CN114719956A - 基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统。所述监测系统包括D型塑料光纤、电路模块和终端设备；所说电路模块包括光源接收模块、信号采集模块和无线传输模块；所述D型塑料光纤包括对其进行侧抛处理后的传感区域、输入端和输出端；所述光源接收模块为集成有光源模块和光接收模块的PCB板；所述输入端与所述光源接收模块的光源模块连接，所述输出端与所述光源接收模块的光接收模块连接，所述光源接收模块转换的电信号通过信号采集模块和无线传输模块将采集的信号发送至所述终端设备。本发明提供的监测系统体积小、测量精度高、易弯曲，易于产业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感技术与运动监测方法领域，具体涉及一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统及检测方法。
背景技术
随着现在社会的高速发展和科技的快速提高，人类社会已经进入了信息化时代，例如当今的大数据、云计算、5G通讯等一些高新技术，使得人们对测量信息的精度和稳定状态下各项性能参数的期望值和理想化也逐步提升。
因此，随之催生出了穿戴式智能设备，其实现了对日常穿戴物品的智能化设计和开发，例如常见的眼镜、手套、手表及其他运动监测设备等。其中，羽毛球运动中击球状态监测系统不仅可以起到良好的监测作用，还可以应用于羽毛球运动的姿态矫正、击球球感训练和运动水平的改进。穿戴式设计使得人体运动监测装置与人体联系更为紧密，减少因装置本身位置变化所造成的误差，通过手机等智能移动终端内置的应用软件（APP）将运输数据通过手机等智能移动终端进行显示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统及检测方法，以解决上述背景技术中涉及的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，所述系统包括D型塑料光纤、电路模块和终端设备；
所述D型塑料光纤包括对其进行侧抛处理后的传感区域、输入端和输出端；
所述电路模块为集成有光源接收模块、信号采集模块、无线传输模块的PCB板；
所述光源接收模块集成有光源模块和光接收模块；
所述输入端与所述光源接收模块的光源模块连接，所述输出端与所述光源接收模块的光接收模块连接，所述光源接收模块转换的电信号通过信号采集模块和无线传输模块将采集的信号发送至所述终端设备。
其中，所述信号采集及无线传输模块为集成有用于A/D数据采集模块和wife传输模块的PCB板，所述A/D数据采集模块用于采集所述光源接收模块的电压信号，所述wife传输模块将采集的信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备。
其中，所述终端设备中装有分析处理软件，所述分析处理软件对接收到的数据进行分析处理。
其中，所述终端设备为计算机或移动设备，用于根据接收的数据判断用户的运动状态。
其中，所述移动设备可以是手机、平板电脑，但不限于手机或平板电脑。
其中，所述D型塑料光纤的外径Φ1为1.2~1.5mm，纤芯直径Φ2为0.9~1.1mm。
其中，所述传感区域侧抛长度L为1~6cm，侧抛深度h为0.2~0.8mm。
其中，所述传感区粘贴在羽毛球拍的中杆位置。
另一方面，所述监测系统通过以下方法监测人体的运动状态：当所述D型塑料光纤传感区域发生振动而产生形变时，由于该区域没有包层，会产生大量的损耗，导致所述输出端输出的光强减小，从而导致所述光源接收模块输出的电压信号发生变化；所述A/D数据采集模块采集所述光源接收模块变化的电压信号，所述wife传输模块采集的电压信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备，所述终端设备中装有分析处理软件，分析处理软件对接收到的数据进行分析处理，得到电压与时间关系的波形图、振动强度波形图及傅里叶变化后的频谱图，验证该传感系统的性能。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过检测羽毛球拍振动状态对击球运动状态进行监测，通过对D型塑料光纤进行侧抛形成传感区域，将D型塑料光纤的传感区域固定于中杆位置，通过检测羽毛球拍振动状态对击球状态进行监测，本发明体积小、测量精度高、易弯曲、提升用户的舒适度。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的监测系统的整体结构示意图；
图2是本发明实施例2提供的监测系统的整体结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的监测系统中D型塑料光纤的结构示意图；
图4是本发明实施例1提供的监测系统用于击球运动状态得到的波形示意图；
图5是本发明实施例1提供的监测系统用于击球运动状态得到的振动强度波形示意图；
图6是本发明实施例1提供的监测系统用于击球运动状态得到的频谱图；
图中：1-羽毛球拍，2-D型塑料光纤，201-传感区域，202-输入端，203-输出端，3-电路模块，301-光源接收模块，302-导线，303-信号采集及无线传输模块，4-终端设备。
具体实施方法
