超聲波引體向上測(cè)試儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于：包括MCU以及與其相連的超聲波探頭、紅外探頭、語(yǔ)音播報(bào)器、電子顯示屏；所述超聲波探頭用以實(shí)時(shí)測(cè)量人體頭頂位移間距并記錄人體引體向上的次數(shù)，所述紅外探頭用以檢測(cè)手腕或前臂前端是否位于其檢測(cè)路徑上以及位于其檢測(cè)路徑上的時(shí)長(zhǎng)。本實(shí)用新型采用超聲波探頭實(shí)時(shí)測(cè)量人體頭頂位移間距，把有效距離的變化重復(fù)次數(shù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，結(jié)合紅外探頭進(jìn)行人體感應(yīng)和計(jì)時(shí)，記錄引體向上次數(shù)的計(jì)數(shù)方法。該測(cè)試儀克服了現(xiàn)有技術(shù)中人工檢測(cè)以及半自動(dòng)檢測(cè)的誤差，使得測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，符合國(guó)家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說(shuō)明】
超聲波引體向上測(cè)試儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及引體向上測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲波引體向上測(cè)試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]一、引體向上是發(fā)展學(xué)生的軀干和上肢肌肉力量的鍛煉項(xiàng)目。2013年開(kāi)始《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試把引體向上作為初高中和大學(xué)各年級(jí)男生必測(cè)項(xiàng)目之一，并對(duì)引體向上規(guī)定了具體的動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法。測(cè)試方法為“受試者跳起雙手正握杠，兩手與肩同寬成直臂懸垂，靜止后兩臂同時(shí)用力引體，上拉到下頌超過(guò)橫杠上緣為完成一次，時(shí)間為一分鐘記錄引體總次數(shù)”。對(duì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)提出了具體的要求。(I)受試者應(yīng)雙手正握單杠，待身體靜止后開(kāi)始測(cè)試；(2)引體向上時(shí)，下頌需超過(guò)橫杠上緣，身體不得做大的擺動(dòng)，也不得借助其他附加動(dòng)作撐起；(3)兩次引體向上的間隔時(shí)間超過(guò)10秒停止測(cè)試。因此在鍛煉或測(cè)試的時(shí)候需要進(jìn)行計(jì)數(shù)并檢測(cè)姿勢(shì)或動(dòng)作是否符合標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試中對(duì)被測(cè)者的引體向上進(jìn)行人工計(jì)數(shù)時(shí)，有的學(xué)生手臂未達(dá)到近垂直就開(kāi)始做下個(gè)動(dòng)作，有的下巴未達(dá)到橫杠上緣狀態(tài)就放下，有的被測(cè)人員垂吊在杠上休息超過(guò)10秒以上后再做動(dòng)作等情況，因此在計(jì)數(shù)引體向上的次數(shù)時(shí)，出現(xiàn)模棱兩可的狀況，計(jì)數(shù)員在觀察被測(cè)者引體向上動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)存在主觀判斷因素，不僅耗費(fèi)人力，還容易出錯(cuò)引發(fā)爭(zhēng)議。為了規(guī)范引體向上動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的計(jì)數(shù)尺度，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確練習(xí)和測(cè)試，并統(tǒng)一計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)用新型利用超聲波測(cè)距(頭頂位移區(qū)間)技術(shù)和紅外線感應(yīng)(計(jì)時(shí)、人體感應(yīng))技術(shù)相結(jié)合，經(jīng)過(guò)大量人體工程學(xué)的人體骨骼尺度實(shí)驗(yàn)測(cè)量分析，巧妙利用物體重力原理的外觀設(shè)計(jì)，創(chuàng)造一款實(shí)用便攜的引體向上測(cè)試計(jì)數(shù)儀器。
