[實用新型]三維加速度運動測量儀

有效

• 申請號: 201220327914.5
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN202649237U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 汪建;譚曉川
• 申請（專利權）人: 四川農業大學;汪建;譚曉川
• 主分類號: G01P15/18
• 分類號: G01P15/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種三維加速度運動測量儀，屬于運動學、力學、電子學的測量儀器技術領域。?

背景技術

將加速度傳感器應用于體育運動之中，可以用于獲取運動員的速度和力量等信息，可以對運動員的反應能力和加速度進行測定，對運動員的訓練有很大的幫助作用。?

以前對運動員反應能力的測定,大多是通過簡單的對聲光反應時間的測定方法，或者是通過計算機模擬測定的方法對運動員進行反應能力的測試。但是這些測試方法受外界環境和人的主觀心理因素的影響較大，誤差較大,不能準確客觀地反映運動員在運動中的神經反應的能力。?

本三維加速度運動測量儀，可通過對運動員聽到發令后的運動加速度的測量，掌握每一個運動員的神經和運動反應的情況，以提高運動員聽發令槍后的起跑速度。本實用新型采用了較先進的三維加速度傳感器，結合聲音檢測和單片機控制系統，不但可以在運動場上直接、精確地測定運動員的起跑反應和加速度，而且還可以對加速度進行分析和綜合，能促進運動員加速度的研究以及提高運動員的訓練水平，為運動員的選材和訓練提供科學的參考依據。同時本實用新型也適用于力學、電子學等課程的實驗領域。?

實用新型內容

本實用新型針對現有測量儀器的不足，提出結合了液晶顯示屏、三維加速度傳感器和單片機控制電路的三維加速度運動測量儀，三維加速度運動測量儀上設置有加速度測量電路盒和彈性固定扣環，加速度測量電路盒內具有三維加速度傳感器、聲音檢測電路、單片機控制電路和液晶顯示屏。?

本測量儀的單片機采用ARM系列的LPC2129，通過它的捕獲通道和ADC通道實現對三維方向的加速度進行同時測量和獲取，它是一種高性能32位單片機，帶有256KB嵌入的高速Flash存儲器、128位寬度的存儲器接口、4個32位定時器、8路10位ADC、2路CAN、PWM通道和9個外部中斷，其獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行，而且具有極低的功耗，適用于要求嚴格的實時控制場合。?

本測量儀的三維加速度傳感器采用飛思卡爾半導體公司的MMA7260，它是一款單芯片三維高靈敏度加速度傳感器，基于表面微機械結構，集成信號調理電路、單極點低通濾波器和溫度補償部分，并且具有4種不同的靈敏度選擇模式。MMA7260Q能在XYZ三個軸向上以極高的靈敏度測量加速度的變化。它采用2.2～3.6V單電源供電，工作電流小于500μA?(睡眠模式僅有3μA)，可測量0～350Hz、-6g～+6g范圍內動態或靜態加速度。?

本測量儀采用以LM358芯片為主的聲音檢測電路，聲音檢測電路在沒有檢測到聲音時，其輸出端為高電平，當麥克風接收到一定強度的聲音信號時，其輸出端變為低電平，電路輸出信號接到單片機。?

聲音檢測電路用來檢測發令槍的聲音，作為對加速度傳感器測量的起始。聲音檢測電路設計的重點是濾除噪音信號，當檢測到發令槍槍聲時產生一個脈沖信號，單片機識別后計數器開始計數。模塊的電路和相關參數由多次實驗后進行調整和確定。?

彈性固定扣環采用金屬片制成，以保證有較好的彈性，并由螺釘與電路盒固定，彈性固定扣環用于方便連接運動員臂帶或腰帶。?

測量電路盒主機的液晶顯示屏具有電源按鈕和兩個顯示按鈕。?

附圖說明

圖1是三維加速度運動測量儀，其中的1是液晶顯示屏，2是加速度測量電路盒，3是液晶顯示按鈕，4是液晶電源按鈕。?

圖2是三維加速度運動測量儀側面，其中的5是彈性固定扣環。?

圖3是信號處理電路。?

圖4是聲音檢測電路。?

具體實施方式

結合附圖，下面具體說明三維加速度運動測量儀的工作過程和電路調節情況。?

三維加速度傳感器收到聲音信號后，開始感應運動員的運動，并把運動的變化轉換為電壓的變化，再經測量電路放大、濾波和傳感信號的調理，A/D模數轉換器轉換等，最后由單片機系統處理并對數據進行存儲和顯示。三維方向加速度信息獲取和處理電路主要利用32位高性能ARM單片機LPC2129，通過它的捕獲通道和ADC通道實現對運動員三維方向運動加速度的同時測量和獲取。?