Методы измерения биомеханических характеристик спортивной техники

 

Измеряемая переменная	Физические явления, лежащие в основе метода измерения
	тензо- эффект	пьезоэфзоэффект	электро- магнитная индукция	закон Ома	эффект Доплера
Сила Ускорение Скорость Перемещение линейное Перемещение угловое	+ + - - +	+ + - - -	- - - + -	+ - - - +	- - + - -

 

Линия связи. От датчиков по линии связи информация поступает на регистрирующее или вычислительное устройство. Известно много разновидностей телеметрических систем, которые отличаются друг от друга прежде всего физической природой переносчика информации. Так, в проводной телеметрии эту роль выполняет поток электронов, в радиотелеметрии – радиоволны, в гидротелеметрии – ультразвуковые колебания, распространяющиеся в воде, в фототелеметрии – свет. Основное достоинство проводной телеметрии заключается в её простоте и высокой помехоустойчивости; недостаток – ограничение подвижности спортсмена при проведении измерений. Радио-, гидро- и фототелеметрия также имеют свои достоинства и недостатки.

В настоящее время начинает широко применяться передача информации с использованием технологии Bluetooth. Малые размеры системы, позволяющие устанавливать её в различные оконечные и периферические устройства (мобильные и бесшумные телефоны, ноутбуки, устройства ввода/вывода ПК, хабы локальных сетей и мн. др.), и доступная стоимость способствуют всё большему внедрению технологии Bluetooth. В основе этой технологии лежит принцип радиосвязи при быстром скачкообразном изменении частоты – 1600 переприёмов каналов/с в диапазоне частот 2,402-2,480 ГГц. Ёмкость этой полосы частот – 79 каналов с шириной полосы пропускания канала 1 МГц. Максимальная скорость обмена данными может достигать 1 Мбит·с^{- 1}. При использовании дополнительного усилителя мощности в тракте передачи дальность связи может составлять более 100 м. Технология Bluetooth способна связывать до восьми устройств в радиусе до десяти метров, что обеспечивает создание сети: например телевизор с DVD-проигрывателем и видеомагнитофоном, которые связываются с компьютером, синхронизирующим в свою очередь данные с сотовым телефоном. Каждому устройству присваивается статус ведущего (master) или ведомого (slave). Ведущие устройства отвечают за организацию и управление соединениями, включая связь между двумя ведомыми устройствами. Ведущее устройство может одновременно находиться в двух раздельных сетях, в результате чего в цепочку может быть связано до десяти сетей. Поэтому теоретически возможно соединение 8 · 10 = 80 устройств или 72 периферийных устройства.

Усилители и преобразователи сигналов входят в состав практически всех электронных измерительных систем. Типы и характеристики этих устройств определяются физической природой воспринимаемых сигналов, их временными, амплитудными и частотными составляющими. При выборе усилителя необходимо руководствоваться следующими критериями: чувствительность, помехоустойчивость, величина собственного шума, полоса пропускаемых частот, линейность, быстродействие, количество каналов, что в совокупности должно удовлетворять потребности обрабатываемого сигнала или сигналов. Желательно, чтобы каждое такое устройство было совместимо не только с индикатором или регистратором, но и с компьютером, что позволяет дискретно регистрировать, а затем обрабатывать измеряемый сигнал.

Индикация может осуществляться зрительно (по стрелочному, цифровому, осциллографическому индикатору) или на слух (когда результат измерения преобразуется в звук определённой громкости и тона).

Регистрация чаще всего осуществляется аналоговым способом, для этого используют самописцы с перьевой, струйной, тепловой записью или точечной регистрацией. Особыми разрешающими способностями обладают самописцы с фотозаписью и цифровой регистрацией на ПК. Выбор того или иного метода регистрации определяется задачами исследования и требуемой точностью измерения временных, амплитудно-частотных составляющих и т. п.

К инструментальным методам контроля за состоянием спортсменов также относятся оптические и оптико-электрические методы. Они предназначены для дистанционного и бесконтактного контроля за спортсменом. Оптические методы основаны на фотографии. Результаты фото-, кино- и цифровой съёмки предназначены для визуального изучения и количественного определения ряда биомеханических характеристик положения и движения тела. Различают несколько видов фотодокументов: кинограмма, стробофотограмма, циклограмма, стереосъёмка и др. 

Кинограммой называют отпечатанный на фотобумаге отрезок киноленты.

Стробофотограммой движения принято называть совмещённое изображение нескольких поз движущегося объекта.

Циклограммой называется совокупность прерывистых линий, воспроизводящих траекторию звеньев движущегося тела (благодаря креплению маркеров на биозвенья тела или суставы).

Стереосъёмка ведётся двумя (может быть и более) синхронно действующими съёмочными аппаратами и позволяет регистрировать движения спортсмена в трёхмерном пространстве.

Оптико-электронные методы регистрации движений основаны на преобразовании изображения в электрический сигнал. Они делятся на телевизионные и фотоэлектронные методы.