專利名稱：擊打力測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擊打力測(cè)量裝置，具有多個(gè)設(shè)置在彈性材料內(nèi)的測(cè)量室，對(duì)所述室的設(shè)置和設(shè)計(jì)應(yīng)使有待測(cè)量的作用在至少一個(gè)測(cè)量室上的擊打改變所述室的容積；與測(cè)量室連接的排流管路；和設(shè)置在排流管路上的傳感器。
在EP 1 090 661 A1披露了這種擊打力測(cè)量裝置。根據(jù)該文件的教導(dǎo)，設(shè)有作為傳感器的用于測(cè)量排流管路上的流量的熱敏電阻。這種傳感器具有各種各樣的缺點(diǎn)。一方面，這種傳感器比較昂貴，且體積較大，這兩點(diǎn)不利于實(shí)現(xiàn)可在市場(chǎng)上銷售的擊打力測(cè)量裝置。而且更成問題的是這種傳感器具有固有的惰性。在諸如跆拳道等體育比賽時(shí)，競(jìng)賽選手試圖按照一定的競(jìng)賽規(guī)則用手部或腳部擊中目標(biāo)，其中只有在超過一定的擊打力時(shí)才對(duì)擊中記分。在進(jìn)行競(jìng)賽時(shí)每秒擊中達(dá)三次或四次的情況并不是罕見的，并且擊打力測(cè)量裝置必須能對(duì)所述擊打進(jìn)行分辨和分別進(jìn)行處理。然而這種高頻率的擊打受熱敏電阻有效工作的極限范圍的限制，因而對(duì)有些事件還可以分別單獨(dú)進(jìn)行分辨，但其它的情況將被融合成一個(gè)事件。這種不可靠的擊打力測(cè)量裝置實(shí)際上是無法使用的并且毫無作用。
在EP 1 090 661 A1中披露了一種“開放式系統(tǒng)”，其中系統(tǒng)內(nèi)的流體在測(cè)量時(shí)可以基本無障礙地從系統(tǒng)內(nèi)流出，并在擊打結(jié)束后通常通過排流管路又回流到系統(tǒng)內(nèi)，該系統(tǒng)是EP 1 033 152 B1所披露的同類設(shè)計(jì)的擊打力測(cè)量裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，后者因經(jīng)驗(yàn)證太不可靠已被放棄。特別是在EP 1033 152 B1中披露了一種具有壓力測(cè)量傳感器的“閉合式系統(tǒng)”，其中來自排流管路的流體不能從系統(tǒng)內(nèi)流出，而是被保留在系統(tǒng)內(nèi)。也可以去除掉排流管路，所述排流管路僅用于對(duì)壓力傳感器偏離擊打區(qū)域進(jìn)行定位，以避免由于堅(jiān)硬的傳感器對(duì)參賽運(yùn)動(dòng)員造成損傷。其中排流管路只是閉合的分支管路，并不能實(shí)現(xiàn)流體的無障礙排流。雖然在該文件中建議，在具有外界壓力的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行工作，因?yàn)榉駝t結(jié)構(gòu)必須是絕對(duì)氣密的。由于所述閉合式系統(tǒng)的氣密應(yīng)通過外界壓力的升高或降低或通過由運(yùn)動(dòng)員的體溫對(duì)氣體的加熱來調(diào)節(jié)測(cè)量精度，因而該測(cè)量精度不能實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力測(cè)量信號(hào)可再現(xiàn)的評(píng)價(jià)。
因此本發(fā)明的目的在于提出一種擊打力測(cè)量裝置，利用所述擊打力測(cè)量裝置可以對(duì)高擊打頻率的各個(gè)擊打進(jìn)行可靠的分辨，并避免在閉合式系統(tǒng)中存在的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過如下措施得以實(shí)現(xiàn)，即除了測(cè)量室之外還設(shè)有另外的不與具有傳感器的排流管路連接的室。
預(yù)想不到地發(fā)現(xiàn)，采用這種對(duì)測(cè)量室和另外的室的交替的設(shè)置方式由壓力傳感器可以生成可進(jìn)行特別可靠的評(píng)價(jià)的和含有信息的測(cè)量信號(hào)。特別是采用這種設(shè)置可對(duì)擊打的時(shí)間順序及其擊打力進(jìn)行精確的分辨。所述另外的室的結(jié)構(gòu)基本與測(cè)量室相同。
但另外的室并不通過排流管路與壓力傳感器連接。另外的室例如可以分別自我閉合，或也可以通過單獨(dú)的排流管路與外界連通。
測(cè)量室和另外的室可以設(shè)置在一個(gè)板狀的由彈性柔韌的材料構(gòu)成的測(cè)量體內(nèi)。板狀測(cè)量體例如可以以層的形式嵌入到競(jìng)賽背心內(nèi)，或者嵌入到訓(xùn)練器械內(nèi)。板狀設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，測(cè)量體可以設(shè)計(jì)得比較薄。此外這種板狀測(cè)量體易于制造。
測(cè)量室可以是細(xì)長形的并具有一基本恒定不變的橫截面。另外的室也可以采用相同的方式成形。
測(cè)量室和另外的室可以都設(shè)置在一個(gè)共同的平面上，例如其與彈性材料的表面的距離基本相同。
測(cè)量室和/或另外的室也可以具有圓形的橫截面，所述截面的直徑例如約為2至7mm，其中測(cè)量室之間的間隔或另外的室之間的間隔或測(cè)量室與另外的室之間的間隔約為1至5mm，其中測(cè)量室和/或另外的室以如下方式設(shè)置在板狀的厚度約為5至15mm的測(cè)量體內(nèi)，使其距測(cè)量體的擊打側(cè)的距離最小為0.5mm，優(yōu)選約為1至3mm。除了圓形的橫截面外測(cè)量室的橫截面也可以是橢圓形或矩形的。特別是出于制造工藝的考慮，圓形橫截面比較相宜。優(yōu)選排流管路同樣也具有圓形橫截面。排流管路的直徑約為2至10mm，優(yōu)選約為3至5mm。在非圓形橫截面的情況下，直徑的尺寸數(shù)據(jù)系指在橫截面不是圓形時(shí)形成的相應(yīng)的流體橫截面。也可以上下設(shè)置多層的測(cè)量室和/或另外的室，例如可設(shè)置另外一僅含有另外的室的層，所述層用于對(duì)擊打進(jìn)行較為充分的緩沖。只要測(cè)量室是細(xì)長形的，也可以以相互的夾角例如為90°設(shè)置不同層的其層分別相互平行的測(cè)量室和另外的室。
