Radiotelemetrisk og strain gauge udstyr i videnskabelig forskning og idrætspraksis.

Blandt de enheder, der i øjeblikket bruges til teknologisk forskning sportsbevægelser, kroppens reaktioner atleter til en bestemt belastning, strain gauge og radiotelemetri-enheder har vist sig godt... Som en del af denne anmeldelse vil vi fortælle dig om dem, såvel som andre interessante udviklinger VISTI og vores udenlandske forskere...

1. VISTI Forskningsinstitut.
2. Elektrisk strain gauge.
3. Sports strain gauge udstyr.

VISTI Forskningsinstitut.

Når vi planlagde denne artikel, kunne vi selvfølgelig ikke lade være med at fortælle dig om denne organisation, fordi dens bidrag til vores hjemlige, idrætsvidenskab simpelthen kæmpestort. FSUE "Research Institute of Sports Technical Products" VISTI faktisk er det det første og eneste snævert fokuserede statslige videnskabelige center i Rusland, akkrediteret Ministeriet for Undervisning og Videnskab i Den Russiske Føderation til udvikling af sportsudstyr, udstyr og inventar, samt dommerinformationsudstyr og specialiserede sportsudstyr. Siden udseendet af denne struktur i vores land, og dette skete over 65 år siden, sport og videnskab er nu forenet og uadskillelige. Denne forskningsinstitution er i bund og grund flagskibet for ikke kun den indenlandske, men også den globale sportsindustri. Brorparten af ​​innovationerne beskrevet i dette afsnit tilhører forfatterne og udviklerne af dette institut...

Elektrisk strain gauge.

Den omfattende erfaring, videnskabsmænd har akkumuleret i brugen af ​​elektrisk tensometri i teknologi, bruges af forskere inden for idrætsområdet til at studere dynamikken og strukturen af ​​sportsbevægelser, størrelsen af ​​de kræfter, der udvikles i statiske positioner og i bevægelse. Derudover studeres ved hjælp af elektriske strain gauge-metoder størrelsen og karakteristika for fordelingen af ​​kræfter, der påføres ved støttepunkterne på gymnastikudstyr, på en brydemåtte og i det øjeblik, hockeyspillere kaster pucken. Elektriske strain gauges, afhængigt af typen af ​​sensorelement, der registrerer og konverterer den målte strain, er opdelt i:

1. aktive modstand strain gauges,
2. piezoelektriske strain gauges,
3. induktiv,
4. kapacitiv,
5. solcelle,
6. og andre.

Inden for sportsforskning har man fundet den største anvendelse strain gauges, hvor følerelementets elektriske modstand ændres under påvirkning af den målte belastning. Strain gauges har vist sig at være nøjagtige og pålidelige sensorer. Ved at lime dem på en solid base, kan du lave flere ændringer i løbet af året.

Målinger udføres også vha strain gauges, samlet ved hjælp af et bro- eller halvbro-kredsløb. Det elektriske signal forstærkes og føres til indgangen på den modtagende optageenhed - et lysstråleoscilloskop, et millivoltmeter eller milliammeter, et elektronisk oscilloskop.

Feature elektriske belastningsmålinger i sport er, at det, afhængigt af målene for undersøgelsen, er nødvendigt at vælge den base, som sensorerne limes på. Grundlaget kan være metalplader, stænger, bjælker, ringe.

Metoder og midler til elektrisk belastningsmåling forbedres hvert år og gør det muligt at studere de mest komplekse elementer i sportsteknik og dynamikken i muskelsammentrækninger, som er utilgængelige for almindelig visuel observation. Kombinationen af ​​et målekredsløb med computerenheder og datainput til en computer sikrer højkvalitets forskning og styring af atleters uddannelses- og træningsproces.

