一种武术散打电子护具的传感器和信号采集处理系统的制作方法

本发明涉及数据处理技术，具体涉及一种武术散打电子护具的传感器和信号采集处理系统。

背景技术：

在现代信息化数据时代下，信号传输已经日趋成熟，但是相对于武术领域，则没有利用传感器来进行信号传输处理的先例，由于跆拳道以及散打比赛在评判过程中的一点失误很有可能对比赛结果造成很大的偏差，仅靠裁判不足以保证比赛的公平、公开、公正。

在2015年西安邮电大学的硕士研究生论文所提到的散打电子护具的设计与研究一文中，采用了信息采集、传输及处理系统；但是其系统中，感应打击力度的传感器不够敏感，检测范围不够完整，且传感器易弯折、变形，导致感应灵敏度进一步下降；信号的传输速度慢，无法适用于节奏较快的散打比赛，未对所传输的信号进行筛选判定，容易使信号传输出现错误，造成误判；同时，信号的集中处理也不够完善，容易造成信号干扰，使信号的传输紊乱，造成最终传输到终端机进行数据处理的信号出现交叉干扰。

技术实现要素：

基于此，针对上述问题，有必要提出一种武术散打电子护具的传感器和信号采集处理系统，其传感器全面覆盖在护具内表面，使得传感器能够全方位清晰的感应压力信号，不容易出现误判；在传感器中加入银纳米膜层，使电阻率降低，有利于整套电子护具电压的降低；在缓冲层与压电薄膜层的真空填充层，可使因压力发生形变的传感器快速复原，使得传感器不会因为长期使用而降低灵敏度；而整个信号采集处理系统中，对转换后的数字信号进行判定，筛选出不符合规定的信号，减少了误判的发生概率；同时，数据集中器通过多个端口将不同频率的信号集中处理，避免了信号的干扰，使信号最终能传输到终端处理模块进行数据处理。

本发明提供一种武术散打电子护具的传感器，其技术方案如下：

一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层，所述压电薄膜层的内部夹设有两片压力感应膜片，两片所述的压力感应膜片之间还设有降低电阻率的银纳米膜层；所述压电薄膜层的上下两面均设置有缓冲层，所述的缓冲层与压电薄膜层之间设有0.25-0.5mm的真空填充层，所述缓冲层远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层的柔性屏蔽层。

在本技术方案中，使传感器芯片全方位覆盖的护具内表面，利用压力原理将感应到的打击力转化为电信号，实现在武术散打竞赛中通过感应信号来自动计分的功能，不易产生误判；其中的压电薄膜层能有效感应并转化信号，感应灵敏度高；且缓冲层能有效缓冲力量，保护压电薄膜层；柔性屏蔽层能屏蔽信号并包裹保护整个传感器，避免信号出现干扰，造成传输紊乱；再在缓冲层与压电薄膜层之间加设真空填充层，使因重击产生形变的传感器能快速无损伤的复原，提高传感器的使用寿命，保持较高的感应灵敏度。

作为上述方案的进一步优化，所述压电薄膜层的正极和负极分别连接有金属导线，所述的压力感应膜片通过金属导线连接信号处理模块。目的是通过金属导线作为介质，将经由压力感应膜片转化成的电信号传输至后续的信号处理模块，后续处理模块由单片机控制，再将该电信号数模转化为数字信号，实现了信号的传输，有效获取了因打击护具而产生的信号，并记录保存。

作为上述方案的进一步优化，所述压电薄膜层的厚度为0.2-0.5mm，所述缓冲层的厚度为0.7-1.2mm，所述柔性屏蔽层的厚度为0.1-0.3mm。目的是

作为上述方案的更进一步优化，所述的柔性屏蔽层为高强度塑料薄膜材质。目的是既实现了信号屏蔽的功能，又使得该柔性屏蔽层可弯曲、变形。

本发明还提供一种武术散打电子护具的信号采集处理系统，其技术方案如下：

一种武术散打电子护具的信号采集处理系统，包括传感器模块、电路调理模块、数模转换模块、信号判定模块、无线发射模块和无线接收模块，其中：

传感器模块，用于接收外接压力，将压力极化产生微弱电流形成打击力信号，并传输该打击力信号至各自对应的电路调理模块；

电路调理模块，用于将采集后的打击力信号进行初步处理形成模拟信号，并将处理后所形成的模拟信号传输至数模转换模块；

数模转换模块，用于收集多路模拟信号，并将该模拟信号经过数模转换形成数字信号；

信号判定模块，用于判定数模转换后的数字信号，如果频率低于429.00mhz,则拦截下该数字信号；如果频率高于434.90mhz,则拦截下该数字信号；如果频率在429.00-434.90mhz之间,则将该数字信号传输至无线发射模块；

