CN103267696B - 运动面层反弹性能检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种运动面层反弹性能检测仪，其特征是，竖直设置的标高尺下部连接底座，上部连接支架，标高尺上设置有高度调节装置；高度调节装置与支架相连，支架另一端铰接有球勾，支架上设有滑轮，拉绳通过滑轮和套在球勾上的紧束片相连，球勾用于夹持球体，通过拉紧或放松拉绳控制球勾夹持球体或释放球体；在底座内安装有红外探头及下位机，由下位机完成球体下落运动面层时间差数据的检测、计算，并将数据发送到测验人员手中的手持机上，由手持机完成数据的接收、处理和显示。本发明主要用于测量运动场地面对球的反弹能力，也可用于其它地面反弹性能的测量。

Description

运动面层反弹性能检测仪

技术领域

本发明提供的是一种运动面层反弹性能检测仪，特别是一种通过球体反弹高度来测量运动面层反弹性能的仪器，主要用于测量运动场地面对球的反弹能力，也可用于其它地面反弹性能的测量。

背景技术

运动场地木地板的球的反弹能力是德国（DIN）工业标准18032第II部分规定的运动场地木地板的主要功能之一，是运动场地木地板标准检测项不可缺少的一部分。国家检验检疫总局2006年9月发布的GB/T20239-2006《体育用木质地板》第6.2.5中完整地引用了DIN标准中球的反弹率功能及检测方法。

其检测方法描述如下：

（一）检测原理：利用标准篮球分别在木质地板和坚实地面上测量篮球的反弹高度，计算球的反弹率。

（二）测试仪器参数：带标尺的高度为2.2m的架子。

（三）a、将篮球人工举到篮球下缘距地面层1.8m处。

b、篮球充气量以在坚实混凝土地面上的反弹高度为1.3m±25mm为准。

c、分别在坚实混凝土地面和检测面上，测量球的反弹高度，即篮球下缘距地面层的距离，精确至5mm。

d、每个检测点进行5次测量，也可根据需要增加检测次数。检测过程中球反弹的数据采集途径一般采用直接的光学或声学采集方案。

（四）检测值计算：球的反弹率Br按式计算，用百分比表示，精确至1%：

Br=h/h₁*100%  式中：

Br—球的反弹率，%；

h₁—球在坚实地面的反弹高度，单位为毫米（mm）。

h—球在检测地面上的反弹高度，单位为毫米（mm）。

每个测试点的测试结果为5次测试结果的算术平均值，精确至1%。

德国DIN标准认可的检测机构对球体反弹功能中测量球下落高度的支架并没有作出详细要求，对测量球反弹高度的方法也没有作出详细要求。

目前检测方法上的缺陷：

1、检测过程中需人为地将篮球提升至要求高度，并且需人力控制篮球，不能消除人为因素的影响。

2、检测过程中数据采集途径一般采用直接的光学采集方案，不能消除肉眼识别上带来的偏差。

3、检测过程中采用直接的声学方案，不能消除环境噪声所带来的误差。

4、球体下落采用人工操作方式，不能避免释放过程中手掌对篮球的摩擦力。

5、篮球释放装置的高度是固定的，没有升降装置，这样不能保证在使用一段时间后装置的稳定性，即不能保证装置的基准高度。

中国专利申请200710011577.2公开了一种“球反弹测高仪”，该专利申请所描述的测高仪仅提供一种测试过程中无人为因素干扰、可调整球体下落高度的球反弹测高仪，对反弹率或反弹高度测量方法未作描述，只能作为反弹率测量辅助机械装置，不能直接用于测量运动场地地面层的反弹率。

发明内容

本发明的目的是提供一种运动面层反弹性能检测仪，具有测试过程无人为因素干扰、球体自由下落过程中没有其它外力影响、可调整球体下落高度、无肉眼识别偏差、无环境噪声误差等优点，还可测量运动面层反弹率以及检测运动面层弹性是否符合标准，克服现有技术的不足。

