专利名称：一种测量人的直线运动速度的测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量人的直线运动速度的测量系统。
背景技术：
当波源与接收器相对运动时，接收器接收到的信号频率与波源的频率不同，这种现象称为多普勒效应。多普勒效应在测量技术中有着广泛的应用，如天文学家通过测量星球光普多普勒“红移”，证明星球正在远离地球向飞去。利用这种多普勒效应原理测量速度的系统已经存在，例如汽车测速系统。但利用多普勒效应原理人的直线运动速度的测量系统目前还没有，如果照搬汽车测速系统的技术方案存在如下缺点1)成本高，电子线路结构复杂；2)使用不太方便，实用性不强。

发明内容
本发明的目的是提供一种测量人的直线运动速度的测量系统，它将发射单元和接收单元分离设置，当发射单元和接收单元相对运动时，接收单元实际探测到的由发射单元发出的经过空气传播的脉冲信号的频率跟发射单元实际发出的脉冲信号的频率有差异，运算处理单元对这个的差值以及其他的一些特征参数进行运，结构简单，使用灵活方便。
本发明是通过如下技术方案来实现的它由发射单元、接收单元、脉冲周期测定单元、运算处理单元和输出单元组成，其中发射单元具有产生和发射可在空气中传播的脉冲信号；接收单元接收由发射单元发出的脉冲信号并进行放大处理；脉冲周期测定单元用于处理由接收单元传送过来的脉冲信号，测定这些脉冲信号的时间周期；运算处理单元用于控制和算术运算，运算处理单元接收脉冲周期测定单元测到的脉冲信号的时间周期，根据测到的脉冲信号的时间周期以及实际发射的脉冲信号的固定时间周期、脉冲信号在空气中的传播速度等参数进行运算处理，从而计算出发射单元和接收单元之间的相对运动速度；输出单元用于输出运算处理单元传送过来的速度测量结果的。
上述所述的发射单元相对地面固定，而接收单元佩带在人的身上。
上述所述的发射单元具有产生和发射可在空气中传播的脉冲信号是超声波。
上述所述输出单元可以直接是显示屏。
上述所述的输出单元可以是通过发声装置报读结果。
上述所述输出单元可以是通过无线的方式把测量数据传递到其他接收装置。
上述所述它还设有环境温度补偿单元，该环境温度补偿单元的输出端连接运算处理单元的输入端。
本发明具有如下优点1)成本低。特别是用超声波，电路简单，制造成本低；而且一个标准的运动场只需安装2个发射装置；2)使用方便。接受单元、运算单元和输出单元可以做在一起，体积很小，佩带方便；可多个人各自佩带接收装置来测量自己的跑步速度，而不互相干扰。3)实用性强。随时掌握自己的跑步或行走速度，更有效率地提高训练和锻炼的效果；4)上述所述的发射单元相对地面固定，而接收单元佩带在人的身上，人携带接收单元比较轻松，并可以随时知道自己的运动速度；5)设有环境温度补偿单元，测量的精度较高。


下面结合附图对本发明作详细的说明图1是本发明使用在运动场时的示意图；图2是本发明的电路方框图；图3是本发明的原理图。
具体实施例方式如图1、图2所示，本发明它由发射单元1、接收单元2、脉冲周期测定单元3、运算处理单元4和输出单元5，其中发射单元1具有产生和发射可在空气中传播的脉冲信号；接收单元2接收由发射单元1发出的脉冲信号并进行放大处理；脉冲周期测定单元3用于处理由接收单元2传送过来的脉冲信号，测定这些脉冲信号的时间周期；运算处理单元4用于控制和算术运算，运算处理单元4接收脉冲周期测定单元3测到的脉冲信号的时间周期，根据测到的脉冲信号的时间周期以及实际发射的脉冲信号的固定时间周期、脉冲信号在空气中的传播速度等参数进行运算处理，从而计算出发射单元1和接收单元2之间的相对运动速度；输出单元5用于输出运算处理单元4传送过来的速度测量结果的。
发射单元1固定在运动场上，并产生和发射超声波信号。而接收单元2佩带在人的身上，并且向着发射单元的方向运动，当在运动过程中，接收单元2接收到发射单元1发出的超声波信号，然后通过脉冲周期测定单元3测定出超声波信号的脉冲周期或者频率，再由运算处理单元4计算出人的运动速度，通过输出单元5显示测量结果。另外它还设有环境温度补偿单元，该环境温度补偿单元的输出端连接运算处理单元的输入端。