傳感器可以是溫度、加速度和/或位置補(bǔ)償傳感器，特別是壓力傳感器。也可以采用諸如熱敏電阻等進(jìn)行流量測(cè)量的氣流計(jì)。通過對(duì)測(cè)量室和另外的室的特殊設(shè)置還可以利用這種傳感器得到充分的結(jié)果。
在擊打力測(cè)量裝置中采用傳感器時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵的問題是通過傳感器僅對(duì)由擊打引起的壓力變化進(jìn)行測(cè)量，特別是由于諸如拍打等競(jìng)賽行為造成的位置偏差和加速度不會(huì)對(duì)傳感器信號(hào)產(chǎn)生影響。
壓力傳感器可以是雙芯片傳感器，即壓力傳感器可以具有兩個(gè)電氣反并聯(lián)連接的傳感器件，其中只有一個(gè)傳感器件與測(cè)量室連接，所述傳感器件可以是半導(dǎo)體傳感器。不與測(cè)量室連接的另一傳感器件可以與外界連通。兩個(gè)傳感器件如同雙胞胎一樣結(jié)構(gòu)基本相同，并且其主要設(shè)置應(yīng)使它們?cè)谡T因相同的前提下產(chǎn)生相同的信號(hào)。由于各個(gè)傳感器件電氣反并聯(lián)連接，因此將相互消除由位置決定的并由加速度造成的和/或由溫度造成的傳感器信號(hào)，只保留實(shí)際由于擊打引起的容積變化或壓力變化作為由傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。半導(dǎo)體傳感器具有半導(dǎo)體膜片，利用所述半導(dǎo)體膜片在壓力作用下的變形測(cè)量壓力。壓力傳感器具有測(cè)量室，它的一個(gè)壁由膜片構(gòu)成，和所述壓力傳感器具有用于連接排流管路的套管，但通常是閉合的。特別是由于排流管路接在測(cè)量室上，從而排流管路被測(cè)量室有如死巷一樣閉合。膜片在其與測(cè)量室相反的一側(cè)上向外界開口。這樣壓力變化被直接加在膜片上，并測(cè)出與外界的相對(duì)壓力(“差壓測(cè)量”)。其中在采用具有兩個(gè)反并聯(lián)連接的傳感器件的壓力傳感器時(shí)僅其中的一個(gè)傳感器件的膜片與排流管路連接。第二傳感器件的膜片可以在兩側(cè)向外界開口，從而第二傳感器件的膜片僅對(duì)由溫度變化、位置變化和/或加速度引起的效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)另一傳感器件的相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。作為擊打力測(cè)量裝置的壓力傳感器采用具有兩個(gè)電氣反并聯(lián)連接的傳感器件的壓力傳感器，僅該特征本身，即不是權(quán)利要求1的所有特征被視為具有創(chuàng)造性的或僅權(quán)利要求1的部分特征被視為具有創(chuàng)造性的。
除了差壓測(cè)量外還可以利用流量對(duì)壓力變化進(jìn)行間接測(cè)量。為此通過在排流管路上的已知的節(jié)流件，例如節(jié)流板、縮頸，文丘里段等上出現(xiàn)的壓降進(jìn)行測(cè)量。由壓降可以求出導(dǎo)致所述流動(dòng)的壓力變化。而且也可以采用被補(bǔ)償?shù)碾p芯片傳感器進(jìn)行所述測(cè)量。例如一個(gè)傳感器件可以對(duì)在節(jié)流件前和后之間的相對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量，而另一個(gè)傳感器件則用于補(bǔ)償。也可以采用一個(gè)傳感器件對(duì)在節(jié)流件前對(duì)應(yīng)于外界的相對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量并采用另一傳感器件對(duì)在節(jié)流件后對(duì)應(yīng)于外界的相對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量，但為此膜片的分別相反側(cè)與排流管路連接。
可以設(shè)置擊打力測(cè)量裝置的多個(gè)排流管路和/或多個(gè)壓力傳感器。壓力傳感器優(yōu)選具有高靈敏度，其測(cè)量范圍優(yōu)選為＜100毫巴，優(yōu)選最大為75毫巴。壓力傳感器優(yōu)選是絕對(duì)壓力傳感器。替代排流管路上的流量，本發(fā)明利用由擊打而產(chǎn)生的在排流管路內(nèi)的壓力變化對(duì)擊打力進(jìn)行測(cè)量。
優(yōu)選在壓力傳感器后的排流管路向外界開口。因此例如在擊打時(shí)，或也可以在參賽選手移動(dòng)時(shí)，在氣壓變化時(shí)或在由于溫度變化引起容積變化時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的流體將通過排流管路排放到外界。而且流體也可以通過排流管路重新回流到系統(tǒng)內(nèi)。但通常還可以聯(lián)想到，壓力傳感器后的流體排放到閉合的大容積的室內(nèi)。
彈性柔韌的材料優(yōu)選是泡沫塑料，所述泡沫塑料具有充分和迅捷的復(fù)原能力。特別是復(fù)原能力必須充分大和迅捷，以便對(duì)高的擊打頻率進(jìn)行采集。優(yōu)選在擊打后小于0.45秒，小于0.3秒，和優(yōu)選0.25秒和小于0.25秒的時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)幾乎完全的復(fù)原。采用相宜的塑料例如是聚氨酯。