Sportslitteraturen giver skemaer og anvendelsesmetoder elektrisk tensometri i forskellige sportsgrene. Elektrisk tensometri er meget udbredt i videnskabelig forskning inden for idræt, men den har endnu ikke fundet den rette anvendelse i trænernes praksis. Denne metode er mest udbredt, når man måler indsatsen udviklet af en atlet, mens han udfører sportsøvelser. Inden for vandski er der udviklet en strain gauge enhed, der anvender industrielt udstyr, til at registrere de samlede dynamiske egenskaber af en atlets bevægelser. Enheden består af følgende elementer: en kraftmåler, en elastisk stålring med strain gauges limet til den. Optagelse fra kraftmåleelementet gennem en forstærker foretages på en computeroptager. Kraftmåleren er hængslet i den ene ende til stangen, og den anden til bugseringsfaldet og er orienteret mod vandrette deformationer. En sådan enhed gør det muligt at opnå objektive karakteristika for de dynamiske kræfter (i området fra 0 til 300 kg) af vandskiløbere - skihoppere, slalomister og kunstskøjteløbere.

Sports strain gauge udstyr.

VISTI har udviklet en to-komponent strain gauge platform ved hjælp af halvleder strain gauges, som gør det muligt at opnå en udgangssignal spænding på 1 V. I dette tilfælde kan dynamogrammer optages uden DC forstærkere. Platformen er en sammenklappelig struktur bestående af en indre og en ydre ramme, mellem hvilke fire strain gauges er fastgjort. Den lodrette komponent måles med halvleder-strain gauges limet til vandrette planer, og den vandrette komponent måles af sensorer limet til lodrette planer.

Tensodynamometrisk installation kraftregistrering består af en strain gauge, der måler kræfter i tre koordinater i rummet, et kontrolpanel, et lysstråleoscilloskop og en jævnstrømskilde (6...9 V). Installationen er samlet på folie-strain gauges med en øget følsomhedskoefficient, som gjorde det muligt at opnå en strøm i broens målediagonal op til 50...200 μA (normalt opnås en strøm på op til 15 μA). En strømværdi over 50 µA er tilstrækkelig til at drive sløjfen (galvanometeret) i et lysstråleoscilloskop.

Radiotelemetri i sport bruges til at studere aktiviteten af ​​det kardiovaskulære system, åndedrætsorganer, hjernebiostrømme og skeletmuskler. I de senere år er denne metode blevet udbredt i studiet af sportsbevægelsesteknikker og rytmisk struktur i cyklisk og acyklisk bevægelse.

For at optage radiotelemetridata bruges forskellige klasser af oscilloskoper med fotografiske enheder, såvel som magnetiske optagere og pointeroptagere. For at opnå presserende information i processen med radio-tv-målinger bruges instrumenter, der gør det muligt visuelt at overvåge arten af ​​ændringer i de undersøgte mængder. De registrerede måleresultater dechifreres og behandles. Resultaterne af den udførte behandling præsenteres i form af tabeller og grafer, der karakteriserer afhængigheden af ​​de målte værdier på tid.

Udbredt i træningsprocessen radiokardioledere. Brugen af ​​de nyeste elektroniske elementer gør det muligt at fremstille sådanne enheder i miniatureform, som opfylder de specifikke krav til sportsforskning og træning (lav vægt og størrelse, selvforsyning af strømforsyning). På St. Petersburg University har vores udviklere designet en miniature autocardioleader med fjernbetjening. Enheden giver dig mulighed for at programmere din puls inden for 130…180 slag/min og telemetrisk overvåge fysisk aktivitet ved denne frekvens.

Autocardioleader Det er kendetegnet ved høj elektrisk og mekanisk pålidelighed, støjimmunitet og termisk stabilitet. Enhedskredsløbet bruger integrerede og hybridfilmelementer, hvilket gjorde det muligt at skabe en enhed med minimale dimensioner. Autocardioleader bruges til at optimere træningsprocessen for atleter inden for atletik, cykling, svømning mv.

I øjeblikket, i løbet af igangværende videnskabelig forskning, er systemer blevet udbredt, der samtidig registrerer forskellige funktioner i kroppen og bevægeapparatet. Institute of Biological Instrumentation of Russia har udviklet et fire-kanals radiotelemetrisystem til medicinsk og biologisk forskning af atleter. Udstyret er designet til at transmittere elektrokardiogrammer, elektromyogrammer, respirationsfrekvens og ved brug af matchende apparater til transmission af sfygmogrammer og pulsogrammer. I praksis tillader systemernes enheder monteret på atletens krop transmission af alle fire signaler i alle tilgængelige frekvensområder (Wi-Fi, Bluetooth og andre).

