[发明专利]一种髋作用力测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种髋作用力测试仪。

背景技术

随着体育训练科学化水平的不断提高，人体专项力量训练的必要性日益受到重视。通过对大量实际运动测试数据的总体分析发现，所有从事跑、跳运动项目和以跑、跳为基础运动项目的运动员，其向后蹬伸力量均明显小于向下或向前蹬伸力量。而向后蹬伸力量恰恰是跑、跳运动产生动力所必需的专项力量。因此，设计开发一套实用准确的髋作用力测试仪，对于教练精确量化运动员的训练效果，以及合理制定有针对性的训练方案，进而最终提高运动员比赛成绩，有着极其重要的参考价值。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种髋作用力测试仪，充分发挥SPCE061A单片机片内资源丰富和运算速度快的优点，电路结构简单，稳定性高，上位机监控界面友好，操控方便，测试数据的保存和复现便于运动训练方案的离线分析和制定。

(二)技术方案

一种髋作用力测试仪，包括数据采集处理模块、控制模块和实时显示模块；所述数据采集处理模块采集髋作用力的大小和瞬时速度值的模拟量，送至所述控制模块处理后，由RS232串口发送给所述实时显示模块进行实时监控。

进一步的，所述数据采集处理模块包括作用力采集电路和瞬时速度采集电路；所述作用力采集电路包括力传感器电路和变送器电路，所述瞬时速度采集电路包括光电编码器电路和鉴相电路。

进一步的，所述控制模块包括微控制器电路、键盘电路、存储器电路和串口电平转换电路。

进一步的，所述实时显示电路为上位机。

再进一步的，所述力传感器电路采用电阻应变式力传感器，所述光电编码器电路采用ZKX-6-50BM7型增量式光电缩码器，所述鉴相电路采用D触发器。

再进一步的，所述微控制器电路采用80pin SPCE061A型号单片机。

(三)有益效果

本发明提供了一种髋作用力测试仪，充分发挥SPCE061A单片机片内资源丰富和运算速度快的优点，能实时测量运动员腿部下蹬作用力力量值和同步的速度值，并通过上位机实时显示作用力、速度以及功率的具体数值和曲线，其电路结构简单，成本低，测量准确，稳定性和可靠性高，上位机监控界面友好，操控方便，测试数据的保存和复现便于运动训练方案的离线分析和制定，具备较强的可扩展性。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种髋作用力测试仪的系统结构框图。

图2为本发明所涉及的一种髋作用力测试仪的作用力采集电路原理图。

图3为本发明所涉及的一种髋作用力测试仪的鉴相电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。

如图1所示，一种髋作用力测试仪，包括数据采集处理模块、控制模块和实时显示模块；数据采集处理模块采集髋作用力的大小和瞬时速度值的模拟量，送至控制模块处理后，由RS232串口发送给实时显示模块进行实时监控。

数据采集处理模块包括作用力采集电路和瞬时速度采集电路；作用力采集电路包括力传感器电路和变送器电路，瞬时速度采集电路包括光电编码器电路和鉴相电路。

髋作用力测试仪需要测量和显示的数据主要包括髋作用力、与作用力相应的瞬时速度值和功率值。其中，髋作用力数据的采集由力传感器电路和配套变送器电路完成，瞬时速度的采集由光电编码器电路和鉴相电路完成。功率则可由作用力和速度的乘积求得。

髋作用力由力传感器电路采集，其模拟电压信号经变送器电路放大和线性化处理后，送至控制模块完成模数转换。

力传感器电路采用电阻应变式力传感器完成髋作用力采集。电阻应变式力传感器由弹性敏感元件和电阻应变片组成。当弹性敏感元件受到被测力作用时，将产生位移和应变，同时使粘贴在弹性敏感元件上的电阻应变片的阻值发生变化。因此通过测量电阻应变片的阻值变化，就可以确定被测作用力的大小。

如图2所示，R1是粘贴自爱弹性敏感元件上的电阻应变片。R1～R4组成单臂式直流电桥，将桥电路中电阻的变化转换为电桥输出电压的变化。电桥的输出电压为：

不失一般性，令R1＝R2＝R3＝R4＝R，则电桥输出电压为：

即电桥输出电压Uo与电阻应变片阻值变化△R1成线性关系。