无线发射模块，用于经过信号判定后的数字信号配置在不同频率的载频，并传输至无线接收模块；

无线接收模块，用于根据不同的频率接收相应的数字信号，并进行自动对码以及校验。

在本技术方案中，传感器模块接收打击力信号，再由调理电路转换成电信号传输到arm处理模块进行数模转换，形成数字信号，数字信号再经过判定频率是否合格，合格的数字信号无线传输到接收模块处进行校验；实现了对数据信号进行传输，使武术散打比赛能通过感应打击力度自动记录得分情况，降低裁判对比赛的影响，不易出现误判现象，保证了武术散打比赛的公平性、公正性及客观性；同时加快了比赛的节奏，间接提高了选手散打动作技术的要求。

作为上述方案的进一步优化，该数据信号处理系统还包括数据集中模块，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包。由于有多路数据信号，并且终端处理模块没有那么多端口同时接收不同的数据，所以提供数据集中器对不同频率的数据信号进行集中处理后，再统一按照传输协议打包传输到下一级模块；提高了信号传输和处理的速度，且数据不易损坏、掉包，保证了数据传输的可靠性。

作为上述方案的进一步优化，该数据信号处理系统还包括终端处理模块，用于接收格式转换后按照预设定的传输协议传输的数据包，并对数据包进行解压、图形显示以及界面显示操作。目的是对传输到终端处理模块的数据进行具体的处理，最终得出分数和图形结果，实现武术散打比赛自动计分的功能。

作为上述方案的进一步优化，所述的数据集中模块包括串口转换子模块，用于对将要按照预设定的传输协议打包传输至终端处理模块的数据，在其传输前，进行进一步的格式转换。由于经数据集中模块处理后的数据，因格式问题不能直接传输到终端处理模块，故需采用串口转换子模块对数据集中模块处理后的数据进行格式转换，再通过usb接口连接到终端处理模块，实现数据传输。

作为上述方案的更进一步优化，该数据信号处理系统还包括信号存储模块，用于储存经信号判定模块判定后的数字信号，根据频率分别储存在不同的寄存器内，并将储存在不同寄存器的数字信号通过i/o模块端口分别传输至无线传输模块。目的是将不同频率的信号分类储存，方便无线传输到下一级模块，同时方便数据信号的管理，使数据信号不会出现交叉干扰。

作为上述方案的更进一步优化，该数据信号处理系统还包括边裁数据传输模块，用于将边裁判员通过手柄操作后产生的数据经i/o模块端口传输至数据集中模块。边裁员采用手柄人为打分，通过i/o端传输数据，可有效的分辨无线传输的数据和i/o端传输的数据，用于最后计算比赛分数。

本发明的有益效果是：

1、该传感器全面覆盖在护具内表面，使得传感器能够全方位清晰的感应压力信号，不容易出现误判，且不易发生弯折，使其感应灵敏度始终保持在一个较高的水准上。

2、在压力感应膜片中加入银纳米膜层，使电阻率降低，有利于整套电子护具电压的降低。

3、在缓冲层与压电薄膜层之间设置真空填充层，使因压力发生形变的传感器能快速复原，使得传感器不会因为长期使用而降低灵敏度。

4、柔性屏蔽层采用高强度塑料薄膜材质，既实现了信号屏蔽的功能，又使得该柔性屏蔽层可弯曲、变形。

5、保证了比赛的公正性、客观性，及时、客观的反应运动员的得分情况，从而避免了一些职业道德低下的裁判员的恶意操控比赛胜败的不良情况发生，从而最大程度上保证了散打比赛的公平、公正性；同时也不会因选手的名气或者选手的背景而出现故意偏判、误判，从而保证了任何一名运动员都能在比赛中得到公平对待。