[0003]二、在現(xiàn)有引體向上測(cè)試計(jì)數(shù)儀技術(shù)中，2009年馬耀等利用一個(gè)檢測(cè)計(jì)數(shù)單元以及一個(gè)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)值通告單元，分別設(shè)置在單杠器材的框體與橫桿上，利用遮斷紅外線紅和外線偵測(cè)器的方式觸發(fā)計(jì)時(shí)與計(jì)數(shù);2010年韓洪波利用測(cè)試主機(jī)和佩戴在測(cè)試者上臂部的無(wú)線姿態(tài)傳感器組成系統(tǒng)來(lái)計(jì)數(shù)引體向上次數(shù);2013年湖南師范大學(xué)的譚騰飛等，利用信號(hào)接收器通過(guò)支撐桿固定于單杠上接收佩戴于被測(cè)者身上的信號(hào)發(fā)射器發(fā)送的信號(hào)，根據(jù)收到的信號(hào)判斷被測(cè)者所處的位置判斷被測(cè)者的位置來(lái)計(jì)數(shù)引體向上；2015年江西師范大學(xué)的袁艷等，利用磁性感應(yīng)頭連接磁鐵用來(lái)引體向上計(jì)數(shù);2015年鄧奎等用設(shè)計(jì)的下滑軌、上滑軌、導(dǎo)軌、下臂固定連桿、計(jì)數(shù)器、下臂和上臂固定連桿和導(dǎo)軌上均勻分布有多個(gè)綁帶，把計(jì)數(shù)器固定安裝在導(dǎo)軌的頂端來(lái)計(jì)數(shù)。目前不管是使用機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理還是電磁場(chǎng)技術(shù)還是使用紅外線感應(yīng)對(duì)被測(cè)者的引體向上項(xiàng)目進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并計(jì)數(shù)的技術(shù)，表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配套設(shè)備多，不適合在戶外或大規(guī)模使用，同時(shí)引體向上項(xiàng)目測(cè)試多在戶外單桿上使用，現(xiàn)有技術(shù)的引體向上測(cè)試器安裝復(fù)雜，不易攜帶移動(dòng)，測(cè)試過(guò)程中較容易損壞，安裝操作難以及維護(hù)難度大，易受到干擾?？傊?，現(xiàn)有的引體向上計(jì)數(shù)器材都不適合大規(guī)模范圍使用，不能形成針對(duì)《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試統(tǒng)一的引體向上計(jì)量尺度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種超聲波引體向上測(cè)試儀，該測(cè)試儀克服了現(xiàn)有技術(shù)中人工檢測(cè)以及半自動(dòng)檢測(cè)的誤差，使得測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，符合國(guó)家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]本實(shí)用新型采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種超聲波引體向上測(cè)試儀，包括MCU以及與其相連的超聲波探頭、紅外探頭、語(yǔ)音播報(bào)器、電子顯示屏;所述超聲波探頭用以實(shí)時(shí)測(cè)量人體頭頂位移間距并記錄人體引體向上的次數(shù)，所述紅外探頭用以檢測(cè)手腕或前臂前端是否位于其檢測(cè)路徑上以及位于其檢測(cè)路徑上的時(shí)長(zhǎng)。
[0006]進(jìn)一步地，所述超聲波引體向上測(cè)試儀還包括用以設(shè)置MCU、語(yǔ)音播報(bào)器以及電子顯示屏的箱體，所述箱體上方設(shè)置有一用以將超聲波引體向上測(cè)試儀固定在單杠上的夾持裝置，所述夾持裝置上方設(shè)置有一探測(cè)延伸臂;所述夾持裝置設(shè)置有所述紅外探頭，所述探測(cè)延伸臂設(shè)置有所述超聲波探頭。
[0007]進(jìn)一步地，所述探測(cè)延伸臂設(shè)置有一溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述M⑶相連，用以對(duì)超聲波的速度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0008]進(jìn)一步地，所述超聲波探頭通過(guò)所述探測(cè)延伸臂設(shè)置在單杠后方10厘米至20厘米，上方35厘米處。
[0009]進(jìn)一步地，所述紅外探頭通過(guò)所述夾持裝置在單杠的后下方10厘米至15厘米。
[0010]進(jìn)一步地，所述夾持裝置在所述超聲波探頭垂直線旁一定距離處。
[0011]進(jìn)一步地，所述一定距離為30厘米至40厘米。
[0012]進(jìn)一步地，所述M⑶還連接有一用以傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)的輸出藍(lán)牙設(shè)備、輸入輸出接口 ；所述輸出藍(lán)牙設(shè)備、輸入輸出接口設(shè)置于箱體上。
