Thiết bị đo từ xa và đo biến dạng trong nghiên cứu khoa học và luyện tập thể thao.

Trong số các thiết bị hiện đang được sử dụng cho nghiên cứu công nghệ phong trào thể thao, phản ứng cơ thể các vận động viên cho một tải trọng nhất định, máy đo sức căng và các thiết bị đo từ xa vô tuyến đã chứng tỏ bản thân tốt... Là một phần của bài đánh giá này, chúng tôi sẽ cho bạn biết về chúng, cũng như những phát triển thú vị khác VISTI và các nhà nghiên cứu nước ngoài của chúng tôi...

1. Viện nghiên cứu VISTI.
2. Máy đo biến dạng điện.
3. Thiết bị đo biến dạng thể thao.

Viện nghiên cứu VISTI.

Tất nhiên, khi viết bài này, chúng tôi không thể không kể cho các bạn nghe về tổ chức này, bởi vì sự đóng góp của nó cho nền kinh tế trong nước của chúng ta, khoa học thể thao đơn giản là rất lớn. FSUE "Viện nghiên cứu sản phẩm kỹ thuật thể thao" VISTI trên thực tế, đây là trung tâm khoa học nhà nước tập trung đầu tiên và duy nhất ở Nga, được công nhận Bộ Giáo dục và Khoa học Liên bang Nga về phát triển thiết bị, thiết bị và kho thể thao, cũng như thiết bị thông tin trọng tài và thiết bị thể thao chuyên dụng. Kể từ khi công trình kiến ​​trúc này xuất hiện ở nước ta và điều này đã xảy ra hơn 65 năm trước, thể thao và khoa học hiện nay đã thống nhất và không thể tách rời. Cơ quan nghiên cứu này về cơ bản là lá cờ đầu của không chỉ ngành thể thao trong nước mà còn của toàn cầu. Phần lớn những đổi mới được mô tả trong phần này thuộc về các tác giả và nhà phát triển của viện này...

Máy đo biến dạng điện.

Kinh nghiệm sâu rộng được các nhà khoa học tích lũy trong việc sử dụng phép đo độ căng điện trong công nghệ được các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực thể thao sử dụng để nghiên cứu động lực học và cấu trúc của các chuyển động thể thao, độ lớn của lực phát triển ở vị trí tĩnh và trong chuyển động. Ngoài ra, bằng cách sử dụng phương pháp đo biến dạng điện, cường độ và đặc điểm phân bố lực tác dụng tại các điểm hỗ trợ trên thiết bị thể dục, trên thảm đấu vật và tại thời điểm các vận động viên khúc côn cầu ném quả bóng cũng được nghiên cứu. Máy đo biến dạng điện, tùy thuộc vào loại phần tử cảm biến cảm biến và chuyển đổi biến dạng đo được, được chia thành:

1. máy đo biến dạng điện trở hoạt động,
2. máy đo biến dạng áp điện,
3. quy nạp,
4. điện dung,
5. quang điện,
6. và những người khác.

Trong nghiên cứu thể thao, ứng dụng lớn nhất đã được tìm thấy đo sức căng, trong đó điện trở của phần tử cảm biến thay đổi dưới tác động của biến dạng đo được. Máy đo biến dạng đã được chứng minh là cảm biến chính xác và đáng tin cậy. Bằng cách dán chúng vào một đế vững chắc, bạn có thể thực hiện nhiều thay đổi trong suốt cả năm.

Các phép đo cũng được thực hiện bằng cách sử dụng đo sức căng, được lắp ráp bằng mạch cầu hoặc nửa cầu. Tín hiệu điện được khuếch đại và đưa đến đầu vào của thiết bị ghi nhận - máy hiện sóng chùm ánh sáng, milivolt hoặc mili ampe, máy hiện sóng điện tử.

Tính năng đo độ căng điện trong thể thao tức là tùy theo mục tiêu nghiên cứu mà cần chọn đế để dán các cảm biến. Cơ sở có thể là tấm kim loại, thanh, dầm, vòng.