排流管路至少部分段是由彈性軟柔韌的材料構(gòu)成。特別是在制造時(shí)可以將排流管路與測(cè)量室和/或另外的室一體制成，因此排流管路例如與板狀的測(cè)量體結(jié)成一體。
對(duì)排流管路的增強(qiáng)應(yīng)使加在有關(guān)的增強(qiáng)范圍內(nèi)的排流管路上的擊打不致導(dǎo)致?lián)糁酗@示。例如排流管路上設(shè)有增強(qiáng)件，從而可以采用基本耐壓的軟管。
另外擊打力測(cè)量裝置還可以具有微處理器，壓力傳感器的測(cè)量信號(hào)被傳遞給所述微處理器，和所述微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)使其可以根據(jù)測(cè)量信號(hào)對(duì)擊打質(zhì)量進(jìn)行判定。特別是排流管路內(nèi)的隨時(shí)間變化的壓力是有待評(píng)價(jià)的量值，根據(jù)此量值可以求出擊打質(zhì)量。因此可以根據(jù)壓力的時(shí)間導(dǎo)數(shù)增大位置將擊打和擊打力區(qū)分開。擊打質(zhì)量一方面涉及擊打的力度，另一方面涉及擊打速度。例如就跆拳道而言，特別是擊打力度是相關(guān)的記分標(biāo)準(zhǔn)。特別是通過根據(jù)擊中的擊打力打分進(jìn)行評(píng)分。
對(duì)微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)使在超過閾值時(shí)其才將測(cè)量信號(hào)判定為擊打并繼續(xù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。該微處理器閾值用于一開始就將由于運(yùn)動(dòng)員移動(dòng)時(shí)的排流或由于非常微弱的觸動(dòng)而產(chǎn)生的壓力變化排除掉。采用這種方式僅在壓力超過所述閾值時(shí)微處理器才進(jìn)行計(jì)算。
微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)使其可以分別根據(jù)在擊打時(shí)施加的力將擊打劃分成不同的類別。因此對(duì)于跆拳道來說，在超過通常取決于重量級(jí)別的一定的最小擊打力時(shí)才對(duì)擊打記分。因此擊打力測(cè)量裝置或微處理器的設(shè)計(jì)最好在超過所述最小值時(shí)才判給一分。當(dāng)擊打的力度特別大時(shí)，必要時(shí)也可以為每個(gè)擊打判給多分。擊打力測(cè)量裝置因此可以為每個(gè)擊打都判給客觀分。
微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)使其具有評(píng)價(jià)例程，所述評(píng)價(jià)例程可以使測(cè)量信號(hào)被傅立葉變換或積分。特別是最好采用傅立葉分析，這是因?yàn)椴捎酶盗⑷~分析可以非常精確地對(duì)擊打的曲線變化進(jìn)行分析并從中得出特別是用于訓(xùn)練的啟示。因此總體上可以對(duì)迅捷的，即技術(shù)良好的擊打、緩慢的擊打和推遲的擊打加以區(qū)分。在擊打后測(cè)量信號(hào)被突然增大和振蕩，然后被衰減一個(gè)壓力傳感器的偏壓。傅立葉變換特別適用于對(duì)這種測(cè)量信號(hào)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在對(duì)曲線全波整流后進(jìn)行的面積計(jì)算足以僅用于對(duì)擊打力得確定。還可以聯(lián)想到采用其它的評(píng)價(jià)方法。而且該特征本身被視為是具有創(chuàng)造性的。
可以設(shè)置緩沖存儲(chǔ)器，用于在由微處理器進(jìn)行處理之前對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行暫存。最好還對(duì)在超過微處理器閾值前采集的測(cè)量信號(hào)的部分進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用此方式可將緊跟在擊打后的整個(gè)上升部分一起進(jìn)行評(píng)價(jià)。一旦超過微處理器閾值微處理器將測(cè)量信號(hào)判定為擊打時(shí)，微處理器從緩沖存儲(chǔ)器中讀出在先的值，并將在先值加入到評(píng)價(jià)中一起加以考慮。
緩沖存儲(chǔ)器可以是環(huán)形存儲(chǔ)器。
另外本發(fā)明還涉及一種競(jìng)賽背心、拳擊手套或一種擊打訓(xùn)練器械，例如沙袋或拳擊袋，具有本發(fā)明的擊打力測(cè)量裝置。本發(fā)明尤其是還適用于拳擊手套。拳擊運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)在很大程度上易于受傷的運(yùn)動(dòng)。因此經(jīng)常會(huì)由于對(duì)頭部的擊打而造成頭部嚴(yán)重受傷。采用具有擊打力測(cè)量裝置的拳擊手套可以不受擊中對(duì)手的效果的影響實(shí)現(xiàn)對(duì)擊中的客觀評(píng)價(jià)。例如擊打力測(cè)量裝置設(shè)置在拳擊手套內(nèi)非常靠近拳頭的位置，并在擊打力測(cè)量裝置的外部可以設(shè)置非常軟的襯，所述軟襯將明顯減弱擊中在對(duì)手身上的作用。
