红外光电纵跳测量方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于体育及体质测试的电子仪器技术领域，由红外发射单元和测量及显示单元两大部分组成，红外发射单元由固定在腰带上的小盒及设置在该小盒中的上、下红外发光管排组成；所说的测量及显示单元包括，依次安装在一接收器中的镜头、滤色片、有窄缝的挡板和与光电接受管排，以及安装在一电路板上的处理电路和液晶显示器。该方法简单、容易实现，该装置具有测量准确、结构简单、易于携带、操作简便、成本低、耐用性好等一系列优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于体育及体质测试的电子仪器
，特别涉及纵跳测量方法及装置。纵跳，即人以直立状态为起始状态，屈腿后利用蹬腿和摆臂尽量向上双脚起跳，对地的最高腾空高度。纵跳是人体体质的重要指针，在小运动员的挑选、运动员弹跳能力的评定和人体体质的测试中有广泛的应用，到目前为止，用于纵跳测试的方法可分为直接与间接两种1.面向高度的直接测量方法A.直接法通过在受试者的手指端涂上标记物，记录跳跃前后受测试者手指端能尽量达到的高度差作为其纵跳高度。B.借助于仪器的测量法具体又可分为以下的两种a.数字显示纵跳计广东省南海县沙头镇家用电器厂生产。由触摸板和纵跳高度检测及LED数字显示电路组成。采用了延时及巡回检测技术，能实时准确地判断并显示出纵跳所能触摸到的最高点。b.纵跳计北京东红技术开发中心研制并生产。仪器由底板、滑槽、金属滑块、牵引绳及固定扣组成。测试前将纵跳计水平置于受试者前，受试者站在纵跳计底板上，通过固定扣将绳带固定在受测者腰间，此时绳带与地面垂直，并刚好绷直，滑块前端在纵跳计滑槽的零刻度处。屈腿后利用蹬腿和摆臂尽量向上双脚起跳，拉动滑块向后滑动，通过摩擦力的反作用在受试者跳到最高处时及时制动，受试者落下后滑块前端所指示的刻度即为纵跳高度。2.面向时间的间接测量方法江汉大学申请的纵跳腾空时间测试器有一块踏跳板，其上铺设有缓冲防震垫，其下设置有槽钢及其防震垫，其后下方设置有按动柄，与镶嵌在踏跳板内的触动开关装置相对应，装置内的开关通过导线与电子秒表相接。受试者站在踏跳板上通过起跳和落下的动作，可以控制开关装置中的压片、复位弹簧片、开关弹簧片等机件，进而控制开关的开或关，即可在秒表上显示纵跳腾空时间。纵跳的绝对高度比纵跳腾空时间更有意义，事实上，人体在纵跳过程中基本上服从自由落体运动规律，从而可根据纵跳腾空时间来推算出人体的纵跳高度。但由于各人的纵跳的具体方式的不同，导致了纵跳腾空时间测试器直接用于纵跳高度测试的缺陷。综上所述，就面向高度的直接测量法而言，测量时要求受试者直接与器械的接触，对受试者不太‘友好’，仪器较笨重，操作繁琐，对受试者限制较大，由于机械方面及各人纵跳方式的不同影响了测试结果的精度。江汉大学申请的纵跳腾空时间测试器方案是对直接方案的改进，对受试者相对的‘友好’些。但仪器比较复杂，且由于受试者在起跳及落地过程中运动规律较复杂，所以简单的由纵跳腾空时间来推算纵跳高度比较牵强，势必会影响到测试的精度，控制开关的动作阈值的确定也是其中的难点之一，使得仪器的精度难以得到保证。本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种新型的红外光电纵跳测量方法及其装置，由光电效应入手，采用了面向时间的间接测量方案，该方法简单、容易实现，该装置具有测量准确、结构简单、易于携带、操作简便、成本低、耐用性好等一系列优点。本专利技术的测量方法为将纵跳看成人体自由上抛和下落的过程。在人体腰部固定发光标志点，采用了窄缝式光电接受靶并将其置于光学系统的焦平面上，从而实现了固定于人体上的光学标志点穿过光轴水平面时间的精确测定。通过相机记录发光点在纵跳过程中前后两次通过光轴的时间差，即其从运动开始到终止的时间差，代入公式h＝1/2×g×t2，算得到纵跳高度，式中，h为纵跳高度，g为重力加速度，t为测量时间。上述的发光标志点可为用多个发光二极管组合成的上、下两排红外发光管排，上排是调整其上下位置使其处于光轴平面上，下排是检测时间差的标志物。