6、提高了散打动作技术的要求，由于传感器的设计，使得运动员只有击打到头、胸腹部和大腿的几个有效部位，并且要达到一定的力度电子护具才会有所感应，这也就变相要求运动员在平时的训练中，必须要加强动作的精准度以及提高动作击打的力量，从而提高了竞技水平。

7、数据信号传输中，对信号进行判定，筛选不符合规定的，进一步提高了判罚的精准度，减少了误判发生的概率。

附图说明

图1是本发明实施例所述武术散打电子护具的信号采集处理系统的原理框图；

图2是本发明实施例所述武术散打电子护具的传感器的结构示意图；

图3是本发明实施例所述压电薄膜层的结构示意图；

图4为本发明实施例21所述动态冲击力标定器的结构示意图；

图5是本发明实施例22所述数据集中器的原理框图；

图6是本发明实施例22所述数据集中器传输方法的流程图。

附图标记说明：

10-压电薄膜层；101-压力感应膜片；102-银纳米膜层；20-缓冲层；30-真空填充层；40-柔性屏蔽层；50-金属导线；s10-传感器模块；s20-电路调理模块；s30a-数模转换模块；s30b-信号判定模块；s40-信号存储模块；s50a-无线发射模块；s50b-无线接收模块；s60-边裁数据传输模块；s70-数据集中模块；s701-串口转换子模块；s80-终端处理模块；b10-真空室；b11-真空室底座；b12-真空室套筒；b13-真空室顶盖；b20-标定器支撑筒；b21-冲击杆；b22-弹簧；b23-弹簧座；b24-校准座；b25-冲击施力板；b26-永磁体；b27-标定物固定装置；b30-电磁铁；b31-驱动装置；g10-i/o模块；g20-无线数传模块；g201-第一无线模块接收端；g202-第二无线模块接收端；g203-第三无线模块接收端；g204-调理电路；g30-arm处理模块；g301-fpga芯片；g40-安全检测模块；g50-串口转换芯片；g60-usb接口；g70-电源模块；g701-电源输入接口；g702-acdc模块；g703-稳压器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.25mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

实施例2

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.5mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

实施例3

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.3mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

在上述实施例中，使传感器芯片全方位覆盖的护具内表面，利用压力原理将感应到的打击力转化为电信号，实现在武术散打竞赛中通过感应信号来自动计分的功能，不易产生误判；其中的压电薄膜层10能有效感应并转化信号，感应灵敏度高；且缓冲层20能有效缓冲力量，保护压电薄膜层10；柔性屏蔽层40能屏蔽信号并包裹保护整个传感器，避免信号出现干扰，造成传输紊乱；再在缓冲层20与压电薄膜层10之间加设真空填充层30，使因重击产生形变的传感器能快速无损伤的复原，提高传感器的使用寿命，保持较高的感应灵敏度。

实施例4

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.3mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

所述压电薄膜层10的正极和负极分别连接有金属导线50，所述的压力感应膜片101通过金属导线50连接信号处理模块。

实施例5

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.5mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

所述压电薄膜层10的厚度为0.2mm，所述缓冲层20的厚度为0.7mm，所述柔性屏蔽层40的厚度为0.1mm。

实施例6

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.25mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

所述压电薄膜层10的厚度为0.5mm，所述缓冲层20的厚度为1.2mm，所述柔性屏蔽层40的厚度为0.3mm。

实施例7

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.3mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

所述压电薄膜层10的厚度为0.3mm，所述缓冲层20的厚度为0.9mm，所述柔性屏蔽层40的厚度为0.2mm。

实施例8

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.3mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

所述压电薄膜层10的正极和负极分别连接有金属导线50，所述的压力感应膜片101通过金属导线50连接信号处理模块。

所述压电薄膜层10的厚度为0.3mm，所述缓冲层20的厚度为1.0mm，所述柔性屏蔽层40的厚度为0.2mm。

实施例9

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.5mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