Các phương pháp và phương tiện đo độ căng điện đang được cải tiến hàng năm và giúp nghiên cứu các yếu tố phức tạp nhất của kỹ thuật thể thao và động lực của các cơn co cơ mà quan sát trực quan thông thường không thể tiếp cận được. Sự kết hợp giữa mạch đo với thiết bị máy tính và dữ liệu đầu vào máy tính đảm bảo nghiên cứu và quản lý chất lượng cao quá trình giáo dục và đào tạo của vận động viên.

Tài liệu thể thao cung cấp các kế hoạch và phương pháp áp dụng đo độ căng điện trong các môn thể thao khác nhau. Máy đo độ căng điện được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực thể thao nhưng vẫn chưa tìm được ứng dụng phù hợp trong thực hành của huấn luyện viên. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhất khi đo lường nỗ lực của vận động viên khi thực hiện các bài tập thể thao. Trong môn trượt nước, một thiết bị đo độ căng sử dụng thiết bị công nghiệp đã được phát triển để ghi lại tổng đặc tính động của các chuyển động của vận động viên. Thiết bị bao gồm các bộ phận sau: máy đo lực, một vòng thép đàn hồi có dán các máy đo biến dạng. Việc ghi từ phần tử đo lực thông qua bộ khuếch đại được thực hiện trên máy ghi máy tính. Đồng hồ đo lực được gắn bản lề ở một đầu vào thanh và đầu kia vào dây kéo và được định hướng theo các biến dạng ngang. Một thiết bị như vậy giúp có thể thu được các đặc tính khách quan của lực động (trong khoảng từ 0 đến 300 kg) của vận động viên trượt nước - vận động viên trượt tuyết, vận động viên trượt dốc và vận động viên trượt băng nghệ thuật.

Thiết bị đo biến dạng thể thao.

VISTI đã phát triển nền tảng đo biến dạng hai thành phần sử dụng máy đo biến dạng bán dẫn, giúp thu được điện áp tín hiệu đầu ra là 1 V. Trong trường hợp này, động lực học có thể được ghi lại mà không cần bộ khuếch đại DC. Nền tảng này là một cấu trúc có thể thu gọn bao gồm khung bên trong và bên ngoài, giữa đó có gắn bốn máy đo biến dạng. Thành phần thẳng đứng được đo bằng máy đo biến dạng bán dẫn được dán vào các mặt phẳng nằm ngang và thành phần nằm ngang được đo bằng các cảm biến được dán vào các mặt phẳng thẳng đứng.

Lắp đặt máy đo độ căng ghi lực bao gồm một máy đo biến dạng đo lực theo ba tọa độ trong không gian, bảng điều khiển, máy hiện sóng chùm ánh sáng và nguồn dòng điện một chiều (6...9 V). Việc lắp đặt được lắp ráp trên các máy đo biến dạng lá có hệ số độ nhạy tăng lên, giúp có thể thu được dòng điện trong đường chéo đo của cầu lên tới 50...200 μA (thường thu được dòng điện lên tới 15 μA). Giá trị dòng điện trên 50 µA là đủ để điều khiển vòng dây (điện kế) của máy hiện sóng chùm sáng.

Đo từ xa trong thể thao được sử dụng để nghiên cứu hoạt động của hệ thống tim mạch, cơ quan hô hấp, dòng sinh học não và cơ xương. Trong những năm gần đây, phương pháp này đã trở nên phổ biến trong nghiên cứu các kỹ thuật chuyển động thể thao và cấu trúc nhịp điệu trong vận động theo chu kỳ và không theo chu kỳ.

