Équipements radiotélémétriques et à jauges de contrainte pour la recherche scientifique et la pratique sportive.

Parmi les appareils actuellement utilisés pour recherche technologique mouvements sportifs, réactions corporelles les athlètes pour une certaine charge, les appareils à jauges de contrainte et de radiotélémétrie ont fait leurs preuves... Dans le cadre de cette revue, nous vous parlerons d'eux, ainsi que d'autres développements intéressants VISITE et nos chercheurs étrangers...

1. Institut de recherche VISTI.
2. Jauge de contrainte électrique.
3. Équipement de jauge de contrainte sportive.

Institut de recherche VISTI.

Bien entendu, lors de la préparation de cet article, nous n'avons pas pu nous empêcher de vous parler de cette organisation, car sa contribution à notre économie nationale, science du sport tout simplement énorme. FSUE "Institut de Recherche des Produits Techniques du Sport" VISITE en fait, il s'agit du premier et du seul centre scientifique d'État étroitement ciblé en Russie, accrédité Ministère de l'Éducation et des Sciences de la Fédération de Russie pour le développement d'équipements, d'équipements et d'inventaires sportifs, ainsi que de dispositifs d'information sur les arbitres et de dispositifs sportifs spécialisés. Depuis l'apparition de cette structure dans notre pays, et cela s'est produit il y a plus de 65 ans, le sport et la science sont désormais unis et indissociables. Cette institution de recherche est essentiellement le fleuron de l’industrie sportive nationale mais aussi mondiale. La part du lion des innovations décrites dans cette section appartient aux auteurs et développeurs de cet institut...

Jauge de contrainte électrique.

La vaste expérience accumulée par les scientifiques dans l'utilisation de la tensométrie électrique dans la technologie est utilisée par les chercheurs dans le domaine du sport pour étudier la dynamique et la structure des mouvements sportifs, l'ampleur des forces développées dans des positions statiques et en mouvement. De plus, à l'aide de méthodes de jauges de contrainte électriques, l'ampleur et les caractéristiques de la répartition des forces appliquées aux points d'appui sur un équipement de gymnastique, sur un tapis de lutte et au moment où les joueurs de hockey lancent la rondelle sont étudiées. Les jauges de contrainte électriques, selon le type d'élément de détection qui détecte et convertit la déformation mesurée, sont divisées en :

1. jauges de contrainte à résistance active,
2. jauges de contrainte piézoélectriques,
3. inductif,
4. capacitif,
5. photovoltaïque,
6. et d'autres.

Dans la recherche sportive, la plus grande application a été trouvée jauge de déformation, dans lequel la résistance électrique de l'élément sensible change sous l'influence de la déformation mesurée. Les jauges de contrainte se sont révélées être des capteurs précis et fiables. En les collant sur une base solide, vous pourrez effectuer de multiples modifications tout au long de l’année.

Des mesures sont également effectuées à l'aide jauge de déformation, assemblés à l'aide d'un circuit en pont ou en demi-pont. Le signal électrique est amplifié et transmis à l'entrée du dispositif d'enregistrement récepteur - un oscilloscope à faisceau lumineux, un millivoltmètre ou milliampèremètre, un oscilloscope électronique.

Fonctionnalité mesures de contrainte électrique dans le sport est qu'en fonction des objectifs de l'étude, il faut sélectionner le socle sur lequel sont collés les capteurs. La base peut être constituée de plaques métalliques, de tiges, de poutres, d'anneaux.

Les méthodes et moyens de jauges électriques de contrainte s'améliorent chaque année et permettent d'étudier les éléments les plus complexes de la technique sportive et la dynamique des contractions musculaires inaccessibles à l'observation visuelle ordinaire. La combinaison d'un circuit de mesure avec des appareils informatiques et la saisie des données dans un ordinateur garantit une recherche et une gestion de haute qualité du processus éducatif et d'entraînement des athlètes.

La littérature sportive propose des schémas et des méthodes d'application tensométrie électrique dans divers sports. La tensométrie électrique est largement utilisée dans la recherche scientifique dans le domaine du sport, mais elle n'a pas encore trouvé d'application appropriée dans la pratique des entraîneurs. Cette méthode est la plus largement utilisée pour mesurer les efforts développés par un athlète lors de la réalisation d'exercices sportifs. En ski nautique, un dispositif à jauge de contrainte utilisant un équipement industriel a été développé pour enregistrer les caractéristiques dynamiques totales des mouvements d’un athlète. L'appareil se compose des éléments suivants : un dynamomètre, un anneau élastique en acier sur lequel sont collées des jauges de contrainte. L'enregistrement de l'élément de mesure de force via un amplificateur est effectué sur un enregistreur informatique. Le dynamomètre est articulé à une extrémité sur la tige, et à l'autre sur la drisse de remorquage et est orienté vers les déformations horizontales. Un tel dispositif permet d'obtenir des caractéristiques objectives des forces dynamiques (de l'ordre de 0 à 300 kg) des skieurs nautiques - sauteurs à ski, slalomistes et patineurs artistiques.