所述的柔性屏蔽层40为高强度塑料薄膜材质。

实施例10

如图1和图2所示，一种武术散打电子护具的传感器，包括压电薄膜层10，所述压电薄膜层10的内部夹设有两片压力感应膜片101，两片所述的压力感应膜片101之间还设有降低电阻率的银纳米膜层102；所述压电薄膜层10的上下两面均设置有缓冲层20，所述的缓冲层20与压电薄膜层10之间设有0.25mm的真空填充层30，所述缓冲层20远离压电薄膜层的外表面设置有包裹整个压电薄膜层10的柔性屏蔽层40。

所述压电薄膜层10的正极和负极分别连接有金属导线50，所述的压力感应膜片101通过金属导线50连接信号处理模块。

所述压电薄膜层10的厚度为0.5mm，所述缓冲层20的厚度为0.9mm，所述柔性屏蔽层40的厚度为0.3mm。

所述的柔性屏蔽层40为高强度塑料薄膜材质。

以上实施例中提出的一种武术散打电子护具的传感器，其采用压力感应膜片101，将压力转化为电信号传输；且在压力感应膜片101中加入银纳米膜层102，使电阻率降低，有利于整套电子护具电压的降低；在缓冲层20与压电薄膜层10的真空填充层30，可使因压力发生形变的传感器快速复原，使得传感器不会因为长期使用而降低灵敏度。

实施例11

本发明还提供一种武术散打电子护具的信号采集处理系统，包括传感器模块s10、电路调理模块s20、数模转换模块s30a、信号判定模块s30b、无线发射模块s50a和无线接收模块s50b，其中：

传感器模块s10，用于接收外接压力，将压力极化产生微弱电流形成打击力信号，并传输该打击力信号至各自对应的电路调理模块s20；

电路调理模块s20，用于将采集后的打击力信号进行初步处理形成模拟信号，并将处理后所形成的模拟信号传输至数模转换模块s30a；

数模转换模块s30a，用于收集多路模拟信号，并将该模拟信号经过数模转换形成数字信号；

信号判定模块s30b，用于判定数模转换后的数字信号，如果频率低于429.00mhz,则拦截下该数字信号；如果频率高于434.90mhz,则拦截下该数字信号；如果频率在429.00-434.90mhz之间,则将该数字信号传输至无线发射模块s50a；

无线发射模块s50a，用于经过信号判定后的数字信号配置在不同频率的载频，并传输至无线接收模块s50b；

无线接收模块s50b，用于根据不同的频率接收相应的数字信号，并进行自动对码以及校验。

实施例12

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括数据集中模块s70，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包。

实施例13

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括数据集中模块s70，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包。

该数据信号处理系统还包括终端处理模块s80，用于接收格式转换后按照预设定的传输协议传输的数据包，并对数据包进行解压、图形显示以及界面显示操作。

实施例14

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括数据集中模块s70，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包。

该数据信号处理系统还包括终端处理模块s80，用于接收格式转换后按照预设定的传输协议传输的数据包，并对数据包进行解压、图形显示以及界面显示操作。

所述的数据集中模块s70包括串口转换子模块s701，用于对将要按照预设定的传输协议打包传输至终端处理模块s80的数据，在其传输前，进行进一步的格式转换。

实施例15

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括信号存储模块s40，用于储存经信号判定模块s30b判定后的数字信号，根据频率分别储存在不同的寄存器内，并将储存在不同寄存器的数字信号通过i/o模块g10端口分别传输至无线传输模块s50a。

实施例16

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括数据集中模块s70，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包。

该数据信号处理系统还包括终端处理模块s80，用于接收格式转换后按照预设定的传输协议传输的数据包，并对数据包进行解压、图形显示以及界面显示操作。

所述的数据集中模块s70包括串口转换子模块s701，用于对将要按照预设定的传输协议打包传输至终端处理模块s80的数据，在其传输前，进行进一步的格式转换。

该数据信号处理系统还包括信号存储模块s40，用于储存经信号判定模块s30b判定后的数字信号，根据频率分别储存在不同的寄存器内，并将储存在不同寄存器的数字信号通过i/o模块g10端口分别传输至无线传输模块s50a。

实施例17

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括边裁数据传输模块s60，用于将边裁判员通过手柄操作后产生的数据经i/o模块g10端口传输至数据集中模块s70。

