尉飛

摘 要：為解決我國基于開關(guān)原理國民體質(zhì)測試器材可靠性檢測設(shè)備現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本文闡述了一款通過直流電機(jī)和曲柄連桿結(jié)構(gòu)相結(jié)合，該設(shè)備的設(shè)計(jì)原理是利用直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)曲柄連桿，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的循環(huán)加載，以此檢測開關(guān)原理國民體質(zhì)測試器材的可靠性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該類檢測設(shè)備通用性、科學(xué)性、精密性的預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：開關(guān)原理，國民體質(zhì)測試器材，可靠性檢測

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.07.017

1 研究背景

2023年1月1日起施行的《中華人民共和國體育法》第十八條中明確規(guī)定：“國家推行全民健身計(jì)劃，制定和實(shí)施體育鍛煉標(biāo)準(zhǔn)，定期開展公民體質(zhì)監(jiān)測和全民健身活動(dòng)狀況調(diào)查，開展科學(xué)健身指導(dǎo)工作?！边@是我國國民體質(zhì)監(jiān)測工作走向法制化的標(biāo)志。對(duì)國家政府部門而言，通過國民體質(zhì)監(jiān)測可以客觀準(zhǔn)確地了解不同地域、不同年齡、不同人群的體質(zhì)水平和特點(diǎn)，為國家制定體育政策法規(guī)提供依據(jù)。同時(shí)，體質(zhì)監(jiān)測也是檢驗(yàn)全民健身計(jì)劃的實(shí)施效果，提高群眾體育管理工作科學(xué)化的必要手段。對(duì)于參加體質(zhì)測試的國民個(gè)體而言，通過體質(zhì)測試可了解自身的體質(zhì)水平狀況，為更好地選擇有效的健身方法，提高體育鍛煉的效果。

另外，為了規(guī)范我國國民體質(zhì)測試器材的生產(chǎn)研發(fā)、政府采購、質(zhì)量檢驗(yàn)與質(zhì)量監(jiān)督，保證國民體質(zhì)測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，助力全民健身計(jì)劃的實(shí)施，我國出臺(tái)了GB/T 19851.12-2005《中小學(xué)體育器材和場地 第12部分《學(xué)生體質(zhì)健康測試器材》、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TY/T 2001-2005《國民體質(zhì)測試器材 通用要求》等相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)開關(guān)原理國民體質(zhì)測試器材（如：反應(yīng)時(shí)測試儀、縱跳測試儀、閉眼單腳測試儀等）可靠性能檢測提出了相關(guān)技術(shù)要求。但目前，國內(nèi)對(duì)此類產(chǎn)品的可靠性檢測設(shè)備大多為定制專用類型，通用性差、檢測結(jié)果偏差大。主要原因有以下幾點(diǎn)。

（1）開關(guān)原理類體質(zhì)測試器材種類繁多，如：反應(yīng)時(shí)測試儀、縱跳測試儀、閉眼單腳測試儀等，且不同廠家和品牌的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、規(guī)格樣式一般不同，現(xiàn)有的壽命耐久性能檢測設(shè)備很難滿足多種器材的不同檢測要求，針對(duì)不同器材只能定制專用的工裝夾具和試模，致使壽命耐久性能檢測設(shè)備的通用性差。

（2）現(xiàn)有的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)開關(guān)原理類體質(zhì)測試器材的測試頻率及測試次數(shù)有嚴(yán)格規(guī)定，在耗時(shí)較長的檢測過程中，現(xiàn)有耐久性能檢測設(shè)備難以實(shí)時(shí)有效獲取被測樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取不準(zhǔn)確，往往導(dǎo)致最終的檢測結(jié)果偏差較大。

2 理論依據(jù)

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)TY/T 2001-2015《國民體質(zhì)測試器材 通用要求》、GB/T 19851.12-2005《中小學(xué)體育器材和場地 第12部分：學(xué)生體質(zhì)健康測試器材》中對(duì)開關(guān)原理運(yùn)動(dòng)類體質(zhì)測試器材規(guī)定的可靠性能（耐久性能）測試方法及要求如下。

（1）反應(yīng)時(shí)等基于開關(guān)原理進(jìn)行測試的器材，以3～5次/s的速率按動(dòng)開關(guān)，使其從起始位置到達(dá)接通位置。

（2）縱跳、閉眼單腳站立等基于開關(guān)原理且承受人體載荷的測試器材，在開關(guān)動(dòng)作方向上，應(yīng)施加1.25倍人體質(zhì)量的載荷，試驗(yàn)過程中無明顯沖擊載荷，接觸面直徑為300mm，使其從起始位置到接通位置，循環(huán)間隔應(yīng)大于等于5s。

（3）基于開關(guān)原理進(jìn)行測試器材（如：反應(yīng)時(shí)等）頻次不少于100，000次。

（4）基于開關(guān)原理且承受人體載荷的測試器材（如：縱跳、閉眼單腳站立等）頻次不少于50，000次。

（5）試驗(yàn)后，不應(yīng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性零部件的斷裂、開焊、損壞和影響測試器材使用的永久性變形等現(xiàn)象。

（6）不應(yīng)有運(yùn)行系統(tǒng)、操控其他及其傳遞信號(hào)的停頓、中斷、紊亂、失靈、失控等現(xiàn)象，測試器材的各系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。

3 設(shè)備設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

3.2 檢測設(shè)備工作原理

（1）通過直流電機(jī)和曲柄連桿結(jié)構(gòu)相結(jié)合，利用直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)曲柄連桿實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的循環(huán)加載。試驗(yàn)過程的頻率由調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（2）由于被測試樣的尺寸大小不一，且按鍵的位置分布各有不同，所以為了能對(duì)試樣的所有按鍵進(jìn)行測試，設(shè)備設(shè)計(jì)了XYZ三軸調(diào)節(jié)，將被測試樣平放在工作臺(tái)上，可以通過移動(dòng)按鈕按動(dòng)裝置，對(duì)樣品的任意一個(gè)按鍵進(jìn)行測試。

（3）測試過程由直流電機(jī)帶動(dòng)曲柄連桿，控制沖頭做垂直方向的循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)高頻按動(dòng)按鍵的測試需求。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（4）通過調(diào)壓器控制直流電機(jī)的電壓，可以控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制按壓按鍵的頻率，按壓次數(shù)和頻率通過高頻接近開關(guān)采集并傳輸至高速計(jì)數(shù)器和頻率表進(jìn)行顯示（如圖3所示）。

4 結(jié) 語

該檢測設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造滿足了相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求和測試需求，解決了自動(dòng)化測試替代人工測試的不便捷、不科學(xué)的技術(shù)問題，使體質(zhì)測試器材耐久性能的檢測工作更加高效，實(shí)現(xiàn)科學(xué)檢測、快速檢測一體化，進(jìn)而幫助生產(chǎn)企業(yè)有效控制質(zhì)量，提升體質(zhì)測試器材質(zhì)量監(jiān)管的效率和水平，為國民體質(zhì)測試器材的檢測工作提供了技術(shù)支撐和裝備保障。

參考文獻(xiàn)

TY/T 2001-2015，國民體質(zhì)測試器材 通用要求[S].

GB/T 19851.12-2005，中小學(xué)體育器材和場地 第12部分：[1] 學(xué)生體質(zhì)健康測試器材[S].