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述的实例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图6，本发明提供一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，所述监测系统包括D型塑料光纤（2）、电路模块（3）和终端设备（4）；
所述D型塑料光纤（2）包括对其进行侧抛处理后的传感区域（201）、输入端（202）和输出端（203）；
所述电路模块（3）为集成有光源接收模块（301）、信号采集模块（302）、无线传输模块（303）的PCB板，所述光源接收模块（301）集成有光源模块和光接收模块；
所述输入端（202）与所述光源接收模块（301）的光源模块连接，所述输出端（203）与所述光源接收模块（301）的光接收模块连接，所述光源接收模块（301）转换的电信号通过信号采集模块（302）和无线传输模块（303）将采集的信号发送至所述终端设备（4）。
进一步的，所述信号采集模块（302）和无线传输模块（303）为集成有用于A/D数据采集模块和wife传输模块的PCB板，所述A/D数据采集模块用于采集所述光源接收模块（301）的电压信号，所述wife传输模块将采集的信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备（4）。
进一步的，所述终端设备（4）中装有分析处理软件，所述分析处理软件用于对接收到的数据进行分析处理。
进一步的，所述终端设备（4）为计算机或移动设备，用于根据接收的数据判断用户的运动状态。
进一步的，所述移动设备为手机或者平板电脑。
进一步的，所述D型塑料光纤（2）的外径Φ1为1.2~1.5mm，纤芯直径Φ2为0.9~1.1mm。
进一步的，所述传感区域（201）的侧抛长度L为1~6cm，侧抛深度h为0.2~0.8mm。
进一步的，所述传感区域（201）粘贴在羽毛球拍的中杆位置。
另外，本发明还提供一种上述任意一项所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统的检测方法，所述方法包括当所述塑料光纤传感区域（201）发生振动时，由于该区域没有包层，会产生大量的损耗，导致所述输出端（203）输出的光强减小，从而导致所述光源接收模块（301）输出的电压信号发生变化；所述A/D数据采集模块采集所述光源-光接收模变化的电压信号，所述wife传输模块采集的电压信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备（4），所述终端设备（4）中装有分析处理软件，分析处理软件对接收到的数据进行分析处理，得到电压与时间关系的波形图、振动强度波形图及傅里叶变化后的频谱图，验证该传感系统的性能。
为了便于理解，以下通过两个实施例进行阐述：
实施例1：本发明提供了一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，如图1和图3所示，所述监测系统包括D型塑料光纤2、电路模块3和终端设备4；所述D型塑料光纤2包括对其进行侧抛处理后的传感区域201、输入端202和输出端203，所述D型塑料光纤2的外径Φ1为1.3mm，纤芯直径Φ2为1.0mm，所述传感区域201侧抛长度L为5cm，侧抛深度h为0.6mm；所述光源接收模块301为集成有光源模块和光接收模块的PCB板；所述输入端202与所述光源接收模块301的光源模块连接，所述输出端203与所述光源接收模块301的光接收模块连接，所述光源接收模块301转换的电信号通过信号采集模块302和无线传输模块303将采集的信号发送至所述终端设备4。
所述信号采集302和无线传输模块303为集成有用于A/D数据采集模块和wife传输模块的PCB板，所述A/D数据采集模块用于采集所述光源接收模块301的电压信号，所述wife传输模块将采集的信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备4计算机，计算机中装有分析处理软件，对接收到的数据进行分析处理，从而判断用户的运动状态。
所述传感区域粘贴在羽毛球拍的中杆位置，使之在击球运动中因振动而产生的形变更大。
本实施例提供的监测系统通过以下方法监测人体的运动状态：
当所述D型塑料光纤2传感区域201发生振动形变时，由于该区域没有包层，会产生大量的损耗，导致所述输出端203输出的光强减小，从而导致所述光源接收模块301输出的电压信号发生变化；所述A/D数据采集模块采集所述光源接收模块301变化的电压信号，所述wife传输模块采集的电压信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备6计算机，计算机中装有分析处理软件，分析处理软件对接收到的数据进行分析处理，得到电压与时间关系的波形图、振动强度波形图及傅里叶变化后的频谱图，验证该传感系统的性能。
实施例2：本发明提供了一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，如图1和图2所示，所述监测系统包括D型塑料光纤2、电路模块3和终端设备4；所述D型塑料光纤2包括对其进行侧抛处理后的传感区域201、输入端202和输出端203，所述D型塑料光纤2的外径Φ1为1.3mm，纤芯直径Φ2为1.0mm，所述传感区域201侧抛长度L为5cm，侧抛深度h为0.6mm；所述光源接收模块301为集成有光源模块和光接收模块的PCB板；所述输入端202与所述光源接收模块301的光源模块连接，所述输出端203与所述光源接收模块301的光接收模块连接，所述光源接收模块301转换的电信号通过信号采集模块302和无线传输模块303将采集的信号发送至所述终端设备4。
