5g 精度 冬季运动规则1的HBM测量技术

在德国贝希特斯加登国王湖的冰道上作用在比赛冰橇上的作用力由慕尼黑理工大学医疗技术中心学院的材料磨擦学小组使用HBM整条测量链系统测量。当冰橇快速通过冰道时橇座和橇板上的应变计快速捕捉受力状态。获得的信息有助于系统优化冰橇路线.

直到现在,冰橇运动的滑橇一直仅依靠经验信息开发和生产。冰橇操作手和训练员的综合经验加上长期的训练是在国际比赛中取得好名次的主要保证条件。训练条件难于再现,变化的天气和轨道条件使不同尺寸和材料的冰橇难于进行直接的对比. 但是,经过检验的测量结果是具体影响滑板特性的基础并且用作FEM计算的输入数据是非常重要的。此外,这些数据还可以用于确定作用于冰橇和滑板体上的作用力,这些作用力又可以准确说明滑板和冰之间的特性。了解滑体进入冰层的位置和程度有助于优化滑动过程.

在冰橇比赛中使用MGCplus 和catman®

较高的机械载荷,可以同步测量48个传感器信号,取样率>2,000 Hz,加速度达5g,可以低温运行,使用电池,尺寸最小,所有这些使MGCplus成为冰道的理想使用伙伴.
可 以测量滑板应变、每个滑板上的总负载及滑板和橇架的加速度。至于滑板应变测量,可以同时测量两个滑板,因为使用MGCplus就表示共可以使用48个测量 通道.只需现场更换一下架就可以使用电容传感器进行其它加速计的测量。线性的应变计用于确定轴的偏转。应变花绑在滑板上用于测量主要应力及它们的方向

测量圈数

巴伐利亚队员Karl Angerer、Chris-toph Gaisreiter和Katrin Dostthaler在国王湖的冰道上共测量了21,每圈共记录了43MB的数据量,计算的信号宽度为32位,在48个单独通道上的测量频率为2,400 Hz,记录持续时间为100秒。测得的数据贮存在MGCplus的一个精巧内存卡内,然后用catman®软件在一笔记本上读取和处理
当在双人冰橇上进行测量时数据采集系统定位在舵手和煞车手之间。安装时要特别注意,要保证不会伤害冰橇队员。MGCplus通过橇架和滑板接地.

测量结果

由于滑板尺寸的具体优化只能在负载、地点、时间和冰橇位置已知的情况下才可能实现,所以产生的所有测量结果必须与冰道的几何属性和结构属性相联系,这通过使用一个专为冰橇轨道开发的项目图分配测量结果来实施。图5所示为一个冰橇轨道与双人冰橇轴载记录示意图。冰道上的不同项目可在示意图上明显地用传感器信号识别.

由于冰橇上作用有向心力,轴的偏转和获得的传感器信号会随着速度的增加而成倍的增加,随着轨道半径的减小而线性增加。

在最后一个陡曲线——回波墙中,作用在舵手和队员上的力上升为他们身体重量的5倍,在这一点时冰橇承受的力最大.

载荷分布

冰橇位置通过将载荷准确分布到冰道上的相应位置的信号来精确确定。这可以通过综合速度和时间来确定,可以通过对比轴信号确定速度:后轴偏移一小段时间延时后前轴偏移。可以确定出平均速度,因为冰橇的轴距已知.

未来冰橇运动和测量技术

越来越大的竞争压力和越来越快的设施要求该项冬季运动的所有系统规程都进一步发展。在这方面测量技术起着关键的作用,因为它可以为正出现的载荷提供说明,可以作为模拟检验的基础。.
根据贝希特斯加登冰道上记录的测量结果,在慕尼黑理工大学医疗技术中心学院创建了一个FEM模型,可以进行测量过程模拟.

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