超声波引体向上测试仪及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：包括MCU以及与其相连的超声波探头、红外探头、语音播报器、电子显示屏；所述超声波探头用以实时测量人体头顶位移间距并记录人体引体向上的次数，所述红外探头用以检测手腕或前臂前端是否位于其检测路径上以及位于其检测路径上的时长。本发明专利技术采用超声波探头实时测量人体头顶位移间距，把有效距离的变化重复次数转化成电信号，结合红外探头进行人体感应和计时，记录引体向上次数的计数方法。该测试仪克服了现有技术中人工检测以及半自动检测的误差，使得测量结果更加精准，符合国家测试标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及引体向上测试设备领域，特别是涉及一种超声波引体向上测试仪及其控制方法。
技术介绍
一、引体向上是发展学生的躯干和上肢肌肉力量的锻炼项目。2013年开始《国家学生体质健康标准》测试把引体向上作为初高中和大学各年级男生必测项目之一，并对引体向上规定了具体的动作标准和测试方法。测试方法为“受试者跳起双手正握杠，两手与肩同宽成直臂悬垂，静止后两臂同时用力引体，上拉到下颌超过横杠上缘为完成一次，时间为一分钟记录引体总次数”。对测试标准提出了具体的要求。（1）受试者应双手正握单杠，待身体静止后开始测试；（2）引体向上时，下颌需超过横杠上缘，身体不得做大的摆动，也不得借助其他附加动作撑起；（3）两次引体向上的间隔时间超过10秒停止测试。因此在锻炼或测试的时候需要进行计数并检测姿势或动作是否符合标准。在现场的测试中对被测者的引体向上进行人工计数时，有的学生手臂未达到近垂直就开始做下个动作，有的下巴未达到横杠上缘状态就放下，有的被测人员垂吊在杠上休息超过10秒以上后再做动作等情况，因此在计数引体向上的次数时，出现模棱两可的状况，计数员在观察被测者引体向上动作是否达标存在主观判断因素，不仅耗费人力,还容易出错引发争议。为了规范引体向上动作标准和统一的计数尺度，引导学生进行正确练习和测试，并统一计数标准。本专利技术利用超声波测距（头顶位移区间）技术和红外线感应（计时、人体感应）技术相结合，经过大量人体工程学的人体骨骼尺度实验测量分析，巧妙利用物体重力原理的外观设计，创造一款实用便携的引体向上测试计数仪器。二、在现有引体向上测试计数仪技术中，2009年马耀等利用一个检测计数单元以及一个计时计数值通告单元，分别设置在单杠器材的框体与横杆上，利用遮断红外线红和外线侦测器的方式触发计时与计数；2010年韩洪波利用测试主机和佩戴在测试者上臂部的无线姿态传感器组成系统来计数引体向上次数；2013年湖南师范大学的谭腾飞等，利用信号接收器通过支撑杆固定于单杠上接收佩戴于被测者身上的信号发射器发送的信号，根据收到的信号判断被测者所处的位置判断被测者的位置来计数引体向上； 2015年江西师范大学的袁艳等，利用磁性感应头连接磁铁用来引体向上计数；2015年邓奎等用设计的下滑轨、上滑轨、导轨、下臂固定连杆、计数器、下臂和上臂固定连杆和导轨上均匀分布有多个绑带,把计数器固定安装在导轨的顶端来计数。目前不管是使用机械运动原理还是电磁场技术还是使用红外线感应对被测者的引体向上项目进行自动检测并计数的技术，表现在结构复杂，配套设备多，不适合在户外或大规模使用，同时引体向上项目测试多在户外单杠上使用，现有技术的引体向上测试器安装复杂,不易携带移动，测试过程中较容易损坏，安装操作难以及维护难度大，易受到干扰。总之，现有的引体向上计数器材都不适合大规模范围使用，不能形成针对《国家学生体质健康标准》测试统一的引体向上计量尺度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种超声波引体向上测试仪，该测试仪克服了现有技术中人工检测以及半自动检测的误差，使得测量结果更加精准，符合国家测试标准。本专利技术采用以下方案实现：一种超声波引体向上测试仪，包括MCU以及与其相连的超声波探头、红外探头、语音播报器、电子显示屏；所述超声波探头用以实时测量人体头顶位移间距并记录人体引体向上的次数，所述红外探头用以检测手腕或前臂前端是否位于其检测路径上以及位于其检测路径上的时长。进一步地，所述超声波引体向上测试仪还包括用以设置MCU、语音播报器以及电子显示屏的箱体，所述箱体上方设置有一用以将超声波引体向上测试仪固定在单杠上的夹持装置，所述夹持装置上方设置有一探测延伸臂；所述夹持装置设置有所述红外探头，所述探测延伸臂设置有所述超声波探头。进一步地，所述探测延伸臂设置有一温度传感器，所述温度传感器与所述MCU相连，用以对超声波的速度进行温度补偿。进一步地，所述超声波探头通过所述探测延伸臂设置在单杠后方10厘米至20厘米，上方35厘米处。进一步地，所述红外探头通过所述夹持装置在单杠的后下方10厘米至15厘米。进一步地，所述夹持装置在所述超声波探头垂直线旁一定距离处。进一步地，所述一定距离为30厘米至40厘米。进一步地，所述MCU还连接有一用以传输测试数据的输出蓝牙设备、输入输出接口；所述输出蓝牙设备、输入输出接口设置于箱体上。进一步地，所述MCU还连接有一可充电电池；所述可充电电池设置于箱体内。