Équipement de jauge de contrainte sportive.

VISTI a développé une plateforme de jauges de contrainte à deux composants utilisant des jauges de contrainte à semi-conducteurs, qui permet d'obtenir une tension de signal de sortie de 1 V. Dans ce cas, les dynamogrammes peuvent être enregistrés sans amplificateurs DC. La plate-forme est une structure pliable composée d'un cadre intérieur et extérieur, entre lesquels sont fixées quatre jauges de contrainte. La composante verticale est mesurée par des jauges de contrainte à semi-conducteurs collées sur des plans horizontaux, et la composante horizontale est mesurée par des capteurs collés sur des plans verticaux.

Installation tensodynamométrique L'enregistrement de force comprend une jauge de contrainte mesurant les forces en trois coordonnées dans l'espace, un panneau de commande, un oscilloscope à faisceau lumineux et une source de courant continu (6...9 V). L'installation est assemblée sur des jauges de contrainte en feuille avec un coefficient de sensibilité accru, ce qui a permis d'obtenir un courant dans la diagonale de mesure du pont jusqu'à 50...200 μA (on obtient généralement un courant jusqu'à 15 μA). Une valeur de courant supérieure à 50 µA est suffisante pour piloter la boucle (galvanomètre) d'un oscilloscope à faisceau lumineux.

Radiotélémétrie dans le sport utilisé pour étudier l'activité du système cardiovasculaire, des organes respiratoires, des biocourants cérébraux et des muscles squelettiques. Ces dernières années, cette méthode s'est généralisée dans l'étude des techniques de mouvement sportif et de la structure rythmique de la locomotion cyclique et acyclique.

Pour enregistrer les données de radiotélémétrie, diverses classes d'oscilloscopes dotés d'appareils photographiques sont utilisées, ainsi que des enregistreurs magnétiques et des enregistreurs à pointeur. Pour obtenir des informations urgentes lors des mesures radiotélévisées, on utilise des instruments permettant de surveiller visuellement la nature des changements dans les grandeurs étudiées. Les résultats de mesure enregistrés sont déchiffrés et traités. Les résultats des traitements effectués sont présentés sous forme de tableaux et de graphiques caractérisant la dépendance des valeurs mesurées au temps.

Largement utilisé dans le processus de formation radiocardioleaders. L'utilisation d'éléments électroniques de pointe permet de fabriquer de tels appareils sous une forme miniature, qui répond aux exigences spécifiques de la recherche et de l'entraînement sportif (faible poids et encombrement, autosuffisance électrique). À l'Université de Saint-Pétersbourg, nos développeurs ont conçu un autocardioleader miniature avec télécommande. L'appareil vous permet de programmer votre fréquence cardiaque entre 130 et 180 battements/min et de surveiller télémétriquement l'activité physique à cette fréquence.

Leader autocardio Il se caractérise par une fiabilité électrique et mécanique élevée, une immunité au bruit et une stabilité thermique. Le circuit de l'appareil utilise des éléments à film intégral et hybride, ce qui a permis de créer un appareil aux dimensions minimales. Autocardioleader est utilisé pour optimiser le processus d'entraînement des athlètes en athlétisme, cyclisme, natation, etc.

Actuellement, au cours des recherches scientifiques en cours, des systèmes se sont répandus qui enregistrent simultanément diverses fonctions du corps et du système musculo-squelettique. L'Institut d'instrumentation biologique de Russie a développé un système de radiotélémétrie à quatre canaux pour la recherche médicale et biologique sur les athlètes. L'équipement est conçu pour transmettre des électrocardiogrammes, des électromyogrammes, de la fréquence respiratoire et pour l'utilisation d'appareils correspondants pour la transmission de sphygmogrammes et de pulsogrammes. En pratique, les dispositifs du système montés sur le corps de l’athlète permettent la transmission de quatre signaux quelconques dans toutes les gammes de fréquences disponibles (Wi-Fi, Bluetoth et autres).

