Kistler测力台操作手册

Kistler测力台操作手册PAGEPAGE2Kistler测力台操作手册目录目录 21.仪器的主要介绍 31.1仪器简介 31.2仪器主要部件 41.2.1硬件设施 41.2.2硬件连接 51.2.3软件设施 72.仪器的基本操作说明 92.1启动程序 92.2“Data”菜单 93.测试分析报告与数据分析 153.1测试结果图表参数 153.23DView 173.3Statistics（F3） 173.4原始数据输出 184.校准 195.附录 20附录1测力台坐标参数定义 20附录2试验设计举例 21

1.仪器的主要介绍1.1仪器简介图1-1测力台KISTLER（奇石乐）公司是全球著名的测力台生产商，于1969年生产了它的第一个商业性的测力台，它通过使用多个石英传感器，能够准确测量出物体在x、y、z三个方向的三维分力大小和力矩值。主要应用于：运动生物力学研究、步态分析、运动（弹跳力、冲击力和训练）、神经学（平衡能力）、人体工程学、工业（制鞋业、材料测试、安全性和负荷）等。奇石乐测力板的高灵敏度和宽测量范围使得同一块测力板能以同样的精度测量大力和小力，其简单可靠的接口保证与其他运动分析系统的长期兼容性。和精确、可靠测量地面反作用力一样，奇石乐测力板利用反向动力学为计算力和扭矩提供基础。测力板的高精度确保检测出步态中的微小变化和非对称性，从而能够帮助测试人员对受试者的行走、跑和跳时的步态提供正确的诊断和评估。同时能够提供最高精度的平衡分析，人的平衡感是由复杂的控制系统决定的，除了精确测量力，一些特殊设计的奇石乐测力板可进行重心移动的精确监测和疾病治疗进展或药物的效果检查。奇石乐9281BA型测力板是专为步态和平衡分析而开发的，即使在大载荷下也能测量力和振动的微小变化，这些变化和神经肌肉运动控制系统的状态有关。1.2仪器主要部件1.2.1硬件设施图1-2测力台（4块）图1-3数据连接线图1-4外部数据控制盒图1-5电脑一台（测试、数据分析）1.2.2硬件连接图1-6四块Kistler测力台的数据线之间插于数据采集盒的红圈标注区域（图1-6），顺序可以不考虑，数据线连接好后可以在软件中设置需要应用的测力台。图1-7图1-8图1-7显示的是其中一个数据采集盒的数字端口的连线设置，图1-8显示的是此连线与电脑连接的设置图。此端口能将测力台采集模拟信号转化成数字信号。图1-9图1-10图1-9和图1-10显示的另一个数据采集盒的连线设置情况，此数据采集盒上有两个接口PINS51-100和PINS1-50（图1-9所示），在数据连接线上也用同样编号的两根连接线（图1-10所示）。编号对好，插入连接线即可。图1-11图1-11显示的是数据连接线的另一端与电脑相连的接口（图1-11红圈处），将两个编号（两个编号不一样）位置对好，插入连接线即可。1.2.3软件设施图1-6Biowaresystem软件界面BioWare软件是集生物力学数据采集和数据分析为一体的软件合成包，专为动力学和步态类研究而设计。它通过现代计算机技术能够展现出测力台上力的三维变化。BioWare能够让你快速的设置、采集和显示GRF（地面支撑反作用力）情况，其中包括时间、压力中心、摩擦力和力的速度、加速度等。此系统能够很容易的与一个运动学系统进行同步设置。

