Телеметричні системи - студопедія

Телеметричні системи (грец. Тілі - далеко) служать для передачі інформації від датчиків на реєструючий пристрій. Відомо багато різновидів телеметричних систем;

вони відрізняються один від одного перш за все фізичною природою переносника інформації. В провідний телеметрії цю роль виконує потік електронів, в радіотелеметрії - радіохвилі, в гідротелеметріі - ультразвукові колеба-ня, що поширюються в воді.

Електрокардіограму, гоніограмму, дінамограмми, електроміограму і інші показники життєдіяльності організму спортсмена найлегше записати по дротах. Гідність провідний телеметрії складається в її простоті і високій завадостійкості. Основний недолік - обмежена рухливість спортсмена, труднощі ис-користування провідних телеметричних систем в боротьбі, боксі, спортивних іграх та інших 'видах спорту, де спортсмен багато і активно переміщається.

Радіотелеметрія є галуззю радіотехніки, що розробляє методи автоматичної передачі по радіо інфор-мації про результати вимірювань. Застосування радіотелеметрії в спорті дозволяє досліджувати спортсменів в природних умовах трениро-вок і змагань, при вільному переміщенні по стадіону або спортивному майданчику.

Сукупність технічних засобів для передачі результатів вимірювання по радіо називається радіотелеметричної системою. Вона складається з передавального і приймального пристроїв (рис. 54). Передавальний пристрій включає в себе: датчики інформації з підсилювачами або перетворювачами вимірюються-мих величин в електричний сигнал, блок ущільнення радіоканалу, радіопередавач і передавальну антену. До складу приймального пристрою входить приймальна антена, радіоприймач і блок розділення каналу.

Підсилювачі телеметричної системи потрібні для того, щоб збільшити в кілька сот (іноді в кілька тисяч) разів електричні сигнали, що утворюються в датчиках інформації. Крім того, підсилювачі служать оптимальними фільтрами і тим самим підвищують стійкість ті-леметріческой системи. Завдяки оптимальній фільтрації з суміші корисного сигналу і різних «перешкод» виділяється тільки поліз-ний сигнал (наприклад, зубець R електрокардіограми) і граничних-но придушуються «перешкоди» (фон пе-ремінного струму і ін.). Якість підсилювача тим вище, чим менше його вага і габарити. Є сообще-ня про надмініатюрних підсилювачах, що вміщується, наприклад, на електрокардіографічному або Електроміографічне електроді.

Структурна схема багатоканальної ра-діотелеметріческой системи:

А - передавальний пристрій 1 - датчики, 2 - підсилювачі, 3 - блок ущільнення радіоканалу,

4 - радіопередавач, 5 - передавальна антена, Б - приймальний пристрій 6 - приймальна антена,

7 - радіоприймач, 8 - блок поділу каналів, 8 - обчислювальний пристрій

У багатоканальної радіотелеметрії з метою економії застосовують «ущільнення» радіоканалу, коли по одній радіолінії передається кілька виміряних величин. Спосіб ущільнення визначається способом перетворення інфранізкочастотние (від лат. Infra- нижче, під) і низькочастотних фізіологічних біомеханічних сигналів в високочастотні радіосигнали. Сучасні радиотелеметрические системи будуються за принципом подвійного перетворення, коли інфранізкочастотние сигнали перетворюються коливання звукової частоти, а ті, в свою чергу, - в сигнали радіо частоти.

Якість застосовуваних в спорті радіотелеметрій оцінюється їх технічними характеристиками. З точки зору тренера, найважливішими з них є: число і перелік реєстрованих сигналів, дальність дії, вага розміщується на спортсмена передавального пристрою, час безперервної роботи без заміни джерел живлення, точність передачі інформації і можливість безпошукове і бесподстроечной зв'язку спортсмена з тренером і апаратурою.

Радиотелеметрические системи бувають одноканальним і багатоканальними. Число каналів дорівнює числу одночасно контрольованих показників. Серійно випускається радіотелеметрична система «Спорт» дозволяє записувати електрокардіограму, електроміограму, температуру тіла і автоматично обчислювати ЧСС і частоту дихання. Ця система може по бажаю тренера реєструвати або 4 показника у одного спортсмена, чи по 2 показника одночасно у двох спортсменів, або по одному у чотирьох.

