基于恒功率健身車的心肺耐力測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、心肺耐力表征人體持續(xù)身體活動的能力，其體現(xiàn)人體在一定運動強度下的心肺功能能力，被認為是健康體適能評價指標體系中最重要的指標之一。對于大眾人群而言，一個好的心肺耐力水平可以大大預防很多疾病的發(fā)生。而傳統(tǒng)的心肺耐力檢測設備由于其專業(yè)性高，風險性大以及其高昂的價格等因素，使得其很難向大眾普及，從而導致當前關(guān)于大眾健康領(lǐng)域心肺耐力的研究及其普及程度仍無法滿足迫切的應用需求。因此，本文開展了基于恒功率健身車的心肺耐力評估系統(tǒng)的研究，主要工作內(nèi)容包

2、括:
　　(1)智能化恒功率健身車的硬件設計。基于傳統(tǒng)健身車的機架改造，使用繞匝線圈代替磁鐵，設計了一種新型的磁阻發(fā)生裝置，通過PWM原理實現(xiàn)對健身車磁阻的快速調(diào)節(jié);健身車的速度、壓力等信號值的采集;測試者心率采集;有線及無線數(shù)據(jù)通信設計。
　　(2)智能化恒功率健身車的軟件設計。軟件設計包括下位機軟件和上位機軟件，其中下位機軟件主要包括功率的計算與恒定功率控制，上位機軟件包括用戶的信息管理，常規(guī)鍛煉與心肺耐力測試，心率與運

3、動數(shù)據(jù)的顯示，測試報告顯示與上傳以及良好的人機交互，下位機與上位機間的通信協(xié)議設計。
　　(3)基于恒功率健身車的心肺耐力測試方案及其準確性驗證。最大攝氧量(VO2max)的值是評判心肺耐力好壞的標準指標，最大攝氧量的測量方法分為直接測量法和間接測量法，其中直接測量法由于其測量設備昂貴、測量過程復雜、測試風險高而難以在大眾人群中普及，因此本文選擇了兩種常用的間接測量法—YMCA法和Fox法，基于恒功率健身車的測試平臺，依據(jù)這兩種測

4、試方法，計算出測試者一定時間，一定運動強度下的心率值，并根據(jù)相應的公式來預測測試者的最大攝氧量值，同時依據(jù)該值來評估測試者的心肺耐力狀況，為了驗證本設備在這兩種測試方案下測試結(jié)果的準確性，本文選取了心肺耐力測量金標準設備-MORNK功率車做實驗對比，經(jīng)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)兩設備測試結(jié)果相關(guān)性較高，表明了本文設計的基于恒功率健身車的心肺耐力評估系統(tǒng)具有較好的科學性和有效性;
　　本論文主要創(chuàng)新點包括:
　　1.設計和實現(xiàn)了一種新型的

5、健身車阻力調(diào)控方式，通過PWM原理調(diào)節(jié)輸出電壓，進而調(diào)節(jié)線圈磁場強度，實現(xiàn)阻力的快速調(diào)節(jié)，該阻力調(diào)控方式較傳統(tǒng)的阻尼式健身車阻力調(diào)控范圍更廣，調(diào)控精度更高，調(diào)控速度更快，為系統(tǒng)恒功率控制提供了先決條件。
　　2.實現(xiàn)了運動過程中的恒定功率輸出，使用PID控制原理，并依據(jù)上文所述的阻力調(diào)控方式，實時調(diào)節(jié)阻力的大小使系統(tǒng)輸出功率達到并保持所設定的目標功率，保障了心肺耐力測試中對測試設備恒功輸出的要求。
　　3.在設計和實現(xiàn)的恒功