2.仪器的基本操作说明包括仪器硬件和软件的基本操作方法，具体操作流程，以及操作仪器的注意事项等等。2.1启动程序从电脑“开始”菜单的“程序”中找到Kistler项，单击下图红圈所示图标开始启动测力台测试软件界面。图2-1启动程序图2-22.2“Data”菜单步骤1.点击主窗口下菜单栏“Data”下拉菜单（图2-3所示），后点击“AcquireTrial”选项（图2-4所示）进入测试选项设置页。或者也可以直接点图2-3中红圈所示图标直接进入设置界面。图2-3“Data”菜单图2-4“AcquireTrial”选项步骤2.进入“AcquireTrial”对话框界面，此界面包含一些已经设置的基本信息。（1）“SamplingInformation”下有两个内容，“Length”框设置测试的时间，单位：s（秒），一般依据测试的内容来设置时间的长短；Rate框设置采集数据频率，基本设置范围是200-1000，单位：Hz（赫兹），一般测试均设置成200Hz即可。（2）“Weight”：区域，为称重选项，单位：kg。在每次测试之前，应先对受试者进行称重，在测力台上没有任何重量的情况下，单击“Weight”按钮（图2-6），然后让受试者站在测力台上称重，这样才能够后面的测试体重值位于坐标零点。图2-5AcquiredData界面图2-6称重界面（3）称完体重后，让受试者离开测力台，点击“Start”按钮进入测试带机状态。点击‘OK’按钮就开始测试，按照先前测试时间设置自动停止测试，并自动保存到设定好的路径下，一次测试到此结束。图2-7“start”按钮（4）“Setup”对话框，单击此按钮，进入“Setup”设置界面（图2-8），在此界面可以设置触发开始的方式、同步信号输入/输出方式、数据存储路径和测力台设置等等。图2-8“Setup”设置界面图2-9保存路径保存路径设置如图2-9所示，如果在“on”前打勾，将进入自动保存模式，如果不打勾，需要每次手动保存。注意：保存路径必须设置成英文路径，否则不能进行保存。图2-10触发设置界面设置界面左上侧为‘触发’设置选项如图2-10所示。图中红圈所示表示键盘触发，即测试时键盘点击‘确认’便开始记录测试数据。红圈下方两个选项分别表示测力台受到压力时产生电压值，高于或者低于设置值便开始采集，即当点击‘确认’后，测力台没有开始采集数据，而是当测力台上受力时，达到设置的阈值后，测力台才开始采集数据。图2-11触发信号输出设置设置界面左下侧为触发输出界面设置（图2-11），测力台的采集盒具有输出触发装置，输出电频可以设置为高或者低，该设置主要依据需要触发信号的其他测试系统所要求的高低电频信号需求而定。当采集盒外接触发线时，测力台开始采集数据时同时触发另一个系统进行采集数据，从而达到硬件上的同步采集功能。图2-12添加测力台界面在设置界面的左下角，有一个‘DeviceSetup’按钮如图2-8所示，点击后进入测力台添加、移除选择设置，这个设置主要用于有多个测量台同机采集时，实验设计仅需要其中一个或某些测力台进行测试，而其他测力台不需要或者不能进行测试时，把不需要的测力台去除，添加可用的测力台。硬件设置界面主要分为上下两个窗口，如图2-12所示，上面窗口表示目前已经认上的能够进行采集数据的测力台，下面窗口表示没有被列入采集数据的测力台，点击上面窗口中的测力台名称，然后用两个窗口中间的两个按钮右侧按钮‘Removefromactive’表示移除。点击下面窗口测力台名称后，点击窗口中部左侧按钮‘AddtoActivelist’表示把选择的测力台添加如采集数据测力台。然后按‘ok’键保存设置

