Радиотелеметрична и тензометрична апаратура в научните изследвания и спортната практика.

Сред устройствата, използвани в момента за технологични изследвания спортни движения, реакции на тялото спортисти за определено натоварване, тензодатчици и радиотелеметрични устройства са се доказали добре... Като част от този преглед ще ви разкажем за тях, както и за други интересни разработки VISTI и наши чужди изследователи...

1. Изследователски институт VISTI.
2. Електрически тензодатчик.
3. Спортно тензометрично оборудване.

Изследователски институт VISTI.

Разбира се, когато планирахме тази статия, нямаше как да не ви разкажем за тази организация, тъй като нейният принос към нашата вътрешна, спортна наука просто огромно. FSUE "Научноизследователски институт по спортни технически продукти" VISTI всъщност това е първият и единствен тясно фокусиран държавен научен център в Русия, акредитиран Министерството на образованието и науката на Руската федерация за разработване на спортно оборудване, оборудване и инвентар, както и информационни устройства за съдии и специализирани спортни устройства. Откакто се появи тази структура у нас, и това се случи преди повече от 65 години, спортът и науката вече са обединени и неразделни. Тази изследователска институция по същество е флагманът не само на местната, но и на световната спортна индустрия. Лъвският пай от иновациите, описани в този раздел, принадлежи на авторите и разработчиците на този институт...

Електрически тензодатчик.

Обширният опит, натрупан от учените в използването на електрическата тензометрия в технологиите, се използва от изследователи в областта на спорта за изследване на динамиката и структурата на спортните движения, величината на силите, развивани в статични позиции и в движение. Освен това, използвайки методи за измерване на електрическа деформация, се изследват величината и характеристиките на разпределението на силите, приложени в опорните точки на гимнастическото оборудване, върху тепиха за борба и в момента на хвърляне на шайбата от хокеисти. Електрическите тензодатчици, в зависимост от вида на чувствителния елемент, който отчита и преобразува измерената деформация, се разделят на:

1. тензодатчици за активно съпротивление,
2. пиезоелектрични тензодатчици,
3. индуктивен,
4. капацитивен,
5. фотоволтаични,
6. и други.

В спортните изследвания е намерено най-голямо приложение тензодатчици, при които електрическото съпротивление на чувствителния елемент се променя под въздействието на измерената деформация. Тензодатчиците са се доказали като точни и надеждни сензори. Като ги залепите върху здрава основа, можете да правите множество промени през годината.

Измерванията също се извършват с помощта на тензодатчици, сглобени с помощта на мостова или половин мостова схема. Електрическият сигнал се усилва и подава към входа на приемащото записващо устройство - светлинен осцилоскоп, миливолтметър или милиамперметър, електронен осцилоскоп.

Особеност измерване на електрическо напрежение в спорта е, че в зависимост от целите на изследването е необходимо да се избере основата, върху която се залепват сензорите. Основата може да бъде метални плочи, пръти, греди, пръстени.

Методите и средствата за електрическа тензометрия се усъвършенстват всяка година и позволяват да се изследват най-сложните елементи на спортната техника и динамиката на мускулните контракции, които са недостъпни за обикновено визуално наблюдение. Комбинацията от измервателна верига с компютърни устройства и въвеждане на данни в компютър осигурява висококачествено изследване и управление на учебно-тренировъчния процес на спортистите.

В спортната литература са дадени схеми и начини на приложение електрическа тензометрия в различни спортове. Електрическата тензометрия се използва широко в научните изследвания в областта на спорта, но все още не е намерила подходящо приложение в практиката на треньорите. Този метод се използва най-широко при измерване на усилията, развити от спортист по време на изпълнение на спортни упражнения. При водните ски е разработено устройство за измерване на напрежението, използващо индустриално оборудване, за да записва общите динамични характеристики на движенията на спортиста. Устройството се състои от следните елементи: силомер, еластичен стоманен пръстен със залепени към него тензодатчици. Записът от силоизмервателния елемент чрез усилвател се извършва на компютърен рекордер. Силомерът е шарнирно закрепен в единия край към пръта, а в другия към теглещия фал и е ориентиран към хоризонтални деформации. Такова устройство дава възможност да се получат обективни характеристики на динамичните сили (в диапазона от 0 до 300 kg) на водни скиори - ски скачачи, слаломисти и фигуристи.