另外本發(fā)明還涉及一種競(jìng)賽和/或訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置，具有兩件由參賽運(yùn)動(dòng)員穿著的本發(fā)明的競(jìng)賽背心；一臺(tái)計(jì)算機(jī)，所述兩件競(jìng)賽背心的擊打數(shù)據(jù)被輸送給該計(jì)算機(jī)，其中所述計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)使其適用于對(duì)擊打數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)所述擊打數(shù)據(jù)計(jì)算出記分，并對(duì)各個(gè)參賽運(yùn)動(dòng)員的記分繼續(xù)處理，最后確定出優(yōu)勝者。采用這種方式可以實(shí)現(xiàn)非常客觀的對(duì)比賽的評(píng)價(jià)。
下面對(duì)照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明和本發(fā)明的設(shè)計(jì)加以說明。圖中示出
圖1示出本發(fā)明的用于諸如跆拳道等競(jìng)技體育的競(jìng)賽背心；圖2為圖1示出競(jìng)賽背心中的擊打力測(cè)量裝置的放大圖；圖3沿圖2A-A線的擊打力測(cè)量裝置的測(cè)量體的剖面圖；圖4為采用雙芯片技術(shù)的壓力傳感器的剖視示意圖；和圖5為采用單芯片技術(shù)的壓力傳感器的剖視示意圖。
圖1中示出一種跆拳道競(jìng)賽背心。競(jìng)賽背心2具與其結(jié)成一體的擊打力測(cè)量裝置4。擊打力測(cè)量裝置4主要由一塊板狀或墊狀的測(cè)量體6構(gòu)成，所述測(cè)量體6被嵌入到競(jìng)技背心2的紡織材料內(nèi)，或設(shè)置在競(jìng)賽背心2的紡織材料的內(nèi)側(cè)或外側(cè)上。在所示的實(shí)施方式中，如虛線所示板狀的測(cè)量體6設(shè)置在競(jìng)賽背心的紡織材料內(nèi)。
板狀的測(cè)量體6通過兩個(gè)排流管路8與測(cè)量裝置10連接。測(cè)量裝置10特別是具有壓力傳感器12和處理和/或發(fā)送裝置14。壓力傳感器12通過一短的管路段16與外界連接。也就是說，圖中所示的擊打力測(cè)量裝置4是一個(gè)“開放式的系統(tǒng)”，即設(shè)置在測(cè)量體6內(nèi)的測(cè)量室通過排流管路8、壓力傳感器12和壓力傳感器12的排放管路16實(shí)現(xiàn)與外界基本無障礙的流體連接。壓力傳感器12基本只對(duì)在排流管路8內(nèi)的由于對(duì)測(cè)量體6的擊打觸發(fā)振動(dòng)的流體的壓力變化進(jìn)行測(cè)量。
另一方案是壓力傳感器12將排流管路8封閉，和短的管路段16建立直至壓力傳感器12的基準(zhǔn)外界壓力的連通。
作為壓力傳感器12采用高靈敏度的壓力傳感器，優(yōu)選采用絕對(duì)壓力傳感器，所述絕對(duì)壓力傳感器的測(cè)量范圍較低，例如達(dá)100mb以下。由ASensTech有限公司采用雙芯片技術(shù)生產(chǎn)的具有放大器的ACLA系列低壓傳感器經(jīng)驗(yàn)證特別適用。這種傳感器滿足了諸如不受位置限制、精度、長時(shí)間穩(wěn)定性以及溫度補(bǔ)償?shù)韧ǔ５氖褂靡蟆Ｏ旅鎸?duì)照?qǐng)D4和圖5對(duì)這種傳感器加以詳細(xì)說明。
另外在處理和/或發(fā)送裝置14內(nèi)還可以設(shè)置用于消除外界影響、測(cè)量誤差等的電子補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。
從測(cè)量體到壓力傳感器12的排流管路8被增強(qiáng)，從而對(duì)這些排流管路8的擊打不會(huì)在壓力傳感器12上產(chǎn)生流體信號(hào)，因此不會(huì)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
壓力傳感器12和處理和/或發(fā)送裝置14優(yōu)選設(shè)置在背心2的背心的后背上，例如設(shè)置在肩部或后頸范圍內(nèi)，盡可能遠(yuǎn)離為特定競(jìng)技項(xiàng)目確定的擊中部位。因此測(cè)量體6的測(cè)量范圍優(yōu)選恰好覆蓋相應(yīng)的擊中部位。背心2優(yōu)選是保護(hù)背心，用于減弱擊中對(duì)人體的作用。背心2具有背帶18，利用背帶18可以將背心2吊掛在肩上。此外背心2還具有系帶20，系帶20與相應(yīng)的配合件22配合將背心牢固地固定在人體上。
在處理和/或發(fā)送裝置14內(nèi)壓力傳感器12的測(cè)量信號(hào)直接傳遞給外部的評(píng)價(jià)電路上。例如采用藍(lán)牙技術(shù)等無線電連接或任何一種其它的無線電連接用于數(shù)據(jù)傳輸。另外特別是在諸如在擊劍時(shí)只在一個(gè)方向上移動(dòng)時(shí)，或在擊打力測(cè)量裝置被固定安裝在訓(xùn)練器械上時(shí)，也可以采用有線連接方式。此外也可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)只進(jìn)行存儲(chǔ)，并在賽后才讀出并對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外也可以在處理和/或發(fā)送裝置14內(nèi)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行評(píng)價(jià)并僅對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行發(fā)送。因此例如可以聯(lián)想到，只有在擊打沖擊力例如達(dá)到“250kP”時(shí)才發(fā)送信號(hào)，否則不發(fā)送信號(hào)，由此可以降低擊打力測(cè)量裝置的電能消耗。例如通過攜帶的電池等即可以滿足擊打力測(cè)量裝置4對(duì)電能的需求。