实施例18

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括数据集中模块s70，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包并。

该数据信号处理系统还包括边裁数据传输模块s60，用于将边裁判员通过手柄操作后产生的数据经i/o模块g10端口传输至数据集中模块s70。

实施例19

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括数据集中模块s70，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包。

该数据信号处理系统还包括终端处理模块s80，用于接收格式转换后按照预设定的传输协议传输的数据包，并对数据包进行解压、图形显示以及界面显示操作。

所述的数据集中模块s70包括串口转换子模块s701，用于对将要按照预设定的传输协议打包传输至终端处理模块s80的数据，在其传输前，进行进一步的格式转换。

该数据信号处理系统还包括边裁数据传输模块s60，用于将边裁判员通过手柄操作后产生的数据经i/o模块g10端口传输至数据集中模块s70。

实施例20

本实施例在实施例11的基础上，

该数据信号处理系统还包括数据集中模块s70，用于将校验后的多路数据进行分析处理，将处理后的数据按照预设定的传输协议集中打包。

该数据信号处理系统还包括终端处理模块s80，用于接收格式转换后按照预设定的传输协议传输的数据包，并对数据包进行解压、图形显示以及界面显示操作。

所述的数据集中模块s70包括串口转换子模块s701，用于对将要按照预设定的传输协议打包传输至终端处理模块s80的数据，在其传输前，进行进一步的格式转换。

该数据信号处理系统还包括信号存储模块s40，用于储存经信号判定模块s30b判定后的数字信号，根据频率分别储存在不同的寄存器内，并将储存在不同寄存器的数字信号通过i/o模块g10端口分别传输至无线传输模块s50a。

该数据信号处理系统还包括边裁数据传输模块s60，用于将边裁判员通过手柄操作后产生的数据经i/o模块g10端口传输至数据集中模块s70。

实施例21

如图4所示，本发明的传感器基于一种动态冲击力标定器，该动态冲击力标定器包括真空室b10和设于真空室b10内的标定器支撑筒b20；所述真空室b10由真空室底座b11、真空室套筒b12和真空室顶盖b13组成，所述真空室套筒b12垂直设于真空室底座b11上，所述真空室顶盖b13设于真空室套筒b12的顶部；所述标定器支撑筒b20垂直设于真空室底座b11上，且标定器支撑筒b20设于真空室套筒b12内；所述标定器支撑筒b11内设有标定机构，该标定机构包括冲击杆b21、弹簧b22、弹簧座b23和校准座b24，所述弹簧座b23和校准座b24均通过螺纹可拆卸的设于标定器支撑筒b20上，所述弹簧座b23设于校准座b24的下方，且弹簧座b23和校准座b24均垂直于标定器支撑筒b20的轴心，所述弹簧座b23和校准座b24上设有相对应的供冲击杆b21穿过的通孔，所述冲击杆b21的底部设有冲击施力板b25，所述冲击施力板b25和弹簧座b23之间设有套设于冲击杆上的弹簧b22，所述冲击杆上b21设有长度刻度线；所述冲击杆b21的顶部设有永磁体b26，所述真空室b10的顶部设有与永磁体b26对应的电磁铁b30和驱动该电磁铁b30移动的驱动装置b31。

优选地，所述标定器支撑筒b20内还设有标定物固定装置b27，所述标定物固定装置b27设于冲击杆b21下方，且该标定物固定装置b27与冲击施力板b25对应，所述标定物固定装置b27包括环形钢片，所述环形钢片的外边缘设有与环形钢片垂直的柱状支撑部，所述柱状支撑部底部设有与柱状支撑部垂直的环形延伸部，所述标定物固定装置b27通过螺栓可拆卸的设于真空室底座b11上。

使用时，先将待标定物用标定物固定装置b27固定，然后调节弹簧座b23，使冲击施力板b25刚好和待标定物接触面不对待标定物施加压力，再调节校准座，使校准座b24的底面与冲击杆b21上的长度刻度线的零刻度线重合，即完成了调试和校对。