Під дальністю дії радіотелеметричної системи розуміють найбільшу відстань між приймачем і передавачем за умови збереження необхідної точності інформації. Дальність дії зазвичай тим вище, чим більше вага і габариту джерела живлення в передавальному пристрої. Радіопередавачі призначені для спортивних залів (дальність дії до 30 м) важать 50-100 г; пристрою, що застосовуються на стадіоні (дальності дії до 150 м), - 100-500 г. Ці цифри вірні для радіотелеметрій середньої точності, в яких відносна приведена похибка передачі інформації близька до 5%.

Точність радіотелеметричної систем! можна оцінити як прямо (по величині похибки вимірювання), так побічно (по ширині смуги пропускання кожного каналу і по величині динамічного діапазону).

Смуга пропускання системи визначається по амплітудно-частотній характеристиці. Всякий електричний сигнал частотний склад якого укладається в смугу пропускання каналу зв'язку, буде переданий по цьому каналу без спотворень. Наприклад електрокардіограма містить в своєму складі частоти від 0,2 Д 100 Гц і, отже, може бути з задовільною точність! записана телеметричної системою з пропускною здатністю 0,2-100 Гц.

Динамічний діапазон системи показує, у скільки разів рівень вимірюваного сигналу на виході каналу зв'язку перевищує рівень перешкоди. Зазвичай динамічний діапазон вимірюють в децибеллах (дб): 1 дб = 20 log. де log - знак десяткового логарифма, Ас - гранично можлива амплітуда корисного сигналу, Ап - амплітуда перешкоди. Якщо, наприклад, корисний сигнал в 100 разів більше перешкоди (= 100), то log = log100 = 2 і динамічний діапазон системи дорівнює 40 дб.

Організація радіотелеметрична ис-проходження має свої особливості. Необхідна умова успіху радіотелеметрична дослідження полягає в абсолютній, безумовної надійності радіотелеметричної системи. Вона повинна регламентуватиме і ретельно перевірятися до початку дослідження. Виправлення неполадок у процесі дослідження, коли передавальний пристрій вже розміщено на спортсмена, абсолютно неприпустимо: це рідко призводить до очікуваного результату і тільки дискредитує радиотелеметрический техніку в очах спортсмена. Якщо ж радіоте-леметріческая система працює надійно, процес вимірювання вивчати-мих показників по радіо нічим істотним не відрізняється від вимірювання по дротах.

Робота радіостанцій строго регламентована. Контроль за розподілом радіочастот та їх використанням здійснюють Міністерства зв'язку СРСР і союзних республік. Саме там і слід отримувати дозвіл на проведення радіотелеметричних досліджень-ний.

І, нарешті, останнє про організацію радіотелеметричних досліджень. Існує ще думка, ніби спортсмен, який виступає в відповідальних змаганнях з радіотелеметричної системою, не може показати свого кращого результату, а дослідження функцио-нального стану і встановлення рекорду - несумісні речі. Ця точка зору є невірною. Сучасна радіотелеметрична аппара-туру не створює дискомфорту; найчастіше спортсмен просто забуває про неї. На першості країни 1969 р швидкісного бігу на ковзанах на високогірному катку Медео 6-разова олімпійська чемпіонка Лідія Скоблікова перемогла на дистанції 3000 м, несучи на собі радіотеле-метричну систему. Частота пульсу у чемпіонки на фініші досягла 230 уд / хв.

В останні роки стала можливою реєстрація показників життєдіяльності у людини, вільно плаває під водою. Найбільш ефективним переносником інформації в воді є звук. Звукові хвилі різної частоти (від інфразвукових до ультразвукових) можуть поширюватися в воді на десятки, а при сприятливих ус-ловиях - на сотні кілометрів.

Розділ телеметрії, що займається дослідженням спортсменів в умовах підводного плавання, називається спортивної гідротелеметріей. Склад і структура гідротелеметріческой системи нічим істотним не відрізняються від складу та структури радіотелеметричної системи. Різниця полягає лише в тому, що для передачі сигналів в воді замість радіопередавача і радіоприймача використовуються гідроізлучатель і приймач механічних коливань ультразвукового діапазону частот.