Để ghi lại dữ liệu đo từ xa vô tuyến, nhiều loại máy hiện sóng có thiết bị chụp ảnh cũng như máy ghi từ tính và máy ghi con trỏ được sử dụng. Để có được thông tin khẩn cấp trong quá trình đo vô tuyến truyền hình, các thiết bị được sử dụng để có thể theo dõi trực quan bản chất của những thay đổi về đại lượng được nghiên cứu. Các kết quả đo được ghi lại sẽ được giải mã và xử lý. Kết quả xử lý được thực hiện được trình bày dưới dạng bảng và biểu đồ mô tả sự phụ thuộc của các giá trị đo được vào thời gian.

Được sử dụng rộng rãi trong quá trình đào tạo bác sĩ tim mạch. Việc sử dụng các bộ phận điện tử mới nhất cho phép các thiết bị đó được sản xuất ở dạng thu nhỏ, đáp ứng các yêu cầu cụ thể về nghiên cứu và huấn luyện thể thao (trọng lượng và kích thước thấp, khả năng tự cung cấp năng lượng). Tại Đại học St. Petersburg, các nhà phát triển của chúng tôi đã thiết kế một máy đo tim tự động thu nhỏ có điều khiển từ xa. Thiết bị cho phép bạn lập trình nhịp tim của mình trong khoảng 130…180 nhịp/phút và theo dõi từ xa hoạt động thể chất ở tần số này.

Thủ lĩnh tự động tim Nó được đặc trưng bởi độ tin cậy cơ và điện cao, khả năng chống ồn và ổn định nhiệt. Mạch thiết bị sử dụng các thành phần màng tích hợp và màng lai, giúp tạo ra một thiết bị có kích thước tối thiểu. Autocardioleader được sử dụng để tối ưu hóa quá trình tập luyện của các vận động viên các môn điền kinh, đạp xe, bơi lội,…

Hiện nay, trong quá trình nghiên cứu khoa học đang diễn ra, các hệ thống ghi lại đồng thời nhiều chức năng khác nhau của cơ thể và hệ cơ xương đã trở nên phổ biến. Viện Thiết bị Sinh học Nga đã phát triển hệ thống đo từ xa vô tuyến bốn kênh để nghiên cứu y học và sinh học của các vận động viên. Thiết bị này được thiết kế để truyền điện tâm đồ, điện cơ đồ, nhịp thở và khi sử dụng các thiết bị phù hợp để truyền máy đo huyết áp và mạch đập. Trong thực tế, các thiết bị của hệ thống gắn trên cơ thể vận động viên cho phép truyền bốn tín hiệu bất kỳ ở tất cả các dải tần có sẵn (Wi-Fi, Bluetoth và các tín hiệu khác).

Để đăng ký các thông số chính của hô hấp bên ngoài và ECG trong phòng thí nghiệm công thái học của Viện Kinh tế Quốc dân Sverdlovsk, một hệ thống đo từ xa vô tuyến hai kênh. Một máy đo gió cánh quạt thu nhỏ được sử dụng làm cảm biến. Đồng hồ đo là một bộ chuyển đổi điện từ có từ hóa vĩnh cửu. Thiết bị sử dụng điều chế sóng mang kết hợp. Tín hiệu ECG được truyền bằng hệ thống điều chế tần số kép và thông tin phức tạp về hô hấp được đặt trên sóng mang phụ, điều chỉnh biên độ của nó. Trong khối “thở”, thể tích phút và nhịp thở được ghi lại, trong khối “xung” - nhịp tim và tổng giá trị xung.

Khả năng nghiên cứu và kiểm soát quá trình tập luyện trong điều kiện tự nhiên bằng thiết bị đo từ xa vô tuyến bổ sung đáng kể cho các nghiên cứu toàn diện về thành tích của vận động viên trong điều kiện phòng thí nghiệm. Do đó, các nghiên cứu đo từ xa vô tuyến được thực hiện trên những người đi xe đạp trong điều kiện đua xe cho thấy rằng trong một cuộc đua, nhịp tim dao động từ 140 đến 220 nhịp/phút ở tần số đạp là 60…120 vòng/phút. Khi tần số đạp giảm xuống 50...80 vòng/phút, bất kể lộ trình (bằng phẳng, xuống dốc, lên dốc) và tỷ số truyền, nhịp tim sẽ giảm xuống 150...160 nhịp/phút. Người ta đã xác định rằng đối với những tay đua có tay nghề cao, tốc độ đạp tối ưu của người đi xe đạp là trong khoảng 90... 120 vòng / phút ở các tỷ số truyền khác nhau.

