Urządzenia radiotelemetryczne i tensometryczne w badaniach naukowych i praktyce sportowej.

Wśród urządzeń obecnie używanych badania technologiczne ruchy sportowe, reakcje organizmu sportowcy dla określonego obciążenia, tensometry i urządzenia radiotelemetryczne sprawdziły się dobrze... W ramach tej recenzji opowiemy o nich, a także o innych ciekawych wydarzeniach WITI i nasi zagraniczni badacze...

1. Instytut Badawczy VISTI.
2. Tensometr elektryczny.
3. Tensometr sportowy.

Instytut Badawczy VISTI.

Oczywiście planując ten artykuł, nie mogliśmy nie wspomnieć o tej organizacji, ponieważ jej wkład w nasz krajowy, nauka sportu po prostu ogromny. FSUE „Instytut Badawczy Sportowych Wyrobów Technicznych” WITI w istocie jest to pierwszy i jedyny w Rosji państwowy ośrodek naukowy o wąskim ukierunkowaniu, akredytowany Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej ds. rozwoju sprzętu, sprzętu i wyposażenia sportowego, a także urządzeń informacji sędziowskiej i specjalistycznych urządzeń sportowych. Od czasu pojawienia się tej konstrukcji w naszym kraju i tak się stało ponad 65 lat temu, sport i nauka są teraz zjednoczone i nierozłączne. Ta instytucja badawcza jest w istocie wizytówką nie tylko krajowej, ale i światowej branży sportowej. Lwia część innowacji opisanych w tej sekcji należy do autorów i twórców tego instytutu...

Tensometr elektryczny.

Bogate doświadczenie zgromadzone przez naukowców w zastosowaniu tensometrii elektrycznej w technice wykorzystywane jest przez badaczy w dziedzinie sportu do badania dynamiki i struktury ruchów sportowych, wielkości sił powstających w pozycjach statycznych i w ruchu. Dodatkowo, wykorzystując elektryczne metody tensometryczne, bada się wielkość i charakterystykę rozkładu sił przyłożonych w punktach podparcia sprzętu gimnastycznego, na macie zapaśniczej oraz w momencie rzucenia krążka przez hokeistę. Tensometry elektryczne, w zależności od rodzaju elementu czujnikowego wykrywającego i przetwarzającego mierzone odkształcenie, dzielą się na:

1. tensometry czynne oporowe,
2. tensometry piezoelektryczne,
3. indukcyjny,
4. pojemnościowy,
5. fotowoltaika,
6. i inni.

Największe zastosowanie znaleziono w badaniach sportowych tensometry, w którym opór elektryczny elementu pomiarowego zmienia się pod wpływem mierzonego odkształcenia. Tensometry sprawdziły się jako dokładne i niezawodne czujniki. Przyklejając je do solidnego podłoża, możesz dokonywać wielu zmian w ciągu roku.

Pomiary przeprowadza się również za pomocą tensometry, zmontowane za pomocą obwodu mostkowego lub półmostkowego. Sygnał elektryczny jest wzmacniany i podawany na wejście odbierającego urządzenia rejestrującego - oscyloskopu świetlnego, miliwoltomierza lub miliamperomierza, oscyloskopu elektronicznego.

Funkcja pomiary naprężeń elektrycznych w sporcie polega na tym, że w zależności od celów badania należy wybrać podłoże, na którym zostaną przyklejone czujniki. Podstawą mogą być metalowe płyty, pręty, belki, pierścienie.

Metody i środki elektrycznego pomiaru naprężenia są z roku na rok udoskonalane i umożliwiają badanie najbardziej złożonych elementów techniki sportowej oraz dynamiki skurczów mięśni niedostępnych dla zwykłej obserwacji wzrokowej. Połączenie obwodu pomiarowego z urządzeniami komputerowymi i wprowadzaniem danych do komputera zapewnia wysoką jakość badań i zarządzania procesem edukacyjno-treningowym sportowców.

Literatura sportowa podaje schematy i metody stosowania tensometria elektryczna w różnych dyscyplinach sportowych. Tensometria elektryczna jest szeroko stosowana w badaniach naukowych z zakresu sportu, jednak nie znalazła dotychczas odpowiedniego zastosowania w praktyce trenerskiej. Metodę tę najczęściej wykorzystuje się do pomiaru wysiłku osiąganego przez sportowca podczas wykonywania ćwiczeń sportowych. Do narciarstwa wodnego opracowano tensometr wykorzystujący sprzęt przemysłowy do rejestrowania całkowitej charakterystyki dynamicznej ruchów sportowca. Urządzenie składa się z następujących elementów: miernika siły, elastycznego stalowego pierścienia z przyklejonymi tensometrami. Rejestracja z elementu pomiaru siły przez wzmacniacz odbywa się na rejestratorze komputerowym. Siłomierz jest przymocowany jednym końcem do drążka, a drugim do fału holowniczego i jest zorientowany w stronę odkształceń poziomych. Urządzenie takie pozwala uzyskać obiektywną charakterystykę sił dynamicznych (w zakresie od 0 do 300 kg) narciarzy wodnych – skoczków narciarskich, slalomów i łyżwiarzy figurowych.

