Модуль 6 инструментальные методы контроля за спортсменами

1. Состав измерительной системы.

2. Оптические и оптико-электронные методы регистрации движений.

2.1. Основные разновидности методов.

2.2. Фотографический процесс.

2.3. Фотограмметрия.

2.4. Видиозапись.

2.5. Оптико-электронные устройства.

3. Механоэлектрические и телеметрические методы сбора информации о спортсмене.

3.1. Датчики биоэлектрических процессов.

3.2. Датчики биомеханических характеристик.

3.3. Телеметрические системы.

3.4. Регистрация результатов измерений.

В современном спорте процесс наблюдения за спортсменом все чаще бывает, связан с использованием измерительной аппаратуры. Для повышения точности инструментальных методов контроля привлекаются все новинки инженерной мысли: радиотелеметрия, лазеры, радиоизотопы, инфракрасная техника, ультразвук, вычислительные машины, телевидение, видеомагнитофоны и т. д.

1. Состав измерительной системы

Система измерительной аппаратуры в спорте включает в себя датчики информации, линию связи и регистрирующее устройстве (рис. 39указать свой). Кроме того, в ее состав может входить вычислительное устройство (для автоматической обработки информации).

Линия связи

Регистрирующее устройство

Вычислительное устройство

Датчики

Спортсмен

Рис. – составы системы для измерения показателей, характеризующих сосотояние спортсмена

Датчиком называется элемент измерительной системы, который непосредственно воспринимает изменения измеряемого показателя. От датчиков информация по линии связи поступает на регистрирующее или вычислительное устройство.

Инструментальные методы контроля за спортсменами делятся на две группы:

а) оптические и оптико-электронные методы: информация передается на регистрирующее устройство лучами света или тепла;

б) механоэлектрические методы: информация передается электрическими сигналами по проводной линии связи или по радио.

2. Оптические и оптико-электронные методы регистрации движений

2.1. Основные разновидности методов

Оптические и оптико-электронные методы предназначены для дистанционного и бесконтактного контроля за спортсменом. Они не мешают естественному ходу тренировок и соревнований.

Оптические методы основаны на фотографии. Фотография («светопись») – это совокупность способов получения изображений на светочувствительном материале. Различают фотосъемку и киносъемку. При фотосъемке изображение фокусируется на неподвижной фотопластинке или фотобумаге, при киносъемке отдельные позы спортсмена фотографируются на следующих один за другим кадрах движущейся светочувствительной пленки (кинопленки).

Результаты фото- и киносъемки предназначаются либо для визуального изучения движений, либо для определения кинематических характеристик (перемещений, скоростей, ускорений). В первом случае результаты представляются в виде фотоснимка, кинофильма, кинофильма, кинокольцовки или кинограммы.

Кинокольцовкой называется отрезок киноленты, склеенный в кольцо с целью многократного просмотра зафиксированноего изображения. Обычные размеры кинокольцовки 1-18 м.

Кинограммой называют отпечатанный на фотобумаге отрезок киноленты.

При фото- и киносъемках, выполняемых с измерительными целями регистрируется циклограмма или стробофотограмма.

Стробофотограммой (стробограммой) движения принято называть совмещенное изображение нескольких поз движущегося объекта. Ее обычно получают путем фотосъемки через обтюратор — вращающийся непрозрачный диск с прорезями. Обтюратор, объединенный с вращающим его электродвигателем называется механическим стробоскопом (от греч. стробос – кружение, скопео – смотрю). Другой способ стробоскопической съемки состоит в том, что съемку производят в мелькающем свете: мощные осветительные лампы зажигаются и гаснут с большой частотой через определенные интервалы времени (электронная стробоскопия).

Стробограмма (контурограмма) может быть получена и посредством киносъемки. В этом случае кинопленку кадр за кадром проецируют на лист бумаги и делают последовательные отпечатки (либо просто обводят карандашом контуры спортсмена или спортивного снаряда).

Циклограммой называется совокупность прерывистых линий, воспроизводящих траектории звеньев движущегося тела. Для регистрации циклограммы на суставах и голове спортсмена укрепляются маркеры (миниатюрные лампочки или отражатели света). Съемка ведется фотоаппаратом со стробоскопом (фотоциклография) или киноаппаратом (киноциклография).

Киноциклограмма («промер») получится, если кадры кинопленки поочередно спроецировать на лист бумаги и вручную отметить положение маркеров.

Точность регистрации положения точки в пространстве – важнейший критерий качества оптических и оптико-электронных систем, предназначенных для измерений. От ее зависит точность измерения скорости и ускорения.

Методы, основанные на фотосъемке, на порядок (примерно в 10 раз) точнее кинометодов. Это объясняется тем, что при фотосъемке (с применением стробоскопа) все движение фиксируется на одном и том же неподвижном снимке, размер которого может достигать 180 x 240 мм (наибольший размер кинокадра равен 24x35 мм; кинопленка во время съемки движется и потому может деформироваться, что приводит к искажению регистрируемого изображения).

И при фотосъемке, и при киносъемке точность повышается, если от плоскостной съемки перейти к стереоскопической (греч. стереос – пространственный). Стереосъемка чаще всего ведется двумя синхронно действующими съемочными аппаратами и позволяет регистрировать движения спортсмена в трехмерном пространстве. Иногда ее проводят и с помощью одного аппарата, применяя специальные зеркальные приспособления, делящие один снимок на два кадра.

Обладая сравнительно низкой точностью, киносъемка имеет преимущество перед фотосъемкой, заключающееся в том, что дает возможность регистрировать быстропротекающие движения и воспроизодить их на экране с замедлением. Скоростная (рапидная) съемка может выполняться с частотой до нескольких тысяч кадров в секунду. Она позволяет изучать, например, процесс соударения и теннисного мяча с ракеткой, длящийся от 0,001 до 0,01 с. В большинстве случаев при рапидной съемке в спорте используется частота кадров не выше 500 в секунду.

Оптико-электронные методы регистрации движении основаны на преобразовании изображения в электрический сигнал. Они делятся на телевизионные и фотоэлектронные методы. К телевизионным относятся телециклография и видеомагнитофонная запись (видеозапись).

Телециклография (аналог фотоциклографии) характеризуется тем, что траектории движения регистрируются телевизионной камерой и воспроизводятся на телевизионном экране.

Видеозапись – запись изображения на магнитной ленте с целью его многократного воспроизведения на телевизионном экране. Видеозапись дает возможность тщательно и объективно анализировать спортивную технику и тактику, приносит большую пользу не только в тренерской работе, но и в судействе соревнований, позволяя многократно воспроизвести на экране тот или иной эпизод спортивного состязания и принять окончательное решение на основании объективных данных. К сожалению, для научных исследований техники движений видеомагнитофонная запись не годится из-за недостаточной точности.

Фотоэлектронные методы измерения основаны на фотоэффекте. Фотоэффектом называется испускание веществом электронов под действием электромагнитного излучения (светового и др.).

При помощи фотоэлектронных устройств в спорте издавна измеряется время преодоления дистанции. Сейчас фотоэффект начинают применять и для регистрации циклограмм (подобно оптическим методам).

По точности современная фотоэлектронная аппаратура превосходит телевизионную (которая практически не используется в измерительных целях), но значительно уступает лучшим образцам измерительной фотоаппаратуры (аппаратуры для стереофотограмметрии).