最好設(shè)置一種用于對(duì)發(fā)送聯(lián)通的可靠性進(jìn)行檢查的裝置，例如通過對(duì)競(jìng)賽的每個(gè)選手擊打時(shí)的擊打進(jìn)行升序編號(hào)，并在擊打時(shí)將該標(biāo)引值一起傳遞，例如以“1250kP”的形式傳遞，另外在競(jìng)賽結(jié)束時(shí)還傳遞每名選手的擊打總次數(shù)。因此至少在每次擊中時(shí)在接收端可以檢查是否已經(jīng)接收到上次擊中。另外最好將所發(fā)送的信息存儲(chǔ)在擊打力測(cè)量裝置內(nèi)，從而在賽后在任何情況下都可以得到完整的數(shù)據(jù)。
特別是處理和/或發(fā)送裝置14主要具有一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中分別視壓力傳感器12的類型將壓力傳感器12的測(cè)量信號(hào)通過放大器輸送給AD轉(zhuǎn)換器。放大器和AD轉(zhuǎn)換器為選用件，和至少在壓力傳感器12具有固有的放大器和/或輸出的已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)時(shí)，可省掉所述放大器和AD轉(zhuǎn)換器。經(jīng)數(shù)字化的測(cè)量信號(hào)被輸送給諸如環(huán)形存儲(chǔ)器等的緩沖存儲(chǔ)器，并基本上同時(shí)檢查是否超過預(yù)先給定的閾值，當(dāng)超過所述閾值時(shí)將測(cè)量信號(hào)判定為“擊打”。對(duì)該閾值的選擇應(yīng)使通常的例如由于參賽者的移動(dòng)產(chǎn)生的壓力變化不得被視為“擊打”。在超過該閾值時(shí)，將在特定的預(yù)先給定的測(cè)量時(shí)間間隔內(nèi)的測(cè)量信號(hào)用于對(duì)擊打進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)。該測(cè)量間隔特別是還涵蓋有在超過閾值之前的時(shí)間周期內(nèi)的測(cè)量信號(hào)，以便對(duì)包含有擊打的基本信息的測(cè)量信號(hào)整個(gè)上升坡度進(jìn)行評(píng)價(jià)。然后例如可以利用傅立葉分析進(jìn)行固有的評(píng)價(jià)，或優(yōu)選以壓力傳感器12的作為零值的偏壓為基準(zhǔn)對(duì)變化曲線全波整流后通過面積計(jì)算進(jìn)行固有的評(píng)價(jià)。采用此方式求出的數(shù)據(jù)是可再現(xiàn)得，并在相應(yīng)的標(biāo)定后精確地給出相應(yīng)的擊打單位為kP的擊打力。
圖2和圖3更清楚地示出測(cè)量體6。測(cè)量體6由復(fù)原性良好的彈性塑料例如聚氨酯PU制成。經(jīng)驗(yàn)證，泡沫塑料是特別適用的，例如泡沫塑料例如在汽車工業(yè)和家具工業(yè)中還用于制作彈性墊。這種整體材料的密度優(yōu)選為200至600kg/m3，和肖氏A硬度為20至50，必要時(shí)也可以為20至大約80或大約90。例如Elastogran公司生產(chǎn)的Elastofoam I309/098/OF就是一種適用的材料，就彈性整體泡沫件而言，這種材料的型件密度為200至600kg/m3。發(fā)泡的或不發(fā)泡的交聯(lián)的類橡膠的材料是另一種適用的材料。這種材料例如是交聯(lián)的熱塑的合成橡膠，TPE-V。所述材料可以完全交聯(lián)，也可以部分交聯(lián)，例如交聯(lián)程度達(dá)大約98％?？梢圆捎媒宦?lián)的PP-EPDM融合物，所述融合物的商業(yè)名例如為Forprene。測(cè)量體6，不管是起泡的還是不起泡的，優(yōu)選其肖氏硬度都約為30至70、40至60、45至55或約為50。利用泡沫材料的原材料的不同的肖氏硬度可以實(shí)現(xiàn)這種肖氏硬度。在采用起泡材料時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的測(cè)量體6的單位重量約為0.76kg/dm3，在采用不起泡的材料時(shí)，單位重量約為0.98kg/dm3。
根據(jù)本實(shí)施例的測(cè)量體6為板狀或墊狀并且是比較扁平的，從而易于將其嵌入到競(jìng)賽背心等內(nèi)。經(jīng)驗(yàn)證，相宜的厚度約為7-9mm，優(yōu)選為8mm。在測(cè)量體6內(nèi)形成測(cè)量室24，所述測(cè)量室24基本在測(cè)量體6的整個(gè)長度上延伸。測(cè)量室24在26處接在設(shè)置在測(cè)量體6內(nèi)的排流管路8的部分28上。在所述接口處可設(shè)有節(jié)流件。然而優(yōu)選在系統(tǒng)中不設(shè)節(jié)流點(diǎn)，以便實(shí)現(xiàn)盡可能暢通的流動(dòng)。排流管路8的部分28起著集流管路的作用。在圖2中，測(cè)量室24的兩端接在排流管路8上。通常測(cè)量室24的一端接在排流管路8上足以滿足要求。由圖2還可看到，在測(cè)量體內(nèi)還設(shè)有另外的室30，所述另外的室30不與排流管路8連接。預(yù)想不到地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)并不是所有的室24，30都與排流管路8連接的情況下，壓力傳感器2的測(cè)量信號(hào)將會(huì)得到明顯的改善。另外測(cè)量室24的數(shù)量略大于另外的室30的數(shù)量。而且最好有規(guī)律地對(duì)測(cè)量室24和另外的室30交替設(shè)置。采用順序X，Y，X，Y...特別相宜，其中X＞Y，和X表示測(cè)量室24的數(shù)量，Y表示另外的室30的數(shù)量。如圖2所示，當(dāng)X＝3和Y＝2時(shí)最為相宜。另外的室同樣也可以與(圖中未示出的)排流管路連接，和輸送給其單獨(dú)的壓力傳感器。由此可以提高系統(tǒng)冗余度，并對(duì)擊打?qū)崿F(xiàn)更好和更精確的評(píng)價(jià)。