[0013]進(jìn)一步地，所述M⑶還連接有一可充電電池;所述可充電電池設(shè)置于箱體內(nèi)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型采用超聲波探頭實(shí)時(shí)測(cè)量人體頭頂位移間距，把有效距離的變化重復(fù)次數(shù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，結(jié)合紅外探頭進(jìn)行人體感應(yīng)和計(jì)時(shí)，進(jìn)而記錄引體向上次數(shù)的計(jì)數(shù)方法。該測(cè)試儀克服了現(xiàn)有技術(shù)中人工檢測(cè)以及半自動(dòng)檢測(cè)的誤差，使得測(cè)量結(jié)果更加精準(zhǔn)，符合國(guó)家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的電路原理不意圖。
[0017]圖中:I為超聲波探頭，2為紅外探頭，3為探測(cè)延伸臂，4為單杠，5為箱體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]本實(shí)施例提供一種超聲波引體向上測(cè)試儀，如圖1和圖2所示，包括MCU以及與其相連的超聲波探頭1、紅外探頭2、語(yǔ)音播報(bào)器、電子顯示屏;所述超聲波探頭用以實(shí)時(shí)測(cè)量人體頭頂位移間距并記錄人體引體向上的次數(shù)，所述紅外探頭用以檢測(cè)手腕或前臂前端是否位于其檢測(cè)路徑上以及位于其檢測(cè)路徑上的時(shí)長(zhǎng)。當(dāng)人手在單杠上的握杠方向是正握時(shí)，手腕或前臂前端會(huì)擋住紅外線，所述紅外探頭可以感應(yīng)到手腕或前臂前端；同樣的，當(dāng)人手在單杠上的握杠方向是反握時(shí)，所述紅外探頭則無(wú)法感應(yīng)到手腕或前臂前端(佩戴手表位置)，不能進(jìn)行識(shí)別。
[0020]在本實(shí)施例中，所述超聲波探頭所述超聲波引體向上測(cè)試儀包括用以設(shè)置MCUdg音播報(bào)器以及電子顯示屏的箱體5，所述箱體5上方設(shè)置有一用以將超聲波引體向上測(cè)試儀固定在單杠4上的夾持裝置，所述夾持裝置上方設(shè)置有一探測(cè)延伸臂3;所述夾持裝置設(shè)置有所述紅外探頭2，所述探測(cè)延伸臂3設(shè)置有所述超聲波探頭I。本實(shí)施例采用上輕下重的設(shè)計(jì)，科學(xué)利用重力力學(xué)原理，并且采用夾持裝置減少測(cè)試儀需要利用螺絲等附件在杠上固定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0021]在本實(shí)施例中，所述探測(cè)延伸臂設(shè)置有一溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述MCU相連，用以對(duì)超聲波的速度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0022]在本實(shí)施例中，所述超聲波探頭I通過(guò)所述探測(cè)延伸臂設(shè)置在單杠4后方10厘米至20厘米，上方35厘米處。
[0023]在本實(shí)施例中，所述紅外探頭2通過(guò)所述夾持裝置在單杠4的后下方10厘米至15厘米。
[0024]在本實(shí)施例中，所述夾持裝置在所述超聲波探頭I垂直線旁一定距離處。
[0025]在本實(shí)施例中，所述一定距離為30至40厘米。
[0026]在本實(shí)施例中，所述MCU還連接有一用以傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)的輸出藍(lán)牙設(shè)備、輸入輸出接口 ；所述輸出藍(lán)牙設(shè)備、輸入輸出接口設(shè)置于箱體上。
[0027]在本實(shí)施例中，所述M⑶還連接有一可充電電池;所述可充電電池設(shè)置于箱體內(nèi)。
[0028]在本實(shí)施例中，如圖1所示，圖中，當(dāng)被測(cè)試人員站在單杠的下方跳起握杠開(kāi)始，所述紅外探頭能感應(yīng)到被測(cè)試人員手腕為正握在單杠后，語(yǔ)音播報(bào)“準(zhǔn)備”，同時(shí)超聲波測(cè)距裝置開(kāi)始自動(dòng)記錄被測(cè)試人頭頂部與超聲波探頭之間的距離，并2秒后播報(bào)“開(kāi)始”并計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)長(zhǎng)為一分鐘，時(shí)間結(jié)束后自動(dòng)停止超聲波測(cè)距裝置并語(yǔ)音播報(bào)“停止”；或者被測(cè)試人員已經(jīng)無(wú)法繼續(xù)完成引體向上動(dòng)作而松開(kāi)單杠，紅外線2秒不能感應(yīng)到被測(cè)試人員手碗握在單杠上時(shí)自動(dòng)結(jié)束超聲波測(cè)距裝置并語(yǔ)音播報(bào)“停止”；或者完成一次引體向上動(dòng)作后10秒內(nèi)超聲波未能感應(yīng)到下一次引體向上動(dòng)作時(shí)的頭部有效距離變化將自動(dòng)停止并語(yǔ)音播報(bào)“停止”。