Khi chạy, đặc điểm quan trọng là tỷ lệ giữa các pha hỗ trợ và pha bay. Khi trình độ ngày càng cao, thời gian hỗ trợ giảm xuống còn 0,08...0,1 giây, điều này nói lên một cách hùng hồn về phẩm chất tốc độ-sức mạnh cao của vận động viên. Cũng có thể nghiên cứu cấu trúc nhịp nhàng của việc chạy dựa trên mối quan hệ giữa các giai đoạn hỗ trợ và bay bằng cách sử dụng phương pháp đo từ xa vô tuyến. Điều đặc biệt quan tâm là việc đăng ký các giai đoạn hỗ trợ chuyến bay khi đang chạy đồng thời ghi lại các phản ứng mặt đất. Đặc biệt, phương pháp này được sử dụng trong nghiên cứu của V. K. Balsevich. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng máy đo sức căng hệ thống và điện tâm đồ. Trong trường hợp này, thiết bị phát là đường truyền một chiều. Các xung điện phát sinh do sự mất cân bằng của cầu, phản ánh cường độ, tính chất và thời gian của các phản ứng hỗ trợ khi chạy, được đưa đến đầu vào bộ điều biến tần số của bộ tạo xung của thiết bị phát. Các tín hiệu từ máy phát sau đó được gửi đến máy thu, được khuếch đại và ghi lại trên máy hiện sóng. Hệ thống đo từ xa như vậy cho phép bạn đánh giá:

1. tính chất, độ lớn và thời gian của thành phần thẳng đứng của lực đẩy;
2. thời gian bay và khoảng thời gian tham chiếu;
3. nhịp độ, tốc độ chạy;
4. nhịp điệu của chuyển động vận động.

Để ghi lại các giai đoạn chạy hỗ trợ chuyến bay, bạn có thể sử dụng thiết bị được tạo trên cơ sở hệ thống “Sport-4” được sản xuất thương mại với kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số các khoảng thời gian với quá trình xử lý dữ liệu sâu hơn trên thiết bị kỹ thuật số tốc độ cao.

Có thể nói, trong những năm gần đây vấn đề phát triển và ứng dụng phương tiện kỹ thuật trong thể thao đang ngày càng được các chuyên gia, người lao động trong lĩnh vực thể dục thể thao quan tâm. Đồng thời, một phần đáng kể của các thiết bị vẫn chưa được tạo ra trong các bản sao duy nhất, điều này chắc chắn sẽ làm phức tạp thêm việc đưa chúng vào hoạt động thể thao một cách rộng rãi. Ngoài ra, thông tin về các phương tiện kỹ thuật và phương pháp ứng dụng được tạo ra chưa được hệ thống hóa và người thực hành thường không thể tiếp cận được. Tất cả những điều này cản trở đáng kể việc cải thiện và nâng cao chất lượng của quá trình giáo dục, đào tạo và giáo dục thể chất.

Trong loạt bài viết này, các tác giả của trang web “thể dục và thể hình bằng tiếng Nga” đặt ra nhiệm vụ lấp đầy và bù đắp ở một mức độ nào đó khoảng trống khó chịu này. Các bài viết của chúng tôi cung cấp các thiết kế cho thiết bị mô phỏng, dụng cụ và thiết bị đào tạo không chỉ được sử dụng trong sự thích hợp Và thể hình, mà còn trong các bộ môn thể thao khác nhau, cả trong việc đào tạo các vận động viên có trình độ và đông đảo những người yêu thích thể dục thể thao.