已表明，就制造技術(shù)和測(cè)量信號(hào)品質(zhì)而言，測(cè)量室24以及另外的室30的橫截面優(yōu)選在縱向上基本是均勻的，例如為圓形。所述室的相宜的直徑大約為5mm，兩個(gè)室之間的相宜的間隔大約為3mm。
在擊打測(cè)量體6時(shí)，測(cè)量體6彈性變形，并在張弛時(shí)將以其原始形狀為基準(zhǔn)略有振動(dòng)。測(cè)量體6的這種動(dòng)態(tài)移動(dòng)通過測(cè)量室24內(nèi)的空氣經(jīng)排流管路8被傳遞給壓力傳感器12。在閉合式的系統(tǒng)中，在測(cè)量管路上的壓力傳感器對(duì)在流體或空氣中壓力的形成進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)，與閉合式系統(tǒng)不同的是，本發(fā)明對(duì)由測(cè)量體6的振動(dòng)產(chǎn)生的壓力變化進(jìn)行測(cè)量，并不是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)利用“閉合式系統(tǒng)”的壓力傳感器進(jìn)行的測(cè)量那樣，僅測(cè)量單一的壓力形成。
圖3示出圖2的測(cè)量體6的沿A-A線的剖面圖。由圖3的剖面圖可見測(cè)量體6和按規(guī)律的順序設(shè)置的測(cè)量室26或另外的室30。其中32表示所有的室，34表示在兩個(gè)室32之間的橋接件。
圖4示出采用雙芯片技術(shù)的壓力傳感器12的剖視示意圖。從圖中特別是可以看到在電路板40兩側(cè)的具有兩個(gè)殼體半件36，38的外殼。電路板40可由任一種相宜的材料制成，優(yōu)選由陶瓷材料制成。從電路板40引出一連接線42，通過該連接線42為傳感器12供電，通過該連接線42還對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。在電路板40上設(shè)置兩個(gè)基本相互對(duì)準(zhǔn)的傳感器件44，46。另外在圖中還可看到另外的元器件48，所述元器件特別是包括有放大器。
用于將傳感器件44，46與電路板40連接的“支腿件”50是具有永久彈性的粘接劑，利用該粘接劑傳感器件44，46被粘接在電路板40上。由此可對(duì)擊打力對(duì)傳感器件44，46上的機(jī)械作用進(jìn)行較為充分的緩沖，或較為充分地使傳感器件44，46避免受到所述的機(jī)械作用影響，此點(diǎn)將提高測(cè)量精度，并附加使傳感器件44，46避免受到劇烈的振動(dòng)。
兩個(gè)殼體半件36，38用于對(duì)電路板40進(jìn)行密封閉合，使電路板40的兩側(cè)上形成空間52，54。所述空間52，54相互密封，和為每個(gè)空間52，54都設(shè)有例如用于與排流管路8連接的套管56，58。
下面對(duì)照?qǐng)D5對(duì)傳感器件44，46的結(jié)構(gòu)和功能加以說明。圖5示意示出采用單芯片技術(shù)的壓力傳感器12。通常，根據(jù)本發(fā)明也可以使用這種采用單芯片技術(shù)的例如具有單獨(dú)的，諸如電子溫度、加速度和/或位置補(bǔ)償?shù)膲毫鞲衅?2。與圖4類似，傳感器件46固定在一固定的基板上，例如用粘接劑固定在電路板40上。傳感器件46具有兩個(gè)基本為板狀的相互連接的傳感器半件60，62。在上面的通常由單晶硅構(gòu)成的傳感器半件60上通過各向異性的蝕刻蝕刻出下凹64，使所述下凹64的范圍內(nèi)只有一個(gè)較薄的測(cè)量膜片66，所述測(cè)量膜片66在俯視圖中通常成矩形或正方形。在膜片66上設(shè)有四個(gè)對(duì)拉應(yīng)力或壓應(yīng)力敏感的壓敏電阻，這四個(gè)電阻以惠斯登電橋的方式相互連接。由此可以測(cè)出膜片66的最小變形。下面的傳感器半件62對(duì)膜片66進(jìn)行保護(hù)和增強(qiáng)。兩個(gè)傳感器半件60，62相互固定連接。在理想狀態(tài)下，下面的和上面的傳感器半件60，62仿佛像由唯一的一塊單晶體構(gòu)成。通過下面的傳感器半件62的開口68可將下凹或測(cè)量室64與(圖中未示出的)套管連接在一起。在膜片66的另一側(cè)上的室52通過通路70與外界連通，從而傳感器件46對(duì)測(cè)量室64與外界的相對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量(差壓測(cè)量)。
同樣在將排流管路8與套管58連接并且套管56例如利用管路16與外界連通時(shí)，圖4的雙芯片傳感器12或傳感器件46也可以進(jìn)行差壓測(cè)量。當(dāng)擊打擊中測(cè)量體6時(shí)，可以利用傳感器件46對(duì)與外界的相對(duì)壓力，特別是壓力升高或根據(jù)時(shí)間的壓力變化進(jìn)行測(cè)量并用于對(duì)擊打進(jìn)行評(píng)價(jià)。
其中第二傳感器件44的膜片66只與套管56連通，從而在理想的情況下膜片兩側(cè)的壓力相等。而且第二傳感器件44的膜片66基本平行地并在一平面上與第一傳感器件46的膜片對(duì)準(zhǔn)。因此膜片66同樣也會(huì)受到第一傳感器件46受到的所有其它影響參量的影響，例如加速度、溫度變化、位置變化等，所述參量將干擾測(cè)量結(jié)果，因此是不希望的。通過兩個(gè)傳感器件的簡(jiǎn)單的相互電氣反并聯(lián)連接，便于對(duì)所述干擾參量進(jìn)行可靠地補(bǔ)償。
