一种网球拍网线弹力测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种网球拍网线弹力测量装置及测量方法，属于对网球拍质量测试的技术领域。
【背景技术】
[0002]目前喜欢网球运动的人越来越多，网球拍的选择是重要的一个环节，重的网球拍会使球员在挥拍时动作迟顿，太轻的网球拍则不易应付强球，也容易翻拍。一般的经验是:年青力壮的人适用网球拍的重量为320?330g，中老年人适用网球拍的重量为300?320g，网球拍的网线一般采用橡胶、麻线、动物毛(羊)、聚乙烯纤维，无论采用哪种网线，随着时间和使用频率的增加，网线的弹力都会随着材料的老化而逐渐减小，目前还没有规定弹力的大小确切指标，经常用的大约在53镑到60镑之间，也有个别用的比较高的达70镑的，一般而言都是凭运动员自己的感觉，决定网球拍是否可以继续使用。而本发明能快捷方便地测量出网球拍网线的弹力，从而给运动员一个标准，避免由于网球拍的弹力缓慢变小，影响运动员的成绩。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种网球拍网线弹力测量装置，该装置可以方便快捷的测量出网球拍网线的弹力，解决了现有技术中网球拍没有确切弹力大小指标的缺陷，避免由于网球拍的弹力缓慢变小而影响运动员成绩的问题。
[0004]本发明还提供了一种利用上述弹力测量装置的测量方法。
[0005 ]本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:
一种网球拍网线弹力测量装置，包括水平底座以及固定在底座上的竖直连接杆，底座的上表面设置有固定网球拍的固定装置，沿连接杆的方向设置有滑动直尺，连接杆的上方设置有两个上下放置的水平支撑板，两个支撑板上分别开设有圆孔，上下两个圆孔相对应且圆孔与固定在底座上的网球拍的中心也对应，上方支撑板的圆孔处设置有测距仪，测距仪与测试主机相连接。
[0006]根据本发明优选的，所述固定装置为两个以上的夹子或固定螺栓。
[0007]根据本发明优选的，所述两个支撑板均可上下移动，以调整合适的位置。
[0008]—种利用上述网球拍网线弹力测量装置的测量方法，包括步骤如下:
51、上下移动调整两个支撑板的位置，并用滑动直尺测量出上下两个支撑板之间的距离以及下方支撑板到底座的距离;将网球拍放置到底座上使其保持水平，并用固定装置将网球拍固定好；
52、将网球从下方支撑板的圆孔中自由落下，使网球做自由落体运动，网球落到网球拍的中心位置后向上反弹并上升至最高点；
53、用测距仪记录步骤S2整个过程，并实时将记录的数据传输至测试主机上，利用应用软件描绘出网球的运动轨迹，根据运动轨迹可直接测得网球反弹到最高点处距离网球拍的高度h的值；
S4、当网球落到网球拍上并反弹时，网球的动能完全转化为重力势能，根据重力势能公式:E=mgh，即可得到网球的动能，进一步得出网球拍的弹力大小。
[0009]再选取若干个不同的网球重复步骤SI至S4，求网球拍弹力大小的平均值。
[0010]所述步骤S4之前还包括步骤:在不考虑网球拍本身误差和形变、空气阻力以及摩擦力的情况下通过计算得出网球反弹到最高点处距离网球拍的高度h'的值，并将h和V做对比，若(h'-hVhf1。/。，则将该h值记录下来;否则，则检查网球拍网线弹力测量装置是否出现故障。
[0011]本发明的有益效果是:
1、本发明的测量装置可以方便快捷的测量出网球拍网线的弹力，解决了现有技术中网球拍没有确切弹力大小指标的缺陷，避免由于网球拍的弹力缓慢变小而影响运动员成绩的问题。
[0012]2、采用本发明的测量装置测量得到的弹力大小精度高，测量方法简单易操作。
【附图说明】
[0013]图1为本发明网球拍网线弹力测量装置的结构示意图。
[0014]图2为本发明的测试主机描绘出网球运动轨迹的示意图。
[0015]图中，1、固定装置，2、底座，3、连接杆，4、滑动直尺，5、支撑板，6、测距仪，7、数据线，8、网球，9、测试主机。
【具体实施方式】
[0016]为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
[0017]实施例1、
如图1所示，本发明的网球拍网线弹力测量装置，包括水平底座2以及固定在底座上的竖直连接杆3，底座2的上表面设置有固定网球拍的固定装置I，所述固定装置I为两个以上的夹子或固定螺栓，本实施例中优选为4个固定螺栓;沿连接杆3的方向设置有滑动直尺4，连接杆3的上方设置有两个上下放置且可上下移动的水平支撑板5，上下两个支撑板之间的距离以及下方支撑板到底座的距离由滑动直尺4测量出，两个支撑板5上分别开设有圆孔，上下两个圆孔相对应且圆孔与固定在底座上的网球拍的中心也对应，上方支撑板的圆孔处设置有测距仪6，测距仪6通过数据线7与测试主机9相连接，下方支撑板的圆孔作为网球开始自由下落的起始点，网球8从下方支撑板的圆孔做自由落体运动落到固定于底座I上的网球拍的中心位置，网球反弹并上升至一个最高点。
[0018]本装置的原理是:将试验网球的重力势能转化为动能，网球落到网球拍上后由于网球拍的弹力，又将动能转为重力势能的过程，从而得出网球拍的弹力。
[0019]实施例2、
一种利用实施例1所述测量装置的测量方法，包括步骤如下:
S1、上下移动调整两个支撑板5的位置，并用滑动直尺4测量出上下两个支撑板5之间的距离以及下方支撑板5到底座2的距离;将网球拍放置到底座2上使其保持水平，并用4个固定螺栓I将网球拍固定好。