盖上真空室顶盖b13后，将真空室b10抽真空，避免空气阻力影响标定结果，尽量减少误差。

标定时，电磁铁b30通电产生磁力，吸引永磁体b26，启动驱动装置b31，将电磁铁b30上升，同时也提升永磁体b26和冲击杆b21，提升一定高度后，电磁铁b30断电失去磁力，永磁体b26被释放，冲击杆b21在弹簧b22的弹力作用下向下撞击待标定物，待标定物一般为各种压力传感器，通过冲击力和示波器待设备检测压力传感器的信号进行计算即可进行标定。

冲击力的计算采用如下公式进行计算：

其中，f表示冲击力；m为冲击杆的质量；g为重力加速度；h为冲击杆上拉的高度，可由长度刻度线读取；t为冲击力的有效作用时间，可由示波器待设备读取；g为弹簧材料的切变模量，根据材料的不同，切变模量也不同，可根据选用的材料进行查找；d为弹簧钢丝直径；d为弹簧直径，n为弹簧有效圈数。

优选地，所述标定器支撑筒b20由上支撑筒和下支撑筒可拆卸地组成，所述弹簧座b23设于下支撑筒上，所述校准座b24设于上支撑筒上。

使用可拆御的上支撑筒和下支撑筒组成标定器支撑筒b20，在需要调节弹簧座b23的时候，可将上支撑筒拆下，以方便调节。

优选地，所述真空室底座b11、弹簧座b23、冲击杆b21和冲击施力板b25均由钢性材料制成。

使用钢性材料可避免发生弹性形变产生误差。

优选地，所述真空室套筒b12和标定器支撑筒b20均由钢化玻璃制成。

钢化玻璃不仅强度好，而且方便观察冲击杆b21上的长度刻度线以读数，同时也方便观察标定过程，了解标定情况，避免发生不知情的问题导致标定错误。

优选地，所述弹簧座b23和校准座b24与冲击杆b21的连接处设有直线轴承。

使用直线轴承可尽量减少摩擦，使标定结果更准确。

优选地，所述驱动装置b31为导轨，该导轨垂直于真空室底座b11，所述电磁铁b30设于导轨上。

优选地，所述驱动装置b31为伺服电机，该伺服电机的输出轴垂直于冲击杆b21，所述伺服电机的输出轴上设有钢索盘，所述钢索盘上钢索的自由端连接电磁铁b30。

使用导轨和伺服电机控制，可减少人为因素的参与，使结果更准确，同时也更适合真空室b10的结构设定。

实施例22

本发明的数据集中模块s70，包括采集边裁判员手柄传输信号的i/o模块g10、采集主裁判手柄和电子护具上传感器无线传输信号的无线数传模块g20、arm处理模块g30、安全检测模块g40、串口转换芯片g50和usb接口g60，所述i/o模块g10的信号输出端连接arm处理模块g30的第一信号输入端；所述的无线数传模块g20包括第一无线模块接收端g201、第二无线模块接收端g202、第三无线模块接收端g203和调理电路g204，所述第一无线模块接收端g201的信号输出端连接调理电路g204的第一信号输入端，所述第二无线模块接收端g202的信号输出端连接调理电路g204的第二信号输入端，所述第三无线模块接收端g203的信号输出端连接调理电路g204的第三信号输入端，所述调理电路g204的信号输出端连接arm处理模块g30的第二信号输入端；所述arm处理模块g30的信号输出端连接安全检测模块g40的信号输入端，所述安全检测模块g40的信号输出端连接串口转换芯片g50的信号输入端，所述串口转换芯片g50的信号输出端连接usb接口g60的信号输入端。

由于在数据传输中，终端处理模块没有足够多的接口来依次采集多路数据，且可供用户自行使用的，没有那么大的缓存区或足够多的中断源，所以需要数据集中模块s70整合采集数据，作进一步优化处理，再将数据传输给终端处理模块；i/o模块g10接收来自边裁判员手柄传输的信号，无线数传模块g20的第一无线模块接收端g201、第二无线模块接收端g202和第三无线模块接收端g203分别接收主裁判手柄和两个电子护具上传感器无线传输的信号，再经调理电路g204后，连接到arm处理模块g30进行数据整合处理，并由安全检测模块g40对传输到arm处理模块g30的数据进行检测，最后通过串口转换芯片g50再次转换数据的输出格式，使数据由usb接口g60进入终端处理模块；完成了对数据从采集到集中整合，再传输到终端处理模块的整个过程，实现了数据的传输；采用arm处理模块g30，可靠性及实时性大大增强，抗干扰能力强；同时连接有安全检测模块g40，对多路数据的传输进行保护，防止数据丢失或损坏。