本专利技术还采用以下方法实现：一种超声波引体向上测试仪的控制方法，包括以下步骤： 步骤S1：把超声波引体向上计数仪固定在距单杠正中30厘米至40厘米处，开启电源开关； 步骤S2：被测试人员站在所述超声波探头正下方跳起握杠，当红外探头感应到手腕为正握，即手腕或前臂前端位于杆后下方，语音播报器发出“准备”语音提示，同时超声波探头测距记录被测试人员的静止双臂悬垂时的头顶和超声波探头的距离，并保存为原始参照数据Ncm，2秒后发出“开始”语音提示，并开始记录１分钟的测试时间； 步骤S3：被测试人员双臂同时向上做引拉动作，当头顶距离超声波探头小于20cm时，发出“１”提示音，并记录为完成一次引体向上动作，显示“１”在电子显示屏上；步骤S4：当被测试人员双臂还原成直臂悬垂到原始参照数据(N±5)cm位置时，语音播报器发出“嘀”提示音，表示可以继续做下一个引体向上的动作； 步骤S5：被测试人员双臂再次同时向上做引拉动作，当头顶再次距离超声波探头小于20cm时，发出计数提示音，再记录完成一次引体向上动作，显示当前计数值在电子显示屏上，返回步骤S4； 步骤S6：当超声波测距在10秒内未测到两次头顶离超声波探头小于20cm时；或者被测试人员已经无法继续完成引体向上动作而松开单杠，红外线2秒不能感应到被测试人员的手碗或前臂前端在单杠后下方时，自动结束超声波测距装置并语音播报“停止”；或者测试时间达到１分钟满，红外探头停上计时并自动结束超声波测距装置，并语音播报器报“测试结束”语音提示，１秒后语音播报器播报电子显示屏上显示的本次记录引体向上的总次数。 进一步地，所述原始参照数据N的取值范围为55cm至90cm。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术采用超声波探头实时测量人体头顶位移间距，把有效距离的变化重复次数转化成电信号，结合红外探头进行人体感应和计时，进而记录引体向上次数的计数方法。该测试仪克服了现有技术中人工检测以及半自动检测的误差，使得测量结果更加精准，符合国家测试标准。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的电路原理示意图。图中：1为超声波探头，2为红外探头，3为探测延伸臂，4为单杠，5为箱体。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供一种超声波引体向上测试仪，如图1和图2所示，包括MCU以及与其相连的超声波探头1、红外探头2、语音播报器、电子显示屏；所述超声波探头用以实时测量人体头顶位移间距并记录人体引体向上的次数，所述红外探头用以检测手腕或前臂前端是否位于其检测路径上以及位于其检测路径上的时长。当人手在单杠上的握杠方向是正握时，手腕或前臂前端会挡住红外线，所述红外探头可以感应到手腕或前臂前端；同样的，当人手在单杠上的握杠方向是反握时，所述红外探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：包括MCU以及与其相连的超声波探头、红外探头、语音播报器、电子显示屏；所述超声波探头用以实时测量人体头顶位移间距并记录人体引体向上的次数，所述红外探头用以检测手腕或前臂前端是否位于其检测路径上以及位于其检测路径上的时长。

【技术特征摘要】
1.一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：包括MCU以及与其相连的超声波探头、红外探头、语音播报器、电子显示屏；所述超声波探头用以实时测量人体头顶位移间距并记录人体引体向上的次数，所述红外探头用以检测手腕或前臂前端是否位于其检测路径上以及位于其检测路径上的时长。2.根据权利要求1所述的一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：包括用以设置MCU、语音播报器以及电子显示屏的箱体，所述箱体上方设置有一用以将超声波引体向上测试仪固定在单杠上的夹持装置，所述夹持装置上方设置有一探测延伸臂；所述夹持装置设置有所述红外探头，所述探测延伸臂设置有所述超声波探头。3.根据权利要求1所述的一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：所述超声波探头通过所述探测延伸臂设置在单杠后方10厘米至20厘米，上方35厘米处。4.根据权利要求1所述的一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：所述红外探头通过所述夹持装置在单杠的后下方10厘米至15厘米，用来感应前臂前端和腕关节。5.根据权利要求1所述的一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：所述夹持装置在所述超声波探头垂直线旁一定距离处。6.根据权利要求5所述的一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：所述一定距离为30厘米至40厘米。7.根据权利要求1所述的一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：所述MCU还连接有一用以传输测试数据的输出蓝牙设备、输入输出接口；所述输出蓝牙设备、输入输出接口设置于箱体上。8.根据权利要求1所述的一种超声波引体向上测试仪，其特征在于：所述MCU还连接有一可充电电池；所述可充电电池设置于箱体内。9.一种基于权利要求1所述的超声波引体向上测...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡振禹，
申请(专利权)人：胡振禹，
类型：发明
国别省市：福建;35