[0020]S2、将网球8从下方支撑板5的圆孔中自由落下，使网球做自由落体运动，网球8落到网球拍的中心位置后向上反弹并上升至最高点。
[0021 ] S3、用测距仪6记录步骤S2整个过程，并实时将记录的数据传输至测试主机9上，本实施例所述测距仪6的采样频率为1Mbps，可以把网球的运动轨迹精确到10ns，能非常精确描绘出网球的运动轨迹，如图2所示，根据运动轨迹可直接测得网球反弹到最高点处距离网球拍的高度h的值，所述h值为实测值。
[0022]S4、在不考虑网球拍本身误差和形变、空气阻力以及空气阻力的情况下通过计算得出网球反弹到最高点处距离网球拍的高度h'的值，所述h'为理论值，并将h和h'做对比，若则将该h值记录下来;否则，则检查网球拍网线弹力测量装置是否出现故障。增加h和h'的差值校验，可以提高测量装置测量弹力的精度，确保弹力值准确。
[0023]所述h'的计算过程如下:
首先，设下方支撑板到网球拍的距离为H，所述H可由滑动直尺4或测距仪6测量出，忽略空气阻力，根据公式(I):
H = gti2/2(I)
可以计算出网球8开始自下落至落到网球拍时的时间t，忽略网球拍本身形变以及摩擦力，根据公式(2):
VI = gti(2)
其中:Vl为网球落在网球拍时的最大速度， g为重力加速度。
[0024]通过公式(2)可以计算出网球落在网球拍时的最大速度V1，忽略网球拍本身的误差和形变以及空气阻力，网球反弹出网球拍的速度值为V2=V1，方向相反，此时网球在重力加速度作用下，做减速运动，可通过公式(3)计算出，网球反弹上升的最大高度为V。
[0025]h/=(v2-gt2/2)t2(3)
其中:〖2为网球从网球拍反弹上升到最高点时的时间，可根据测距仪对网球的运动轨迹直接测出。
[0026]最终计算得出
[0027]S5、当网球落到网球拍上并反弹时，网球的动能完全转化为重力势能，根据重力势能公式:E=mgh，即可得到网球的动能，进一步得出网球拍的弹力大小。
[0028]上述步骤SI至S5是选取了一个网球的情况下计算出来的结果，为了提高测量精确度，再选取若干个不同的网球重复步骤SI至S5，求网球拍弹力大小的平均值。
[0029]以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种网球拍网线弹力测量装置，其特征在于:包括水平底座(2)以及固定在底座上的竖直连接杆(3)，底座(2)的上表面设置有固定网球拍的固定装置(1)，沿连接杆(3)的方向设置有滑动直尺(4)，连接杆(3)的上方设置有两个上下放置的水平支撑板(5)，两个支撑板(5)上分别开设有圆孔，上下两个圆孔相对应且圆孔与固定在底座上的网球拍的中心也对应，上方支撑板的圆孔处设置有测距仪(6)，测距仪(6)与测试主机(9)相连接。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述固定装置(I)为两个以上的夹子或固定螺栓。3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述两个支撑板(5)均可上下移动。4.利用权利要求1-3任一所述测量装置的测量方法，其特征在于:包括步骤如下: 51、上下移动调整两个支撑板(5)的位置，并用滑动直尺(4)测量出上下两个支撑板(5)之间的距离以及下方支撑板(5)到底座(2)的距离;将网球拍放置到底座(2)上使其保持水平，并用固定装置(I)将网球拍固定好； 52、将网球(8)从下方支撑板(5)的圆孔中自由落下，使网球做自由落体运动，网球(8)落到网球拍的中心位置后向上反弹并上升至最高点； 53、用测距仪(6)记录步骤S2整个过程，并实时将记录的数据传输至测试主机(9)上，利用应用软件描绘出网球的运动轨迹，根据运动轨迹可直接测得网球反弹到最高点处距离网球拍的高度h的值； 54、当网球落到网球拍上并反弹时，网球的动能完全转化为重力势能，根据重力势能公式:E=mgh，即可得到网球的动能，进一步得出网球拍的弹力大小。5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于:再选取若干个不同的网球重复步骤SI至S4，求网球拍弹力大小的平均值。6.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于:所述步骤S4之前还包括步骤:在不考虑网球拍本身误差和形变、空气阻力以及空气阻力的情况下通过计算得出网球反弹到最高点处距离网球拍的高度h丨的值，并将h和h丨做对比，若(h丨_h)/h< 10%，则将该h值记录下来；否则，则检查网球拍网线弹力测量装置是否出现故障。
【专利摘要】本发明的网球拍网线弹力测量装置，包括水平底座以及固定在底座上的竖直连接杆，底座的上表面设置有固定网球拍的固定装置，沿连接杆的方向设置有滑动直尺，连接杆的上方设置有两个上下放置的水平支撑板，两个支撑板上分别开设有圆孔，上下两个圆孔相对应且圆孔与固定在底座上的网球拍的中心也对应，上方支撑板的圆孔处设置有测距仪，测距仪与测试主机相连接。该装置可以方便快捷的测量出网球拍网线的弹力，解决了现有技术中网球拍没有确切弹力大小指标的缺陷，避免由于网球拍的弹力缓慢变小而影响运动员成绩的问题。
【IPC分类】A63B51/005
【公开号】CN105536217
【申请号】CN201610068505
【发明人】刘鲁君, 荣思军
【申请人】山东建筑大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月1日