铅球运动参量光电测试系统设计.pdf

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1、第３７卷第６期激光技术Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．６２０１３年１１月ＬＡＳＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＮｏｖｅｍｂｅｒ，２０１３文章编号：１００１-３８０６（２０１３）０６-０７２８-０３铅球运动参量光电测试系统设计１２１１１倡１１１焦宁，连素杰，姜爱华，王高，刘丽双，殷军勇，闻强，郭伟平（１．中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原０３００５１；２．中国人民解放军６３８５６部队，吉林１３７００１）摘要：为了帮助铅球运动员快速提高成绩，设计了一种新的铅球运动参量测试系统。该系统由一组基于菲涅耳透镜的激光平行光幕和光敏二极管阵列组成，

2、采用现场可编程门阵列进行信号处理。该方法可以方便地测试铅球的出手角度和速度，并将测试结果直观地显示在液晶显示屏上。结果表明，该系统设计新颖、结构简单、成本低廉，可作为运动员日常训练之用，具有广泛的应用前景。关键词：测量与计量；激光技术；角度；光敏二极管阵列；速度；现场可编程门阵列中图分类号：ＴＮ２４９文献标识码：Ａdoi：１０畅７５１０／ｊｇｊｓ畅ｉｓｓｎ畅１００１-３８０６畅２０１３畅０６畅００５Designofanoptic-electricsystemformeasuringshotmotionparameters

3、１２１１１JIAONing，LIANSu-jie，JIANGAi-hua，WANGGao，LIULi-shuang，１１１YINJun-yong，WENQiang，GUOWei-ping（１．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２．６３８５６Ｕｎｉｔ，ＣｈｉｎｅｓｅＰｅｏｐｌｅ’ｓＬｉｂｅｒａｔｉｏｎＡｒｍｙ，Ｊｉｌｉｎ１３７００１，Ｃｈｉｎａ）Abstract

4、：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｈｅｌｐｓｈｏｔａｔｈｌｅｔｅｓｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｒｓｃｏｒｅｑｕｉｃｋｌｙ，ａｎｅｗｓｈｏｔｍｏｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａｓｅｔｏｆｌａｓｅｒｐａｒａｌｌｅｌｌｉｇｈｔｃｕｒｔａｉｎｂａｓｅｄｏｎＦｒｅｓｎｅｌｌｅｎｓａｎｄｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙ，ｕｓｉｎｇｆｉｅｌｄ-ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）ｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｉｇｎａｌｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｍｅａｓ

5、ｕｒｅｔｈｅｓｈｏｔａｎｇｌｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙａｎｄｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｏｎｔｈｅｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ（ＬＣＤ）ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｓｎｏｖｅｌ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ-ｓｉｍｐｌｅａｎｄｌｏｗ-ｃｏｓｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｂｙａｔｈｌｅｔｅｓｆｏｒｄａｉｌｙｔｒａｉｎｉｎｇａｎｄｈａｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．Keywo

6、rds：ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｍｅｔｒｏｌｏｇｙ；ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ａｎｇｌｅ；ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｆｉｅｌｄ-ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙ［２］反馈系统，已成为迫切需要研究的课题。引言理论上测速的方法很多，如网球比赛中采用多［３］体育运动中的投掷项目是以投掷物空中飞行的普勒测速仪、马路上使用的感应测速仪等。具体［１］水平距离作为竞赛指标的。铅球投掷的远度主分析铅球运动特点，多普勒测速仪仅能给出速度，不要取决于出手速度、出手角度和出手高度３个因素。能计算出射角

7、度；感应测速仪也不能给出角度，而且在训练和比赛中，如果能用简便方法及时地获取这是接触式的，无法用于铅球的多参量测试。目前大方面的反馈信息，教练员就能够及时对运动员的技部分铅球训练仪器结构比较简单，只能测量角度、速术和能力进行较客观地分析，以便有目的地采取相度其中之一的参量，并且测量显示不直观、使用不方应措施，进行正确的训练和临场指导。其中出手高便。所以设计一种直观显示测量结果，并能同时测度与人的身高有关，因此，反映投掷能力的主要参量量角度和速度两个参量的仪器是很有必要的。是出手速度与出手角度。在现代铅球训练实践中，［４］

8、本文中设计了以半导体激光器、菲涅耳透如何为铅球投掷训练提供优化技术训练的信息即时［５］［６］镜为光源发射部分，以光敏二极管阵列为光接收部分，以Ａｌｔｅｒａ公司的现场可编程门阵列（ｆｉｅｌｄ-作者简介：焦宁（１９８６-），男，硕士研究生，主要从事ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）芯片作为处理器，用光