除了差壓外，還可以由穿流排流管路8上的預(yù)先給定的節(jié)流件的流量獲得用于擊打評(píng)價(jià)的壓力數(shù)據(jù)。為此設(shè)置在節(jié)流件前或后的位置上的套管56和58與連接管路8連接，從而使傳感器件46對(duì)節(jié)流件上的相對(duì)壓力或壓差進(jìn)行測(cè)量。其中傳感器件44同樣也僅用于補(bǔ)償。同樣也可以利用圖5的傳感器通過預(yù)先固定給定的節(jié)流件對(duì)壓差進(jìn)行測(cè)量。
所發(fā)送的或通過電纜傳遞的數(shù)據(jù)優(yōu)選例如經(jīng)接收模塊被傳輸給計(jì)算機(jī)，例如傳輸給通常的個(gè)人計(jì)算機(jī)并在所述計(jì)算機(jī)中被評(píng)價(jià)。在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行一個(gè)程序，所述程序例如包括諸如比賽局時(shí)間、休息時(shí)間等的競(jìng)賽框架條件以及不同的重量級(jí)別和必要時(shí)根據(jù)重量級(jí)別對(duì)擊打計(jì)分的程序。由PC對(duì)來自參賽運(yùn)動(dòng)員競(jìng)賽背心的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而PC可以對(duì)兩個(gè)參賽運(yùn)動(dòng)員之間的競(jìng)賽的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)進(jìn)行顯示。優(yōu)選數(shù)據(jù)基本實(shí)時(shí)地傳遞給一部PC，或必要時(shí)傳遞給多部PC，從而裁判員可以對(duì)由擊打力測(cè)量裝置測(cè)得的擊打與其實(shí)際上看到或聽到的參賽運(yùn)動(dòng)員的擊打進(jìn)行比較。裁判員由此可以對(duì)擊打力測(cè)量裝置4的測(cè)量結(jié)果的可信度進(jìn)行檢查。此外對(duì)PC的程序的設(shè)計(jì)應(yīng)使它可以對(duì)包括全部預(yù)賽、四分之一決賽、半決賽和決賽的完整的比賽計(jì)劃進(jìn)行處理，根據(jù)比賽方式，和必要時(shí)包括對(duì)參賽運(yùn)動(dòng)員的抽簽選擇和對(duì)結(jié)果制表的整個(gè)比賽進(jìn)行管理。處理和/或發(fā)送裝置14或PC可以對(duì)擊打特征進(jìn)行數(shù)據(jù)技術(shù)評(píng)價(jià)，以便例如為實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練控制可將擊打分成快速擊打、技術(shù)良好的擊打或緩慢的擊打或推遲的擊打，從而為參訓(xùn)者提供有關(guān)擊打質(zhì)量的直接反饋，而不僅僅是有關(guān)最大的擊打力的直接的反饋。當(dāng)然在競(jìng)賽時(shí)的相應(yīng)的數(shù)據(jù)也被采集并用于以后的訓(xùn)練控制。
權(quán)利要求
1.一種擊打力測(cè)量裝置(4)，具有多個(gè)設(shè)置在彈性材料內(nèi)的測(cè)量室(24)，所述測(cè)量室(24)的設(shè)置和結(jié)構(gòu)應(yīng)使有待測(cè)量的作用在至少一個(gè)測(cè)量室(24)上的擊打改變所述測(cè)量室的容積；與所述測(cè)量室(24)連接的排流管路(8)；和設(shè)置在所述排流管路(8)上的傳感器(12)，其特征在于，還設(shè)有另外的室(30)，所述室(30)并不與具有傳感器(12)的排流管路(8)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述測(cè)量室(24)和所述另外的室(30)設(shè)置在板狀的測(cè)量體(6)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述測(cè)量室(24)為細(xì)長形，并具有基本恒定不變的截面。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述測(cè)量室(24)和所述另外的室(30)的結(jié)構(gòu)形狀基本相同。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述測(cè)量室(24)和所述另外的室(30)基本設(shè)置在一個(gè)平面上。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述測(cè)量室(24)和所述另外的室(30)有規(guī)律地交替設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述測(cè)量室(24)和所述另外的室(30)按照X，Y，X，Y，...的順序設(shè)置，其X表示測(cè)量室(24)的數(shù)量，Y表示另外的室(30)的數(shù)量，其中X＞Y。
8.如權(quán)利要求7所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中X＝3，Y＝2。
9.如權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述測(cè)量室(24)和/或所述另外的室(30)的橫截面為圓形，其直徑約為3至7mm，其中在所述測(cè)量室(24)之間和/或在所述另外的室(30)之間和/或在所述測(cè)量室(24)和所述另外的室(30)之間的間距約為1至5mm，和所述測(cè)量室(24)和/或所述另外的室(30)在板狀的厚度約為5至15mm的測(cè)量體(6)內(nèi)以如下方式設(shè)置，其距所述測(cè)量體(6)擊打側(cè)的距離約為1至3mm。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述傳感器是溫度、加速度和位置補(bǔ)償?shù)膲毫鞲衅?12)。
