算放大部u1a的输出端与第二双运算放大部u1b的正向输入端相连接，所述第二双运算放大部u1b的反向输入端做为差分激励信号生成电路的输入端与正弦波激励信号发生电路的输出端相连接，
所述第二双运算放大部u1b的输出端做为差分激励信号生成电路的输出端与阻抗对标电路的另一路输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述通道切换电路、阻抗对标电路包括模拟开关u2、模拟开关u3，所述模拟开关u2包括第一模拟开关部u2a、第二模拟开关部u2b，所述模拟开关u3包括第三模拟开关部u3a、第四模拟开关部u3b，
所述第一模拟开关部u2a的输入端与正弦波激励信号发生电路的输出端相连，所述第二模拟开关部u2b的输入端与第二双运算放大部u1b的输出端相连接，形成差分信号输入，
所述第一模拟开关部u2a的两路输出通道分别通过电阻r5、电阻r6与所述第三模拟开关部u3a的两路输入通道相连接，所述第二模拟开关部u2b的两路输出通道分别通过电阻r7、电阻r8与所述第四模拟开关部u3b的两路输入通道相连接，所述第一模拟开关部u2a的两路输出通道、第二模拟开关部u2b的两路输出通道之间分别连接有电阻r12、电阻r13。
5.根据权利要求4所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述第三模拟开关部u3a、第四模拟开关部u3b的输出端分别做为阻抗对标电路的电压测量信号输出端，并与差分放大电路的对应输入端相连接。
6.根据权利要求4所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述模拟开关u2、模拟开关u3的型号均为cd74hc4052pwr芯片，所述cd74hc4052pwr芯片的测量通道切换信号端子与mcu处理器相连接，用于实现切换阻抗对标电路通道和测量通道，并接收人体的反馈信号。
7.根据权利要求4所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述差分放大电路包括双运算放大器u4，所述双运算放大器u4包括第一双运算放大部u4a、第二双运算放大部u4b，
所述第一双运算放大部u4a的正向输入端、反向输入端、输入端悬空设置，所述第二双运算放大部u4b的反向输入端通过电阻r9与第三模拟开关部u3a的输出端相连接，所述第二双运算放大部u4b的正向输入端通过电阻r10与第四模拟开关部u3b的输出端相连接，所述第二双运算放大部u4b的输出端通过电阻r11与第二双运算放大部u4b的反向输入端相连接，所述第二双运算放大部u4b的输出端做为差分放大电路的输出端与检波电路的输入端相连接，
所述第二双运算放大部u4b的正向输入端还通过电阻r15与供电端子vcc1v5相连接。
8.根据权利要求1所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述检波电路包括电容c5，所述电容c5的一端做为检波电路的输入端，与差分放大电路的输出端相连接，所述电容c5的另一端分别与电阻r14的一端、二极管d1的正极相连接，所述电阻r14的另一端与供电端子vcc1v5相连接，所述二极管d1的负极做为检波电路的输出端，用于输出滤波处理后的电压测量信号，所述二极管d1的负极还通过电容c6与地相连接。
9.根据权利要求7所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述供电端子vcc1v5还通过电容c7、电容c8与地相连接。
10.根据权利要求3所述的一种人体阻抗测量系统，其特征在于：所述供电端子vcc还通过电容c9、电容c10、电容c11与地相连接。
技术总结