Tensometr sportowy.

Firma VISTI opracowała dwuelementową platformę tensometryczną wykorzystującą tensometry półprzewodnikowe, co umożliwia uzyskanie sygnału wyjściowego o napięciu 1 V. W tym przypadku dynamogramy można rejestrować bez wzmacniaczy prądu stałego. Platforma jest konstrukcją składaną składającą się z ramy wewnętrznej i zewnętrznej, pomiędzy którymi zamocowane są cztery tensometry. Składową pionową mierzą tensometry półprzewodnikowe przyklejone do płaszczyzn poziomych, a składową poziomą mierzą czujniki przyklejone do płaszczyzn pionowych.

Instalacja tensodynamometryczna Rejestracja siły składa się z tensometru mierzącego siły w trzech współrzędnych przestrzennych, panelu sterującego, oscyloskopu świetlnego i źródła prądu stałego (6...9 V). Instalacja jest montowana na tensometrach foliowych o podwyższonym współczynniku czułości, co pozwoliło uzyskać prąd w przekątnej pomiarowej mostka do 50...200 μA (zwykle uzyskuje się prąd do 15 μA). Wartość prądu powyżej 50 µA jest wystarczająca do sterowania pętlą (galwanometrem) oscyloskopu świetlnego.

Radiotelemetria w sporcie służy do badania aktywności układu sercowo-naczyniowego, narządów oddechowych, bioprądów mózgowych i mięśni szkieletowych. W ostatnich latach metoda ta stała się powszechna w badaniu technik ruchu sportowego oraz struktury rytmicznej w lokomocji cyklicznej i acyklicznej.

Do rejestracji danych telemetrii radiowej wykorzystuje się różne klasy oscyloskopy z przyrządami fotograficznymi, a także rejestratory magnetyczne i rejestratory wskaźnikowe. Aby uzyskać pilne informacje w procesie pomiarów radiotelewizyjnych, stosuje się przyrządy umożliwiające wizualne monitorowanie charakteru zmian badanych wielkości. Zarejestrowane wyniki pomiarów są odszyfrowywane i przetwarzane. Wyniki przeprowadzonej obróbki prezentowane są w formie tabel i wykresów charakteryzujących zależność zmierzonych wartości od czasu.

Szeroko stosowany w procesie szkoleniowym liderzy radiokardio. Zastosowanie najnowocześniejszych elementów elektronicznych pozwala na produkcję tego typu urządzeń w formie miniaturowej, spełniającej specyficzne wymagania badań i treningu sportowego (niska waga i gabaryty, samowystarczalność zasilania). Na Uniwersytecie w Petersburgu nasi programiści zaprojektowali miniaturowy autokardiolider ze zdalnym sterowaniem. Urządzenie umożliwia zaprogramowanie tętna w zakresie 130…180 uderzeń/min oraz telemetryczne monitorowanie aktywności fizycznej na tej częstotliwości.

Lider autokardio Charakteryzuje się wysoką niezawodnością elektryczną i mechaniczną, odpornością na zakłócenia i stabilnością termiczną. Obwód urządzenia wykorzystuje elementy integralne i hybrydowo-filmowe, co umożliwiło stworzenie urządzenia o minimalnych wymiarach. Autocardioleader służy do optymalizacji procesu treningowego sportowców uprawiających lekkoatletykę, kolarstwo, pływanie itp.

Obecnie, w toku prowadzonych badań naukowych, upowszechniły się systemy rejestrujące jednocześnie różne funkcje organizmu i układu mięśniowo-szkieletowego. Instytut Instrumentacji Biologicznych Rosji opracował czterokanałowy system radiotelemetryczny do badań medycznych i biologicznych sportowców. Sprzęt przeznaczony jest do przesyłania elektrokardiogramów, elektromiogramów, częstości oddechów, a przy użyciu odpowiednich urządzeń do przesyłania sfigmogramów i pulsogramów. W praktyce urządzenia systemów montowane na ciele sportowca umożliwiają transmisję dowolnych czterech sygnałów we wszystkich dostępnych zakresach częstotliwości (Wi-Fi, Bluetoth i inne).

