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体操测力系统动态特性函数在体操器械上安装测力装置,组成应变测力系统,以器械的应变分析运动员动作用力过程的方法,在体操科技界已被广泛采用。 
根据现代力学基本理论可知,一个系统当受到激励时(如运动员的作用力),系统就会产生相应的运动和变化,即响应。如图示可知,系统输出Y(f)〔y(t)〕的特性除与输入X(f)〔x(t)〕的特性有关外,还与系统本身的特性有关。即引起系统运动变化的内外因素之间有着固定的因果关系。这种关系一般用函数的形式表示(运动规律的数学描述),称为系统的动态特性函数。 描述系统时域特性的函数称为单位脉冲响应函数〔h(t)〕,描述系统频域特性的函数,称为频率响应函数〔H(f)〕。 在激励〔x(t)X(f)〕,响应〔y(t)Y(f)〕及系统特性〔h(t)(H(f))〕之中,任知其二,就能求得第三者的值。 由于以往的传感器的响应波形曲线作为运动员实际作用力曲线的做法,所得参数,不能正确反映运动员的实际用力情况,其准确度不能满足技术诊断的要求,目前又尚无行之有效的办法,在体操器械上直接测得运动员完成动作的力及其变化,故采用先测得测力系统的动态特性函数〔H(f)〕和系统某个选定点上确定内容的响应〔y(t)〕的频谱〔Y(f)〕,进而通过“FFT”专用电算程序,即可间接求得激励(运动员的作用力)的值。用此种方法求得的运动员实际作用力的值,其准确度超过以往其它体操测力方法所测得的值。 测定系统动态特性函数,可以用“正弦扫描法”(扫描范围由系统的特性确定)进行。其作法是对系统施加正弦扫频激振力,然后根据公式:
将频域中的响应Y(f)与激励X(f)之比,在对数坐标上画出Bode图即可获得。另外也可用脉冲法求得系统特性函数。鉴于脉冲法简单易行,且运动员很多动作的用力过程具有脉冲性质(如跳马的踏跳与推手),可以期望用脉冲法求系统特性,进而反算运动员作用力,会得到较好的准确度。 |