[0029]在本實(shí)施例中，所述超聲波探頭位于距單桿后方10厘米至20厘米，因?yàn)槌暡ㄓ幸欢ǖ臄U(kuò)散，位于下方的單杠會(huì)造成障礙;所述超聲波探頭同時(shí)位于上方35厘米處，用以發(fā)射和接收超聲波。超聲波探頭最先記錄的被測(cè)試人準(zhǔn)備做引體向上直臂懸垂?fàn)顟B(tài)時(shí)頭頂部與探頭的距離作為原始參照距離55厘米至90厘米，后面的做每一次引體向上完成后手臂成直臂懸垂時(shí)的頭部與探頭距離在原始參照距離正負(fù)5厘米位置時(shí)當(dāng)作有效識(shí)別距離位置，并發(fā)“嘀”聲提示，可以繼續(xù)做下一個(gè)引體向上動(dòng)作；當(dāng)被測(cè)試人做引體向上動(dòng)作下頌過(guò)桿時(shí)頭頂離探頭距離小于20厘米時(shí)記數(shù)為完成一次動(dòng)作，發(fā)出“嘀”聲提示并報(bào)數(shù)，并記錄為完成一次引體向上動(dòng)作，以此反復(fù)計(jì)算次數(shù)并記錄報(bào)數(shù)。
[0030]特別地，參照人體工程學(xué)的數(shù)據(jù)表明:引體向上測(cè)試項(xiàng)目針對(duì)初中以上的男生，因此青少年12歲以后的頭顱長(zhǎng)度基本定型。據(jù)福建省1000正常例初高中學(xué)生和大學(xué)生人體測(cè)量數(shù)據(jù)表明:下頌最低點(diǎn)到頭頂?shù)淖罡唿c(diǎn)長(zhǎng)度最大值為27.9cm，最小值20.lcm，平均(24.2±1.35)cm之間，因此把超聲波探頭設(shè)于杠上方35厘米處;顱高(大部分學(xué)生在做引體向上時(shí)都會(huì)有意識(shí)把頭頸部向后伸展以抬高下頌達(dá)握杠的上緣以完成測(cè)試的要求)最大值為22cm，最小值為15cm，平均在(17.8 ± 1.3)cm之間，因此把被測(cè)試人做引體向上動(dòng)作下頌過(guò)桿時(shí)頭頂離探頭距離小于20cm時(shí)記數(shù)為完成一次動(dòng)作;握桿垂吊時(shí)的頭部頂部與桿的距離(握桿垂吊高度一身高)最大值為47cm，最小值為20cm，平均在(33.8±3.9)cm之間，因此把直臂懸垂?fàn)顟B(tài)時(shí)頭頂部與探頭的距離(55 — 90)cm作為原始參照距離；肩寬最大值48.00cm，最小值30.00 cm，平均(40.5±3.5)cm之間，因此利用人體工程學(xué)原理把儀器與單杠的聯(lián)接固定點(diǎn)設(shè)計(jì)在距超聲波探頭垂直線旁邊(30-40)cm處。
[0031]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:包括MCU以及與其相連的超聲波探頭、紅外探頭、語(yǔ)音播報(bào)器、電子顯示屏;所述超聲波探頭用以實(shí)時(shí)測(cè)量人體頭頂位移間距并記錄人體引體向上的次數(shù)，所述紅外探頭用以檢測(cè)手腕或前臂前端是否位于其檢測(cè)路徑上以及位于其檢測(cè)路徑上的時(shí)長(zhǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:包括用以設(shè)置MCU、語(yǔ)音播報(bào)器以及電子顯示屏的箱體，所述箱體上方設(shè)置有一用以將超聲波引體向上測(cè)試儀固定在單杠上的夾持裝置，所述夾持裝置上方設(shè)置有一探測(cè)延伸臂;所述夾持裝置設(shè)置有所述紅外探頭，所述探測(cè)延伸臂設(shè)置有所述超聲波探頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:所述探測(cè)延伸臂設(shè)置有一溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述MCU相連，用以對(duì)超聲波的速度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:所述超聲波探頭通過(guò)所述探測(cè)延伸臂設(shè)置在單杠后方10厘米至20厘米，上方35厘米處。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:所述紅外探頭通過(guò)所述夾持裝置在單杠的后下方10厘米至15厘米，用來(lái)感應(yīng)前臂前端和腕關(guān)節(jié)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:所述夾持裝置在所述超聲波探頭垂直線旁一定距離處。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:所述一定距離為30厘米至40厘米。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:所述MCU還連接有一用以傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)的輸出藍(lán)牙設(shè)備、輸入輸出接口；所述輸出藍(lán)牙設(shè)備、輸入輸出接口設(shè)置于箱體上。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波引體向上測(cè)試儀，其特征在于:所述MCU還連接有一可充電電池;所述可充電電池設(shè)置于箱體內(nèi)。
【文檔編號(hào)】A63B71/06GK205549488SQ201620386187
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】胡振禹
【申請(qǐng)人】胡振禹