本专利技术采用上述方法的一种红外光电纵跳计，其特征在于，由红外发射单元和测量及显示单元两大部分组成，所说的红外发射单元由固定在腰带上的小盒及设置在该小盒中的上、下红外发光管排组成；所说的测量及显示单元包括，依次安装在一接收器中的镜头、滤色片、有窄缝的挡板和与所说的红外发光管排相对应的光电接受管排，以及安装在一电路板上的对接收的光电信号进行转换、计算的处理电路和液晶显示器。所说的上、下红外发光管排相距D取值范围可为5cm到15cm。所说的该窄缝光电接受管排的窄缝宽度范围可为3cm到10cm。本专利技术的特点在于因为是通过红外光进行检测，受试者与测试仪器之间没有直接接触，对受试者十分地‘友好’。仪器对受试者跳跃准备过程中的上下起伏和跳跃过程中的非垂直偏移(前后、左右)有较大的容许范围，保证了测试的成功率，也有利于发挥出受试者的真实水平。由于采用了独特的上下排发光的方法排除了跳跃初始阶段和落地阶段非精确自由落体运动对纵跳腾空时间的影响，测试精度达到毫米级。附图简要说明附图说明图1为本专利技术的装置实施例的使用状态示意图。图2为本专利技术的装置实施例的电路原理图。图3为本专利技术的装置实施例的红外发射部分结构示意图。图4为本专利技术的装置实施例的接受部分结构示意图。图5本实施例的软件程序框图。本专利技术的红外光电纵跳计实施例结合各附图详细说明如下本实施例的红外光电纵跳计由红外发射单元和测量及显示单元两大部分组成，如图1所示，红外发射单元由固定在腰带6上的小盒7及设置在该小盒中的上、下红外发光管排5组成，该腰带系于受试者的腰部；测量及显示单元如图4所示，包括依次安装在接收器1中的凸透镜镜头12、滤色片14、有窄缝的挡板15、光电接受管排16，以及安装在内置电路板17上的对接收的光电信号进行转换、计算的处理电路和液晶显示器，为保证仪器测试的高性能和可靠工作，该接收器通过标准接口与支架3相接。接收器以5V直流电作为电源，通过固定在箱体上的电源接口2引入。测试时，将凸透镜镜头对准红外发光管排。各部分的结构及工作原理分别说明如下红外发射单元为了避免了非自由落体阶段引起的误差，提高了检测精度，本专利技术采用双排式发光二极管组合的方法，用多个发光二极管组合成的上、下两排红外发光管排51、52，二排相距D取值范围可从5cm到15cm，本实施例装置取D＝5cm，如图3所示。上排在“对光”时发光，要求调整其上下位置使其处于光轴平面上。下排条状组合发光二极管是检测时间差的标志物。起跳时和落地时，此排发光管经过光轴平面并使接收器检测到光信号，光电信号控制单片机的计时及终止，从而得到二者的时间差T，则由T可以计算得到L。由于在起跳时下排发光管是从光轴平面下方D处起跳的，因此，实际纵跳高度可由L+D得到。上述做法的好处就在于避免了人体在上升及下降过程中非自由落体运动阶段引起的误差。该误差是指在人体下落时脚尖是指向斜下方的(踝关节处小腿与脚面的夹角大于90°)，在落地前的短暂时间内就会出现虽然人体在下落，但脚尖已着地的非自由落体状态。在上升过程中的非自由落体状态与上类似。若用上排发光管为参照点，则这种状态几乎不可避免，因而引起误差。但若使用下排发光管为参照点，这一误差就消除了。本实施例以两节五号电池为电源，用红外光发射二极管HG421S串接百欧姆左右电阻构成发光电路。先用上排发光管对光，实际测量时则用下排发光管发光，只有被测者真正起跳后，CPU才开始计时，然后通过软件补足5cm差距。测量及显示单元本实施例采用f＝35mm的可调焦的凸透镜镜头12；在红外接收管16前放置了滤色片14并加了带有横向窄缝的挡板15，内置电路板17的作用是对接收到的光信号进行电转换、计算、显示等工作，CPU采用89C2051单片机。针对纵跳过程中左右偏移而引起的因标志点越出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外光电纵跳测量方法，其特征在于，包括以下步骤，１）在人体腰部固定发光标志点；２）采用窄缝式光电接受靶并将其置于光学系统的焦平面上；３）计算固定于人体上的光学标志点穿过光轴水平面时间的精确测定；４）记录发光点在纵跳过程中 前后两次通过光轴的时间差，即其从运动开始到终止的时间差，代入公式ｈ＝１／２×ｇ×ｔ↑［２］，算得到纵跳高度，式中，ｈ为纵跳高度，ｇ为重力加速度，ｔ为测量时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海曙，秦志军，方云婕，张如一，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]