Pour enregistrer les principaux paramètres de la respiration externe et de l'ECG dans le laboratoire d'ergonomie de l'Institut d'économie nationale de Sverdlovsk, un système de radiotélémétrie à deux canaux. Un anémomètre à girouette miniature a été utilisé comme capteur. Le compteur est un convertisseur magnétoélectrique à aimantation permanente. L'appareil utilise une modulation de porteuse combinée. Le signal ECG est transmis à l'aide d'un système de modulation à double fréquence et les informations du complexe respiratoire se superposent à la sous-porteuse, modulant ainsi son amplitude. Dans le bloc « respiration », le volume minute et la fréquence respiratoire sont enregistrés, dans le bloc « pouls » - la fréquence cardiaque et la valeur totale du pouls.

La capacité d’étudier et de contrôler le processus d’entraînement dans des conditions naturelles à l’aide d’équipements de radiotélémétrie complète de manière significative les études approfondies des performances des athlètes dans des conditions de laboratoire. Ainsi, des études radiotélémétriques menées sur des cyclistes en conditions de course ont montré que lors d'une course, la fréquence cardiaque varie de 140 à 220 battements/min à une fréquence de pédalage de 60…120 tr/min. Lorsque la fréquence de pédalage est réduite à 50...80 tr/min, quels que soient le profil du parcours (plat, descente, montée) et le rapport de vitesse, la fréquence cardiaque chute à 150...160 battements/min. Il a été établi que pour les coureurs hautement qualifiés, le rythme de pédalage optimal des cyclistes se situe entre 90 et 120 tr/min à différents rapports de démultiplication.

En course à pied, les caractéristiques importantes sont le rapport entre les phases d'appui et de vol. Avec des qualifications croissantes, le temps d'appui diminue à 0,08...0,1 s, ce qui témoigne avec éloquence du haut niveau de qualités vitesse-force de l'athlète. L'étude de la structure rythmique de la course à partir de la relation entre les phases d'appui et de vol est également possible grâce à la radiotélémétrie. L'enregistrement des phases de vol d'appui en cours d'exécution avec l'enregistrement simultané des réactions au sol est particulièrement intéressant. Cette méthode est notamment utilisée dans les recherches de V. K. Balsevich. La méthode est basée sur l'utilisation jauge de contrainte systèmes et téléélectrocardiographe. Dans ce cas, le dispositif émetteur est une ligne de communication unidirectionnelle. Les impulsions électriques résultant du déséquilibre du pont, reflétant l'ampleur, la nature et la durée des réactions d'appui en marche, sont introduites à l'entrée du modulateur de fréquence du générateur d'impulsions du dispositif de transmission. Les signaux de l'émetteur sont ensuite envoyés au récepteur, amplifiés et enregistrés sur un oscilloscope. Un tel système de radiotélémétrie permet d'évaluer :

1. la nature, l'ampleur et la durée de la composante verticale des forces de poussée ;
2. temps de vol et intervalles de référence ;
3. allure, vitesse de course;
4. rythme des mouvements locomoteurs.

Pour enregistrer les phases de vol d'assistance de la course, vous pouvez utiliser un équipement créé sur la base du système "Sport-4" produit commercialement avec la connexion de compteurs numériques d'intervalles de temps avec traitement ultérieur des données sur un appareil numérique à grande vitesse.

Il faut dire que ces dernières années, les questions de développement et d'application moyens techniques dans le sport intéressent de plus en plus les spécialistes et les travailleurs impliqués dans le domaine de l’éducation physique et du sport. Dans le même temps, une partie importante des appareils reste encore à créer en exemplaires uniques, ce qui complique sans doute leur introduction généralisée dans la pratique sportive. De plus, les informations sur les moyens techniques créés et les modalités de leur application ne sont pas systématisées et sont souvent inaccessibles aux praticiens. Tout cela entrave considérablement l'amélioration qualitative et l'amélioration du processus d'éducation, de formation et d'éducation physique.

Dans cette série d'articles, les auteurs du site « fitness et musculation en russe » se sont donné pour tâche de combler et de compenser dans une certaine mesure cette lacune gênante. Nos articles proposent des conceptions de simulateurs, d'instruments et de dispositifs de formation qui peuvent être utilisés non seulement dans aptitude Et la musculation, mais aussi dans d'autres disciplines sportives diverses, tant dans la formation d'athlètes qualifiés que d'un large éventail d'amateurs d'éducation physique et de sport.