本发明的原理是如图3所示，为了测量更准确，可以连续测量多个脉冲周期来计算。如图3，S0到Sn是发射单元以周期为Ts间隔发送连续的脉冲波，从S0到Sn的时间间隔为n*Ts；脉冲波在空气中以Vs的速度传播，S0到Sn的空间距离为LsLs＝Vs*n*Ts --------------------------①运动员带着接收单元沿着脉冲信号传播的反方向以Vr的速度运动，假设接收单元实际检测到的脉冲波的周期是Tr；接收单元在P0位置接收到脉冲波S0，运动到P1位置接收到脉冲波Sn，共花了n*Tr的时间。这时接收单元已经运动了L1的距离L1＝Vr*n*Tr --------------------------②而同时脉冲波Sn也花了n*Tr的时间移动了L2的距离L2＝Vs*n*Tr --------------------------③由①②③方程得出L1+L2＝Ls即Vs*n*Tr+Vr*n*Tr＝Vs*n*Ts--------------④从方程④变换得到以下两条公式Tr＝Ts*Vs/(Vs+Vr) --------------------------⑤Vr＝Vs(n*Ts/(n*Tr)-1) --------------------⑥从公式⑤可看出，当脉冲信号传播方向与接收单元运动方向相对着的时候，接收单元运动越快，则其接收到的脉冲信号的周期越短。
在公式⑥中，只要测出n*Tr，再代入已知的Vs、n和Ts，则可计算出接收单元的运动速度，也就是运动员的运动速度。
同样的原理，可以得到当接收单元与脉冲信号传播方向相同时，接收单元运动速度计算公式为Vr＝Vs(1-n*Ts/(n*Tr)) -----------------------⑦
权利要求
1.一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于它由发射单元(1)、接收单元(2)、脉冲周期测定单元(3)、运算处理单元(4)和输出单元(5)组成，其中发射单元(1)用于产生和发射可在空气中传播的脉冲信号；接收单元(2)接收由发射单元(1)发出的脉冲信号并进行放大等处理；脉冲周期测定单元(3)用于处理由接收单元(2)传送过来的脉冲信号，测定这些脉冲信号的时间周期；运算处理单元(4)用于控制和算术运算，根据测到的脉冲信号的时间周期以及发射单元(1)实际发射的脉冲信号的时间周期、脉冲信号在空气中的传播速度等参数进行运算处理，从而计算出发射单元(1)和接收单元(2)之间的相对运动速度；输出单元(5)用于输出运算处理单元(4)传送过来的速度测量结果的。
2.根据权利要求1所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于发射单元(1)相对地面固定，而接收单元(2)佩带在人的身上。
3.根据权利要求1所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于发射单元(1)相对地面固定，而接收单元(2)、脉冲周期测定单元(3)、运算处理单元(4)和输出单元(5)佩带在人的身上。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于脉冲周期测定单元(3)可以是由独立的硬件电路，也可以是嵌入于运算处理单元(4)的硬件和软件组成。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于发射单元(1)发出的脉冲信号是固定频率的超声波。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于输出单元(5)可以直接是显示屏。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于输出单元(5)可以是通过发声装置报读结果。
8.根据权利要求1、2或3所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于输出单元(5)可以是通过无线的方式把测量数据传递到其他接收装置。
9.根据权利要求1、2或3所述的一种测量人的直线运动速度的测量系统，其特征在于它还设有环境温度测量单元(6)，运算处理单元(4)根据测得的温度值，对脉冲信号的传播速度进行修正，以补偿温度对其的影响。
全文摘要
一种测量人的直线运动速度的测量系统，它由发射单元1、接收单元2、脉冲周期测定单元3、运算处理单元4和输出单元5组成，其中发射单元1用于产生和发射可在空气中传播的脉冲信号；接收单元2接收由发射单元1发出的脉冲信号并进行放大等处理；脉冲周期测定单元3用于处理由接收单元2传送过来的脉冲信号，测定这些脉冲信号的时间周期；运算处理单元4用于控制和算术运算，根据测到的脉冲信号的时间周期以及发射单元1实际发射的脉冲信号的时间周期、脉冲信号在空气中的传播速度等参数进行运算处理，从而计算出发射单元1和接收单元2之间的相对运动速度；输出单元5用于输出运算处理单元4传送过来的速度测量结果的，它成本低，电路简单，使用方便，体积很小，佩带方便；实用性强，测量精度较高。
文档编号G01S15/58GK1782735SQ20041007726
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月3日 优先权日2004年12月3日
发明者潘伟潮 申请人:潘伟潮