For at registrere hovedparametrene for ekstern respiration og EKG i ergonomi-laboratoriet ved Sverdlovsk Institute of National Economy, en to-kanals radiotelemetrisystem. Et miniature vingevindmåler blev brugt som sensor. Måleren er en magnetoelektrisk omformer med permanent magnetisering. Enheden bruger kombineret bærebølgemodulation. EKG-signalet transmitteres ved hjælp af et dobbeltfrekvensmodulationssystem, og den respiratoriske komplekse information overlejres på underbæreren og modulerer dens amplitude. I "vejrtræknings"-blokken registreres minutvolumen og respirationsfrekvens, i "puls"-blokken - hjertefrekvens og total pulsværdi.

Evnen til at studere og kontrollere træningsprocessen under naturlige forhold ved hjælp af radiotelemetriudstyr supplerer betydeligt omfattende undersøgelser af atleters præstationer under laboratorieforhold. Radiotelemetriundersøgelser udført på cyklister under racerforhold viste således, at pulsen under et løb varierer fra 140 til 220 slag/min ved en pedalfrekvens på 60…120 o/min. Når pedalfrekvensen reduceres til 50...80 rpm, uanset ruteprofil (flad, ned ad bakke, op ad bakke) og gearforhold, falder pulsen til 150...160 slag/min. Det er blevet fastslået, at for meget dygtige racerløbere er det optimale pedaltempo for cyklister inden for 90...120 o/min ved forskellige gearforhold.

Ved løb er vigtige egenskaber forholdet mellem støtte- og flyvefaserne. Med stigende kvalifikationer falder støttetiden til 0,08...0,1 s, hvilket veltalende taler om atletens høje niveau af fart-styrke-kvaliteter. At studere den rytmiske struktur af løb baseret på forholdet mellem støtte- og flyvefasen er også muligt ved hjælp af radiotelemetri. Af særlig interesse er registrering af støtte-flyvningsfaser i løb med samtidig registrering af jordreaktioner. Denne metode bruges især i V. K. Balsevichs forskning. Metoden er baseret på brugen strain gauge systemer og teleelektrokardiograf. I dette tilfælde er sendeanordningen en envejskommunikationslinje. De elektriske impulser, der opstår som følge af broens ubalance, og som afspejler størrelsen, arten og varigheden af ​​støttereaktionerne under kørsel, føres til indgangen af ​​frekvensmodulatoren på sendeanordningens impulsgenerator. Signalerne fra senderen sendes derefter til modtageren, forstærkes og optages på et oscilloskop. Et sådant radiotelemetrisystem giver dig mulighed for at evaluere:

1. arten, størrelsen og varigheden af ​​den vertikale komponent af skubbekræfterne;
2. flyve- og referenceintervaltider;
3. tempo, løbehastighed;
4. rytme af lokomotoriske bevægelser.

For at registrere støtte-flyvningens faser af løb, kan du bruge udstyr, der er skabt på basis af det kommercielt producerede "Sport-4" system med tilslutning af digitale målere af tidsintervaller med yderligere databehandling på en højhastigheds digital enhed.

Det skal siges, at i de seneste år, spørgsmål om udvikling og anvendelse tekniske midler i sport er i stigende grad af interesse for specialister og arbejdere, der er involveret i fysisk uddannelse og sport. Samtidig mangler en væsentlig del af enhederne endnu at blive skabt i enkelte eksemplarer, hvilket utvivlsomt komplicerer deres udbredte introduktion til idrætsudøvelse. Derudover er information om de oprettede tekniske midler og metoder til deres anvendelse ikke systematiseret og er ofte utilgængelige for praktiserende læger. Alt dette hæmmer væsentligt den kvalitative forbedring og forbedring af uddannelses- og træningsprocessen og fysisk træning.

I denne serie af artikler satte forfatterne af webstedet "fitness og bodybuilding på russisk" opgaven med at udfylde og til en vis grad kompensere dette irriterende hul. Vores artikler giver design til simulatorer, instrumenter og træningsudstyr, der ikke kun kan bruges i fitness Og bodybuilding, men også i andre forskellige sportsdiscipliner, både i træningen af ​​kvalificerede atleter og en bred vifte af elskere af fysisk træning og sport.