在一个优选地实施例中，本发明的数据集中模块s70还包括电源模块g70，所述的电源模块包括电源输入接口g701、acdc模块g702和稳压器g703，所述的电源输入接口g701为220v交流电，且电源输入接口g701的信号输出端连接acdc模块g702的信号输入端，所述acdc模块g702的信号输出端连接稳压器g703的信号输入端，所述稳压器g703的信号输出端连接i/o模块g10的信号输入端。

电源直接接入220v市电，经由acdc模块g702将电压降到12v，再通过稳压器g703对电路进行调节，使电压稳定；最终，连接至i/o模块g10，由各自的跳线接口进行分配使用；实现了降低电压的功能，保证了电压的稳定，使i/o模块g10端能接收来自边裁判员手柄所传输的信号。

在进一步优选地实施例中，所述的稳压器g703为单通道线性稳压器tps76950。目的是其工作稳定、性价比高，既能对电路进行有效的调节，又节约了成本，且其具有超低功耗、低压降的性能。

在更进一步优选地实施例中，所述arm处理模块g30通过并行总线还连接有fpga芯片g301，所述fpga芯片g301的信号输出端连接arm处理模块g30的第三信号输入端。

fpga芯片g301提供与arm总线协议一致的接口，使fpga芯片g301与arm处理模块g30的并行总线连接，实现arm和fpga之间的通信；且实现了对硬件进行编程扩展。

作为本发明所提到的数据集中模块的传输方法，包括以下步骤：

a、接收不同频率的多路数据信号，并根据不同的频率将数据信号分别储存至相应频载的接收端内，转换为数据帧；

b、将转换后的多个数据帧集中储存至数据集中模块的判定区内，且其状态按预设定的传输协议设置为待判定状态；

c、判断判定区内的单一数据帧大小是否高于25帧，如果高于，则筛选出高于25帧类型的数据帧，并移除出判定区；如果不高于，则打包不高于25帧类型的数据帧，形成第一数据包，并移送至缓冲区，状态变更为待发送状态；

d、判断缓冲区内是否存在处于待发送状态的其他数据包，若存在，则将缓冲区内所有处于待发送状态的数据包一并发送至终端处理模块；若不存在，则发送第一数据包。

数据信号由于频率不同，不能同时接收，需分别储存至相应频载的接收端内，转换为数据帧，再判定数据帧，将符合预设定帧数的数据帧打包形成数据包，再统一传输到终端处理模块进行数据处理；使在传输过程中降低网络时延的同时提高网络负载量，保证了数据传输的可靠性；而且对数据包进行判定、校验并转换格式，使数据能正常的传输到终端处理模块，同时提高了数据传输的稳定性，减小了数据误差的可能性。

作为上述方案的进一步优化，所述步骤b具体包括以下步骤：

判断判定区内是否存在处于待判定状态的其他数据帧，如果存在，则优先对判定区内的其他数据帧进行判定操作；如果不存在，则对刚进入判定区的数据帧进行判定操作。

作为上述方案的进一步优化，所述步骤d具体包括以下步骤：

在所有待发送状态的数据包发送至终端处理模块之前，对所有待发送状态的数据包进行格式转换，并将转换完成后的所有数据包按照每次一个数据包的形式传输至终端处理模块。目的是由于终端处理模块没有足够多的接口来依次采集多路数据，所以对数据包进行格式转换，集中为一个接口传输到终端处理模块，保证数据能完整传输到终端处理模块，不至于掉包。

作为上述方案的更进一步优化，第一数据包内至少有一个完整的数据，且第一数据包的大小为208字节，其中包括1字节的目的地址、1字节的功能码、1字节的运动员编码、1字节的数据包数时间高位、1字节的数据包数时间地位、1字节的数据位置信息、200字节的数据位以及2字节的数据校验位。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。