3.测试分析报告与数据分析3.1测试结果图表参数当测试结束后可以通过单击“View”菜单下的“GraphSetup”选项，可以根据自己的需要进行图表参数的设置。

图3-1图表参数设置界面图表参数设置界面（图3-1），选择左上侧的“1、2、3、4、5”能够让图表根据你选择的类型进行五种类型的排列显示。单击“ShowPerformance”图标，将弹出“PerformanceParameters”对话框，里面包括加速度、速度、功率、冲量等参数，可以在“X、Y、Z、｜R｜”对应位置打钩，来显示每次测试在3个轴以及合力方向的测试结果。其中｜R｜代表的是合力的方向（｜R｜=）。现在举一个例子，一次立定下蹲向上起跳的测试，图3-3显示的是一次测试结果的不同参数图表类型，即在Z方向（垂直方向）的力值等参数变化情况。图3-2参数（三个方向）选择界面力vs时间曲线加速度vs时间曲线速度vs时间曲线重心位置vs时间曲线功率vs时间曲线冲量vs时间曲线图3-3测试结果图表类型3.23DView测试结果可以通过单击“3DView”按钮来显示出三维立体的图像。此图像弹出后，自动播放整个的测试结果的数据变化情况。通过对Yaw和Pitch的操作可以对3D图像的仰角和倾斜度进行调整，通过Thecameradistanceandheight的调节，可以改变3D图像的视角和远近等。图3-4测试结果3D显示界面3.3Statistics（F3）基本的统计学分析可以在显示图像的界面，单击F3或者在“Data”菜单下选择“Statistics”，来进行简单的统计学分析，其中包括最大值、最小值、平均值和标准差等，如图3-6。统计分析的数据内容是指绿色线和红色线之间的数据区域，绿线和红线可以通过鼠标来移动，从而改变统计分析时的起始时间和终止时间，如图3-5。统计分析对话框里面的内容会随着起始时间和终止时间的改变而随时变化。统计对话框的内容可以单击“Save”进行保存，设置好File路径，就可以把统计分析的数据存成“.txt”格式的文本文件。图3-4统计分析对话框图3-5绿线和红线确定起始和终止时间图3-6统计分析界面3.4原始数据输出在“File”的下拉菜单中单击“SaveAs（Export）”，此次操作将软件界面上显示的图表存成数据文件，一般可以存成“.dat”和“.txt”文件。“.dat”文件一般用测力台的软件打开进行测试结果的调整和对比。“.txt”文件一般用Excel打开，可进行比较复杂的统计学分析。

4.校准仪器的初始设置参数，在说明书上，只需在第一次使用前将每个测力台各个通道的参数设置好后，以后测试中不需要对仪器进行校准。如果仪器在使用一段时间之后测出来的力值有所偏差，需要与厂家工程师进行联系咨询。

5.附录附录1测力台坐标参数定义图5-1测力台坐标系统参数计算公式描述Fx=fx12+fx34左右方向力Fy=fy14+fy23前后方向力Fz=fz1+fz2+fz3+fz4垂直方向力｜Fz｜=sqrt（Fx^2+Fy^2+Fz^2）合力Mx=b*(fz1+fz2-fz3-fz4)测力台围绕X轴力矩My=a*(-fz1+fz2+fz3-fz4)测力台围绕Y轴力矩Mx´=b*(fz1+fz2-fz3-fz4)+Fy*az0校正后的MxMy´=a*(-fz1+fz2+fz3-fz4)+fx*az0校正后的MyMz=b*(-fz12+fx34)+a*(fy14-fy23)对于Z轴平板的力矩Tz=Mz-Fy*ax+Fx*ay垂直转矩COFx=Fx/Fzx方向摩擦系数COFy=Fy/Fzy方向摩擦系数｜COFxy｜=sqrt(COFx^2+COFy^2)合力方向的摩擦系数ax=(Fx*az0-My)/Fz=-My´/Fz压力作用点在X轴的坐标ay=(Fy*az0+Mx)/Fz=-Mx´/Fz压力作用点在Y轴的坐标附录2试验设计举例实验目的：测试青少年背不同重量（5kg、15kg、25kg）书包，在正常行走时，动力学和运动学各项指标的变化情况。实验仪器：kistler测力台（动力学）和vicon红外光点运动分析系统（运动学）。受试对象：1-6年级的小学生若干名。实验流程：1.受试者填写《受试者登记表》，记录受试者的年龄、性别、体重和身高等基本情况；2.在受试者的两肩、两髋、两膝、两外踝和两次第一跖趾贴上红外反光点（mark）；3.每个受试者每个重量测试3次，