所述信号采集302和无线传输模块303为集成有用于A/D数据采集模块和wife传输模块的PCB板，所述A/D数据采集模块用于采集所述光源接收模块301的电压信号，所述wife传输模块将采集的信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备4手机，手机中装有分析处理软件，对接收到的数据进行分析处理，从而判断用户的运动状态。
所述传感区域粘贴在羽毛球拍的中杆位置，使之在击球运动中因振动而产生的形变更大。
本实施例提供的监测系统通过以下方法监测人体的运动状态：
当所述D型塑料光纤2传感区域201发生振动形变时，由于该区域没有包层，会产生大量的损耗，导致所述输出端203输出的光强减小，从而导致所述光源接收模块301输出的电压信号发生变化；所述A/D数据采集模块采集所述光源接收模块301变化的电压信号，所述wife传输模块采集的电压信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备6手机，手机中装有分析处理软件，分析处理软件对接收到的数据进行分析处理，得到电压与时间关系的波形图、振动强度波形图及傅里叶变化后的频谱图，验证该传感系统的性能。
本发明通过检测羽毛球拍振动状态对击球运动状态进行监测，通过对D型塑料光纤进行侧抛形成传感区域，将D型塑料光纤的传感区域固定于中杆位置，通过检测羽毛球拍振动状态对击球状态进行监测，本发明体积小、测量精度高、易弯曲、提升用户的舒适度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限于本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于，所述监测系统包括D型塑料光纤（2）、电路模块（3）和终端设备（4）；
所述D型塑料光纤（2）包括对其进行侧抛处理后的传感区域（201）、输入端（202）和输出端（203）；
所述电路模块（3）为集成有光源接收模块（301）、信号采集模块（302）、无线传输模块（303）的PCB板，所述光源接收模块（301）集成有光源模块和光接收模块；
所述输入端（202）与所述光源接收模块（301）的光源模块连接，所述输出端（203）与所述光源接收模块（301）的光接收模块连接，所述光源接收模块（301）转换的电信号通过信号采集模块（302）和无线传输模块（303）将采集的信号发送至所述终端设备（4）。
2.如权利要求1所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于，所述信号采集模块（302）和无线传输模块（303）为集成有用于A/D数据采集模块和wife传输模块的PCB板，所述A/D数据采集模块用于采集所述光源接收模块（301）的电压信号，所述wife传输模块将采集的信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备（4）。
3.如权利要求2所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于，所述终端设备（4）中装有分析处理软件，所述分析处理软件用于对接收到的数据进行分析处理。
4.如权利要求3所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于，所述终端设备（4）为计算机或移动设备，用于根据接收的数据判断用户的运动状态。
5.如权利要求4所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于，所述移动设备为手机或者平板电脑。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于：所述D型塑料光纤（2）的外径Φ1为1.2~1.5mm，纤芯直径Φ2为0.9~1.1mm。
7.如权利要求1-5中任意一项所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于：所述传感区域（201）的侧抛长度L为1~6cm，侧抛深度h为0.2~0.8mm。
8.如权利要求1-5中任意一项所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统，其特征在于：所述传感区域（201）粘贴在羽毛球拍的中杆位置。
9.一种如权利要求1-5中任意一项所述的基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测系统的检测方法，其特征在于，所述方法包括当所述塑料光纤传感区域（201）发生振动时，由于该区域没有包层，会产生大量的损耗，导致所述输出端（203）输出的光强减小，从而导致所述光源接收模块（301）输出的电压信号发生变化；所述A/D数据采集模块采集所述光源-光接收模变化的电压信号，所述wife传输模块采集的电压信号通过无线传输的方式发送给所述终端设备（4），所述终端设备（4）中装有分析处理软件，分析处理软件对接收到的数据进行分析处理，得到电压与时间关系的波形图、振动强度波形图及傅里叶变化后的频谱图，验证该传感系统的性能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220708 |