Спортно тензометрично оборудване.

VISTI разработи двукомпонентна тензометрична платформа, използваща полупроводникови тензометрични датчици, което дава възможност да се получи напрежение на изходния сигнал от 1 V. В този случай динамограмите могат да се записват без DC усилватели. Платформата е сгъваема конструкция, състояща се от вътрешна и външна рамка, между които са закрепени четири тензодатчика. Вертикалната компонента се измерва от полупроводникови тензодатчици, залепени към хоризонтални равнини, а хоризонталната компонента се измерва от сензори, залепени към вертикални равнини.

Тензодинамометрична инсталация записването на сила се състои от тензометричен датчик, измерващ силите в три координати в пространството, контролен панел, светлинен осцилоскоп и източник на постоянен ток (6...9 V). Инсталацията е монтирана на тензодатчици от фолио с повишен коефициент на чувствителност, което позволява да се получи ток в измервателния диагонал на моста до 50...200 μA (обикновено се получава ток до 15 μA). Стойност на тока над 50 μA е достатъчна за задвижване на веригата (галванометър) на осцилоскоп със светлинен лъч.

Радиотелеметрия в спорта използва се за изследване на дейността на сърдечно-съдовата система, дихателните органи, мозъчните биотокове и скелетната мускулатура. През последните години този метод навлезе широко в изследването на спортните двигателни техники и ритмичната структура при циклично и ациклично движение.

За записване на радиотелеметрични данни се използват различни класове осцилоскопи с фотографски устройства, както и магнитни записващи устройства и записващи устройства. За получаване на спешна информация в процеса на радиотелевизионни измервания се използват инструменти, които позволяват визуално наблюдение на характера на промените в изследваните величини. Записаните резултати от измерванията се дешифрират и обработват. Резултатите от извършената обработка са представени под формата на таблици и графики, характеризиращи зависимостта на измерените стойности от времето.

Широко използван в процеса на обучение радиокардиолидери. Използването на най-новите електронни елементи позволява такива устройства да бъдат произведени в миниатюрна форма, която отговаря на специфичните изисквания на спортните изследвания и тренировки (ниско тегло и размери, самостоятелно захранване). В университета в Санкт Петербург нашите разработчици са проектирали миниатюрен автокардиолидер с дистанционно управление. Устройството ви позволява да програмирате сърдечната си честота в рамките на 130…180 удара/мин и да следите телеметрично физическата активност на тази честота.

Автокардиолидер Характеризира се с висока електрическа и механична надеждност, устойчивост на шум и термична стабилност. Схемата на устройството използва интегрални и хибридни филмови елементи, което направи възможно създаването на устройство с минимални размери. Autocardioleader се използва за оптимизиране на тренировъчния процес на спортисти по лека атлетика, колоездене, плуване и др.

В момента, в хода на продължаващите научни изследвания, системите са широко разпространени, които едновременно записват различни функции на тялото и опорно-двигателния апарат. Институтът по биологично оборудване на Русия разработи четириканална радиотелеметрична система за медицински и биологични изследвания на спортисти. Оборудването е предназначено за предаване на електрокардиограми, електромиограми, дихателна честота, а при използване на съгласувателни устройства за предаване на сфигмограми и пулсограми. На практика устройствата на системите, монтирани върху тялото на спортиста, позволяват предаването на всеки четири сигнала във всички налични честотни диапазони (Wi-Fi, Bluetoth и други).