11.如權(quán)利要求10所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述壓力傳感器(12)具有兩個(gè)電氣反并聯(lián)連接的傳感器件()。
12.如權(quán)利要求9或10所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述壓力傳感器是半導(dǎo)體傳感器。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述排流管路(8)經(jīng)所述壓力傳感器(12)對(duì)外界開口連通。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中彈性材料是可充分和迅捷復(fù)原的泡沫塑料。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述排流管路(8)的至少部分段是由彈性柔韌的材料構(gòu)成的。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中對(duì)所述排流管路(8)的至少部分段進(jìn)行增強(qiáng)，從而不會(huì)因加在排流管路(8)有關(guān)段上的擊打而導(dǎo)致?lián)糁酗@示。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，另外還具有微處理器，傳感器(12)的測(cè)量信號(hào)被傳遞給所述微處理器，和所述微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)使其可以對(duì)擊打質(zhì)量進(jìn)行判定。
18.如權(quán)利要求17所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中對(duì)所述微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)在超過閾值時(shí)其才將測(cè)量信號(hào)判定為“擊打”并繼續(xù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
19.如權(quán)利要求17或18所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中對(duì)所述微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)使其可以根據(jù)在擊打時(shí)所施加的力將擊打劃分成不同的類別。
20.如權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述微處理器的設(shè)計(jì)應(yīng)使其具有評(píng)價(jià)例程，所述評(píng)價(jià)例程使測(cè)量信號(hào)被傅立葉變換和/或積分。
21.如權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中設(shè)置有緩沖存儲(chǔ)器，所述緩沖存儲(chǔ)器用于在由微處理器進(jìn)行處理之前對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行暫存。
22.如權(quán)利要求21所述的擊打力測(cè)量裝置(4)，其中所述緩沖存儲(chǔ)器是環(huán)形存儲(chǔ)器。
23.一種競(jìng)賽背心(2)，具有如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)。
24.一種拳擊手套，具有如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)。
25.一種擊打訓(xùn)練器械，具有如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的擊打力測(cè)量裝置(4)。
26.一種競(jìng)賽和/或訓(xùn)練評(píng)價(jià)裝置，具有兩件由參賽運(yùn)動(dòng)員穿著的如權(quán)利要求23所述的競(jìng)賽背心(2)；一臺(tái)計(jì)算機(jī)，所述兩件競(jìng)賽背心的擊打數(shù)據(jù)被輸送給該計(jì)算機(jī)，其中對(duì)所述計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)使其適用于對(duì)擊打數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)所述擊打數(shù)據(jù)計(jì)算出記分，并對(duì)各個(gè)參賽運(yùn)動(dòng)員的記分繼續(xù)處理，最后確定出優(yōu)勝者。
全文摘要
一種擊打力測(cè)量裝置(4)，具有多個(gè)設(shè)置在彈性材料內(nèi)的測(cè)量室(24)，所述測(cè)量室(24)的設(shè)置和結(jié)構(gòu)應(yīng)使有待測(cè)量的作用在至少一個(gè)測(cè)量室(24)上的擊打改變所述測(cè)量室的容積；與所述測(cè)量室(24)連接的排流管路(8)；和設(shè)置在所述排流管路(8)上的傳感器(12)，其特征在于，還設(shè)有另外的室(30)，所述室(30)并不與具有傳感器(12)的排流管路(8)連接。
文檔編號(hào)A63B71/06GK101022856SQ200580031501
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者恩格爾貝特·馬格斯 申請(qǐng)人:恩格爾貝特·馬格斯, 瑪里昂·阿爾特