宏集加速度傳感器MSR165：記錄空手道運動過程中的加速力

初始情況

為了確定空手道運動中的最大重力，作者使用GoPro Hero Black 10和帶有加速度傳感器的MSR165加速度數(shù)據(jù)記錄儀。使用數(shù)據(jù)記錄儀可以確定高達±200g的加速度。在16-100g測量范圍內(nèi)的精度為±5g，測量分辨率可高達1.6 kHz。

GoPro用作加速度的參考測量。http://Viana.net框架用于分析視頻并確定加速度。使用誤差計算檢查參考測量的準確性。對每個測試人員進行多次測量和錄像。對腿進行一次測量，對手臂進行多次測量。大多數(shù)測量都是用GoPro拍攝和評估的。

測試程序

MSR165加速度數(shù)據(jù)記錄儀配備多個傳感器。對于以下測量，僅使用最大為±200g的加速度傳感器。為了記錄加速度值，使用了內(nèi)置在MSR165外殼中的ADXL372 MEMS加速度傳感器。所用傳感器的測量值通過電容器進行測量，電容器的電容值與加速度成比例變化。為了優(yōu)化使用加速度傳感器，必須首先設(shè)置所用測量設(shè)置的參數(shù)，以便在短測量時間內(nèi)生成盡可能多的測量點，以1.6 Khz的最高分辨率進行測量。要執(zhí)行單獨的測量，可以通過按鈕啟動或停止測量。測量值存儲在帶有時間戳的傳感器中。

在測量中，每個沖程執(zhí)行四次?？梢钥闯?，對于所有的空手道運動員來說，最高的加速度都發(fā)生在腿部運動期間。如果我們查看各個測量的開始和結(jié)束順序，我們可以看到最大重力出現(xiàn)在相應(yīng)運動的制動期間。這是由于沖擊結(jié)束時人體受到的限制。應(yīng)該注意的是，由于坐標系的原因，某些運動的測量值必須被視為是反向的。測得的最大加速度為：腿： ? 42g (Mae Geri，This) ± 5g 胳膊：? 35g (Haraiotchi Uke,Markus) ± 5g。

即使對于高加速度的運動，測量數(shù)據(jù)的分辨率或測量速度也會產(chǎn)生可理解的過程。通過多次測量確認最大值。運動持續(xù)時間為0.5秒，運動會保存800個測量數(shù)據(jù)。

為了驗證加速度傳感器的值，通過視頻分析進行參考測量。為了比較加速度數(shù)據(jù)記錄儀和視頻分析的測量值，兩個測量值的坐標系必須相等或可觀察（參見研究）。

結(jié)論

借助MSR165數(shù)據(jù)記錄儀和通過視頻分析的參考測量，可以確定最大重力。空手道運動中發(fā)生的最大加速度在40-50g范圍內(nèi)。視頻分析的加速度值必須考慮到由于可能的錯誤和處理方法而造成的信息損失。

因此，通過視頻分析確定最大值只能在有限的范圍內(nèi)進行。然而，加速過程作為時間函數(shù)是可以識別的。加速度傳感器的數(shù)據(jù)生成清晰的曲線圖，以便進行分析。分辨率為1.6 kHz時，為0.5 s的運動生成800個數(shù)據(jù)點，從而通過多次測量確認測量的最大值。只有±5g的精度才能使比較變得困難。

為了進行準確比較，有必要仔細地研究準確性及其影響。為了進一步評估MSR165傳感器的數(shù)據(jù)并將其與身體部位加速度的真實過程進行比較，必須更仔細地考慮傳感器在皮膚上的運動及其對測量的影響。

審核編輯 黃宇