За да регистрирате основните параметри на външното дишане и ЕКГ в лабораторията по ергономия на Свердловския институт за национално стопанство, a двуканална радиотелеметрична система. Като сензор е използван миниатюрен лопатков анемометър. Измервателят е магнитоелектрически преобразувател с постоянно намагнитване. Устройството използва комбинирана носеща модулация. ЕКГ сигналът се предава с помощта на двойна честотна модулационна система, а информацията за дихателния комплекс се наслагва върху подносещия, модулирайки неговата амплитуда. В блока "дишане" се записват минутен обем и дихателна честота, в блок "пулс" - сърдечна честота и обща стойност на пулса.

Възможността за изучаване и контрол на тренировъчния процес в естествени условия с помощта на радиотелеметрично оборудване значително допълва цялостните изследвания на представянето на спортистите в лабораторни условия. По този начин, радиотелеметрични изследвания, проведени върху колоездачи в състезателни условия, показват, че по време на състезание сърдечната честота варира от 140 до 220 удара/мин при честота на въртене на педалите от 60…120 об/мин. Когато честотата на въртене на педалите се намали до 50...80 об/мин, независимо от профила на маршрута (равно, надолу, нагоре) и предавателното число, сърдечната честота пада до 150...160 удара/мин. Установено е, че за висококвалифицирани състезатели оптималното темпо на въртене на педалите на велосипедистите е в рамките на 90...120 оборота в минута при различни предавателни числа.

При бягане важни характеристики са съотношението на фазите на опора и полет. С повишаване на квалификацията времето за поддръжка намалява до 0,08...0,1 s, което красноречиво говори за високото ниво на скоростно-силовите качества на спортиста. Изучаването на ритмичната структура на бягане въз основа на връзката между фазите на опора и полет също е възможно с помощта на радиотелеметрия. От особен интерес е регистрирането на фазите на опорния полет при бягане с едновременно записване на реакциите на земята. Този метод, по-специално, се използва в изследванията на В. К. Балсевич. Методът се основава на използването тензодатчик системи и телеелектрокардиограф. В този случай предавателното устройство е еднопосочна комуникационна линия. Електрическите импулси, възникващи в резултат на дисбаланса на моста, отразяващи величината, характера и продължителността на опорните реакции при бягане, се подават към входа на честотния модулатор на импулсния генератор на предавателното устройство. След това сигналите от предавателя се изпращат към приемника, усилват се и се записват на осцилоскоп. Такава радиотелеметрична система ви позволява да оцените:

1. естеството, големината и продължителността на вертикалната компонента на тласкащите сили;
2. времена на полета и референтни интервали;
3. темпо, скорост на бягане;
4. ритъм на локомоторните движения.

За да записвате фазите на поддържащия полет на бягане, можете да използвате оборудване, създадено на базата на серийно произведената система „Sport-4“ със свързване на цифрови измервателни уреди на времеви интервали с допълнителна обработка на данни на високоскоростно цифрово устройство.

Трябва да се каже, че през последните години проблемите на развитието и приложението технически средства в спорта представляват все по-голям интерес за специалисти и работещи в областта на физическото възпитание и спорта. В същото време значителна част от устройствата все още не са създадени в единични екземпляри, което несъмнено затруднява широкото им въвеждане в спортната практика. Освен това информацията за създадените технически средства и методите за тяхното приложение не е систематизирана и често е недостъпна за практиците. Всичко това значително затруднява качественото подобряване и усъвършенстване на учебно-тренировъчния процес и физическото възпитание.

В тази поредица от статии авторите на сайта „фитнес и бодибилдинг на руски“ си поставят задачата да запълнят и компенсират до известна степен тази досадна празнина. Нашите статии предоставят проекти за симулатори, инструменти и устройства за обучение, които могат да се използват не само в фитнес И бодибилдинг, но и в други различни спортни дисциплини, както при подготовката на квалифицирани спортисти, така и на широк кръг любители на физическото възпитание и спорта.