本发明的目的是这样实现的：一种运动面层反弹性能检测仪，其特征在于：包括竖直设置的标高尺，标高尺下部接有底座，底座上嵌有红外探头，标高尺上端套接高度调节装置，高度调节装置与支架相连，支架另一端铰接有球勾，支架上设有滑轮，拉绳通过滑轮和套在球勾上的紧束片相连，球勾用于夹持球体，通过拉紧或放松拉绳控制球勾夹持球体或释放球体；在测试过程中松开拉绳，紧束片下移释放球勾，足球作自由落体并接触地面后弹起再次接触地面，底座内安装的红外探头及下位机采集两次足球接触地面的时间差数据，推算出运动场地反弹高度，进而解算出反弹率，并将数据发送到测验人员手中的手持机上，由手持机完成数据的接收、处理和显示。

本发明的目的还可以这样实现：所述的标高尺上有刻度线，尺高设置为2米，底座为边长1米的正方形，标高尺与底座由螺栓结构固定相连。

所述的球勾为爪形结构，铰接在支架上，球勾上套有紧束片，紧束片上端连有拉绳，拉绳通过支架上设有的滑轮，当拉绳拉紧时，紧束片上移，球勾的弧形结构使其能牢牢抓紧球体，当拉绳松开时，球勾放开球体；所述的球体为标准气压的足球。

所述的下位机由红外探头检测电路、发射控制器和无线发射装置组成；嵌于底座上的红外探头检测球体前后两次落到运动面层时间差，红外探头检测电路将检测到的信号传输给发射控制器，发射控制器解算出相应的时间差获得运动面层反弹率，然后通过无线发射装置将数据发送给检测人员手中的手持机；

所述的手持机由无线接收装置、接收控制器和LCD液晶显示器组成；无线接收装置接收到下位机发送来的反弹率数据后，由接收控制器处理后在LCD液晶显示器上显示反弹率并且同时显示运动面层反弹率是否符合标准。

本发明具有如下优点和有益的效果：

1、本发明集电气控制组件与机械结构组件于一体，结构简单，可组装与拆卸，组装后整体规格约为1m×1m×2.2m，拆卸后可置于规格为0.3m×0.3m×1.2m的包装箱，携带方便。

2、本发明成本低廉，CPU采用8位单片机，红外探头及无线收发装置成本都比较低，有利于控制成本。

3、本发明操作简单，通过传感器无线传输功能，实现了数据采集和数据分析的上、下位机分离功能。

4、本发明精度高，球反弹高度测量精度可达0.1mm，完全满足运动面层反弹性能测试要求。

5、本发明抗干扰，克服了采用声音计时器所带来的噪声干扰问题，还提高了对风速的抗干扰性能（风速小于2m/s的测试环境要求下）。

6、本发明界面友好，手持机具有自动记忆功能并配有LCD液晶，方便工作人员查看数据。

7、本发明扩展性好，可通过不同型号产品配置满足不同检测对象的检测需求。

8、本发明的整体电路简单实用，节电效果非常好，实验表明，下位机和手持机平均工作电流在80毫安左右，1000毫安的锂电池充满电系统可以工作10个小时。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明红外探头安装结构及原理示意图。

图3是本发明的操作流程图。

图4是本发明的下位机电路结构框图。

图5是本发明的手持机电路结构框图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。图中部件标号为：底座1、红外探头2、标高尺3、高度调节装置4、拉绳5、滑轮6、支架7、紧束片8、球勾9。

如图1所示，一种运动面层反弹性能检测仪，其特征在于：包括竖直设置的标高尺3，标高尺3下部接有底座1，底座1上嵌有红外探头2，标高尺3上端套接高度调节装置4，高度调节装置4与支架7相连，支架7另一端铰接有球勾9，支架7上设有滑轮6，拉绳5通过滑轮6和套在球勾9上的紧束片8相连，球勾9用于夹持球体，通过拉紧或放松拉绳5控制球勾9夹持球体或释放球体；在测试过程中松开拉绳5，紧束片8下移释放球勾9，足球作自由落体并接触地面后弹起再次接触地面，底座1内安装的红外探头2及下位机采集两次足球接触地面的时间差数据，推算出运动场地反弹高度，进而解算出反弹率，并将数据发送到测验人员手中的手持机上，由手持机完成数据的接收、处理和显示。