Aby zarejestrować główne parametry oddychania zewnętrznego i EKG w laboratorium ergonomii Instytutu Gospodarki Narodowej w Swierdłowsku, dwukanałowy system radiotelemetryczny. Jako czujnik wykorzystano miniaturowy anemometr łopatkowy. Miernik jest przetwornikiem magnetoelektrycznym z magnesowaniem trwałym. Urządzenie wykorzystuje kombinowaną modulację nośnej. Sygnał EKG przesyłany jest przy użyciu systemu modulacji o podwójnej częstotliwości, a informacja o zespole oddechowym nakładana jest na podnośną, modulując jej amplitudę. W bloku „oddech” rejestrowana jest objętość minutowa i częstość oddechów, w bloku „puls” – częstość akcji serca i całkowita wartość tętna.

Możliwość badania i kontrolowania procesu treningowego w warunkach naturalnych za pomocą sprzętu radiotelemetrycznego w znaczący sposób uzupełnia kompleksowe badania wyników sportowców w warunkach laboratoryjnych. Zatem badania radiotelemetryczne przeprowadzone na rowerzystach w warunkach wyścigowych wykazały, że podczas wyścigu tętno waha się od 140 do 220 uderzeń/min przy częstotliwości pedałowania 60…120 obr/min. Kiedy częstotliwość pedałowania zmniejszymy do 50...80 obr/min, niezależnie od profilu trasy (płaska, zjazd, pod górę) i przełożenia, tętno spada do 150...160 uderzeń/min. Ustalono, że dla wysoko wykwalifikowanych zawodników optymalne tempo pedałowania rowerzysty mieści się w granicach 90...120 obr/min przy różnych przełożeniach.

Podczas biegania ważnymi cechami są proporcje faz wsparcia i lotu. Wraz ze wzrostem kwalifikacji czas wsparcia zmniejsza się do 0,08...0,1 s, co wymownie mówi o wysokim poziomie cech szybkościowo-siłowych sportowca. Badanie struktury rytmicznej biegu na podstawie zależności pomiędzy fazami podparcia i lotu jest możliwe także przy wykorzystaniu telemetrii radiowej. Szczególnie interesująca jest rejestracja faz lotu pomocniczego w biegu z jednoczesną rejestracją reakcji podłoża. Metodę tę zastosowano w szczególności w badaniach V. K. Balsevicha. Metoda opiera się na zastosowaniu tensometr systemy i teleelektrokardiograf. W tym przypadku urządzeniem nadawczym jest jednokierunkowa linia komunikacyjna. Impulsy elektryczne powstałe w wyniku niezrównoważenia mostka, odzwierciedlające wielkość, charakter i czas trwania reakcji podporowych podczas pracy, są podawane na wejście modulatora częstotliwości generatora impulsów urządzenia nadawczego. Sygnały z nadajnika są następnie przesyłane do odbiornika, wzmacniane i rejestrowane na oscyloskopie. Taki system radiotelemetryczny pozwala ocenić:

1. charakter, wielkość i czas trwania pionowej składowej sił pchających;
2. czasy lotu i odstępy odniesienia;
3. tempo, prędkość biegu;
4. rytm ruchów lokomotorycznych.

Do rejestracji faz lotu wspomagającego biegu można wykorzystać sprzęt stworzony na bazie komercyjnie produkowanego systemu „Sport-4” z podłączeniem cyfrowych mierników przedziałów czasowych z dalszym przetwarzaniem danych na szybkim urządzeniu cyfrowym.

Należy powiedzieć, że w ostatnich latach pojawiły się problemy rozwoju i zastosowania środki techniczne w sporcie cieszą się coraz większym zainteresowaniem specjalistów i pracowników zajmujących się wychowaniem fizycznym i sportem. Jednocześnie znaczna część urządzeń nie została jeszcze stworzona w pojedynczych egzemplarzachCo niewątpliwie utrudnia ich powszechne wprowadzenie do praktyki sportowej. Ponadto informacje o tworzonych środkach technicznych i sposobach ich stosowania nie są usystematyzowane i często są niedostępne dla praktyków. Wszystko to znacząco utrudnia doskonalenie jakościowe i doskonalenie procesu edukacyjno-szkoleniowego oraz wychowania fizycznego.

W tej serii artykułów autorzy strony „fitness i kulturystyka po rosyjsku” postawili sobie za zadanie wypełnienie i w pewnym stopniu zrekompensowanie tej irytującej luki. W naszych artykułach przedstawiamy projekty symulatorów, przyrządów i urządzeń treningowych, które znajdują zastosowanie nie tylko w zdatność I kulturystyka, ale także w innych różnorodnych dyscyplinach sportowych, zarówno w szkoleniu wykwalifikowanych sportowców, jak i szerokiego grona miłośników wychowania fizycznego i sportu.