[发明专利]短跑中足底与起跑器间作用力测量装置

权利要求书

1.一种短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于，包括三维测力起跑器、步态识别单元、传感系统信号处理器，三维测力起跑器的前踏板、后踏板上分别设有踏板间距采集单元、起跑角度采集单元，在前踏板、后踏板的受力斜面上均布置了接受足底压力信息的三维力压力传感器，压力传感器将采集的信号发送给传感系统信号处理器，与传感系统信号处理器无线连接的步态识别单元包括设置于鞋夹层的脚底压力传感器和无线通信单元,所述三维力压力传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，所述条状电容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单元对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。

2.根据权利要求1所述的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于，所述脚底压力传感器每只脚设有五组，鞋夹层的前掌设置三组用于测量踏板对脚的反作用力，鞋夹层的脚趾部分设置二组用于测量地面对脚的反作用力。

3.根据权利要求1所述的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于,所述传感系统信号处理器包括依次连接的信号转换放大单元、数据处理单元和控制器，所述控制器用于接收数据处理单元输出的数据进行分析计算确定短跑训练指标的最优数据，所述数据处理单元包括数据过滤单元、数据分类单元、数据融合处理单元和数据库单元，所述数据过滤单元用于过滤传感器采集的错误数据，所述数据分类单元对过滤后的数据进行分类，数据融合处理单元根据数据分类单元的数据进行融合处理输出二维数据表，数据库用于存储检测数据和标准数据。

4.根据权利要求1所述的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于,所述传感系统信号处理器还包括信息输入单元，所述信息输入单元包括短跑运动员信息，信息包括身高、体重、腿部指标和脚步指标。

5.根据权利要求1所述的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于，所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应电极长度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度。

6.根据权利要求5所述的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于,所述条状电容单元的左差位δ_左＝右差位δ_右，且其中d₀为弹性介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max为最大应力值。

7.根据权利要求1所述的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于，所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方向相反。

8.根据权利要求1所述的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，其特征在于，所述圆环电容单元组包括n个同心圆环电容单元，其中其中，a_平为平行板的长度，r_圆为圆环电容单元圆环的宽度，a_δ圆相邻两圆环电容单元之间的电极间距，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括m个条状电容单元，其中，a_平为平行板的长度，a_δ条为相邻两条状电容单元之间的电极间距，a₀条状电容单元的宽度，所述同心圆环电容单元的宽度r_圆和条状电容单元的宽度a₀相等；条状电容单元电极间距a_δ条和圆环电容单元电极间距a_δ圆相等，所述条状电容单元的宽度其中，d₀为弹性介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。