所述的标高尺3上有刻度线，尺高设置为2米，底座1为边长1米的正方形，标高尺3与底座1由螺栓结构固定相连。

所述的球勾9为爪形结构，铰接在支架7上，球勾9上套有紧束片8，紧束片8上端连有拉绳5，拉绳5通过支架7上设有的滑轮6，当拉绳5拉紧时，紧束片8上移，球勾9的弧形结构使其能牢牢抓紧球体，当拉绳5松开时，球勾9放开球体；所述的球体为标准气压的足球。

所述的下位机由红外探头检测电路、发射控制器和无线发射装置组成；嵌于底座1上的红外探头2检测球体前后两次落到运动面层时间差，红外探头检测电路将检测到的信号传输给发射控制器，发射控制器解算出相应的时间差获得运动面层反弹率，然后通过无线发射装置将数据发送给检测人员手中的手持机；

所述的手持机由无线接收装置、接收控制器和LCD液晶显示器组成；无线接收装置接收到下位机发送来的反弹率数据后，由接收控制器处理后在LCD液晶显示器上显示反弹率并且同时显示运动面层反弹率是否符合标准。

如图2所示，三组红外探头2嵌于运动面层反弹性能检测仪的底座1上，红外线发射方向以及大致间隔如图所示，当有物体阻挡其中一组红外探头2信号，红外探头2发送信号给内嵌的电路结构，电路结构根据前两次足球阻断红外光路的时间差数据解算出反弹率并通过无线发射装置发送回手持机，完成红外探头2检测功能。

如图3所示，运动面层反弹性能检测仪的工作流程如下：开机，电路上电，将足球用球勾勾住，拉紧拉绳，调节高度调节装置使足球底面距地面层一定高度，松开拉绳，足球做自由落体运动，当足球第二次和地面层接触时，手持机即能接收到地面层反弹率并显示地面层反弹率和该反弹率是否符合标准。此时即完成单次检测，如果手持机未能接收到正确的时间差数据及反弹率数据，则要重新固定足球测试一遍。

如图4所示，内嵌于底座的下位机电路结构由红外探头检测电路、控制器和无线发射装置组成。红外探头检测电路检测到的信号传输给控制器，控制器解算出相对应时间差获得运动场地反弹率，然后通过无线发射装置将数据发送给手持机。

如图5所示，手持机电路结构由无线接收装置、控制器和LCD液晶组成。无线接收装置接收到手持机发送回来的反弹率数据，在LCD液晶上显示反弹率和地面层反弹率是否符合标准。

以上给出了根据本发明的结构和电气组件中的各个部分示例性描述，然而，本发明不限于上述结构和电气实现方式，还可以采取其它结构和电气组件实现方式。

本发明的检测方法是这样实现的：

1、检测原理：利用标准气压足球在运动面层上测量足球的反弹高度，计算球的反弹率。

2、测试仪器参数：带标高尺的高度为2.2m的架子。

3、a.将足球用球勾夹住，拉紧拉绳调整高度调节装置使足球下缘距运动面层2m处。

b.足球充气量为标准气压足球。

c.测量标准足球与运动面层前两次接触的时间间隔t，单位为秒，精确至0.001秒。

d.每个检测点进行5次测量，也可根据需要增加检测次数。

4、检测值计算：球的反弹高度按式（1）计算，精确至0.1mm；球的反弹率Br按式（2）计算，用百分比表示，精确至0.1%：

$H=\frac{1}{8}{\mathrm{gt}}^2---\left(1\right)$

Br=H/Ho×100%   (2)

（1）式中g—当地重力加速度，单位为m/s²；t—测得的足球与运动面层两次接触的时间差，单位为秒（s）；H—标准足球在运动面层的反弹高度，单位为米（m）。

（2）式中Br—标准足球在运动面层上的反弹率，单位为%；H—（1）中所得标准足球在运动面层的反弹高度，单位为米（m）；Ho—标准足球下缘距地面高度，为2米。

每个测试点的测试结果为5次正确测试结果的算术平均值，精确至0.1%。

本发明的机械结构部分工作过程：

机械结构部分由底座1、标高尺3、高度调节装置4、滑轮6、支架7、紧束片8以及球勾9组成。将标准气压足球用球勾9勾好，拉绳5通过支架7上的滑轮6和紧束片8相连。拉紧拉绳5，紧束片8上移，球勾9即可抓紧足球，调节高度调节装置4，使足球底面距地面层高度为2米，松开拉绳5，足球即可做自由落体运动。过程无人为因素干扰，无任何外力影响测量结果。

本发明的检测部分工作过程：

检测部分由红外探头2以及相关电路组成。当底座1中间无遮挡物时，红外探头2输出为高电平，当底座1中间有遮挡物时，红外探头2输出为低电平。根据这个原理，当足球8落入底座1中间时，红外探头2即可检测到其每次落入的时间，控制器根据前两次足球8落入底座1的时间差即可解算出地面层反弹率并通过无线发送装置将数据发送回手持机。

本发明的手持机工作过程：

手持机由无线接收装置、LCD液晶及相应外围电路组成，接收下位机发送回的地面层反弹率,显示地面层反弹率以及反弹率是否符合标准。

本发明的使用方法：

如图1所示，首先应将底座1、标高尺3、高度调节装置4、支架7、球勾9如图所示安装好，并保证相应部分垂直性。手持机和下位机均开机后将标准气压足球和球勾9连好，拉紧拉绳5，球勾9将足球勾住，此时调节高度调节装置4，使足球底面与地面层距离2米，松开拉绳5，足球即可做自由落体运动，当足球与地面层接触两次后，手持机即可收到地面层的反弹率，并在LCD液晶上显示反弹率以及该地面层反弹率是否符合标准。如果需要，每个检测点可以进行多次检测，仅需将足球和球勾9重新固定好即可.

本发明集电气设计与结构设计于一体，结构简单，反弹率测量准确，可拆卸以及组装，方便携带，对于体育场馆运动场地质量标准的制订能起到一定辅助作用，从而提高竞技体育的公平与公正性，适合在运动场馆和专业检测机构推广。

Claims (3)

1.一种运动面层反弹性能检测仪，其特征在于：包括竖直设置的标高尺(3)，标高尺(3)下部接有底座(1)，底座(1)上嵌有红外探头(2)，标高尺(3)上端套接高度调节装置(4)，高度调节装置(4)与支架(7)相连，支架(7)另一端铰接有球勾(9)，支架(7)上设有滑轮(6)，拉绳(5)通过滑轮(6)和套在球勾(9)上的紧束片(8)相连，球勾(9)用于夹持球体，通过拉紧或放松拉绳(5)控制球勾(9)夹持球体或释放球体；在测试过程中松开拉绳(5)，紧束片(8)下移释放球勾(9)，足球作自由落体并接触地面后弹起再次接触地面，底座(1)内安装的红外探头(2)及下位机采集两次足球接触地面的时间差数据，推算出运动场地反弹高度，进而解算出反弹率，并将数据发送到测验人员手中的手持机上，由手持机完成数据的接收、处理和显示；

所述的下位机由红外探头检测电路、发射控制器和无线发射装置组成；嵌于底座(1)上的红外探头(2)检测球体前后两次落到运动面层时间差，红外探头检测电路将检测到的信号传输给发射控制器，发射控制器解算出相应的时间差获得运动面层反弹率，然后通过无线发射装置将数据发送给检测人员手中的手持机；

所述的手持机由无线接收装置、接收控制器和LCD液晶显示器组成；无线接收装置接收到下位机发送来的反弹率数据后，由接收控制器处理后在LCD液晶显示器上显示反弹率并且同时显示运动面层反弹率是否符合标准。

2.根据权利要求1所述的运动面层反弹性能检测仪，其特征在于：所述的标高尺(3)上有刻度线，尺高设置为2米，底座(1)为边长1米的正方形，标高尺(3)与底座(1)由螺栓结构固定相连。

3.根据权利要求1或2所述的运动面层反弹性能检测仪，其特征在于：所述的球勾(9)为爪形结构，铰接在支架(7)上，球勾(9)上套有紧束片(8)，紧束片(8)上端连有拉绳(5)，拉绳(5)通过支架(7)上设有的滑轮(6)，当拉绳(5)拉紧时，紧束片(8)上移，球勾(9)的弧形结构使其能牢牢抓紧球体，当拉绳(5)松开时，球勾(9)放开球体；所述的球体为标准气压的足球。