Kistler測(cè)力臺(tái)操作手冊(cè)

Kistler測(cè)力臺(tái)

操作手冊(cè)

目錄

目錄......................................................2

1.儀器的主要介經(jīng)........................................3

1.1儀器簡(jiǎn)介..........................................3

1.2儀器主要部件......................................4

1.2.1硬件設(shè)施........................................4

1.2.2硬件連接........................................5

1.2.3軟件設(shè)施.........................................7

2.儀器的基本操作說明....................................9

2.1啟動(dòng)程序..........................................9

2.2“Data”菜單......................................9

3.測(cè)試分析報(bào)告與數(shù)據(jù)分析...............................15

3.1測(cè)試結(jié)果圖表參數(shù)................................15

3.23DView...................................................................................17

3.3Statistics(F3).............................................................17

3.4原始數(shù)據(jù)輸出......................................18

4.校準(zhǔn).................................................19

5.附錄.................................................20

附錄1測(cè)力臺(tái)坐標(biāo)參數(shù)定義............................20

附錄2試驗(yàn)設(shè)計(jì)舉例...................................21

1.儀器的主要介紹

1.1儀器簡(jiǎn)介

圖1-1測(cè)力臺(tái)

KISTLER（奇石樂）公司是全球著名的測(cè)力臺(tái)生產(chǎn)商，于1969年生產(chǎn)了它的

第一個(gè)商業(yè)性的測(cè)力臺(tái)，它通過使用多個(gè)石英傳感器，能夠準(zhǔn)確測(cè)量出物體在X、

y、z三個(gè)方向的三維分力大小和力矩值。主要應(yīng)用于：運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)研究、步態(tài)

分析、運(yùn)動(dòng)（彈跳力、沖擊力和訓(xùn)練）、神經(jīng)學(xué)（平衡能力）、人體工程學(xué)、工業(yè)

（制鞋業(yè)、材料測(cè)試、安全性和負(fù)荷）等。

奇石樂測(cè)力板的高靈敏度和寬測(cè)量范圍使得同一塊測(cè)力板能以同樣的精度

測(cè)量大力和小力，其簡(jiǎn)單可靠的接口保證與其他運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)的長(zhǎng)期兼容性。

和精確、可靠測(cè)量地面反作用力一樣，奇石樂測(cè)力板利用反向動(dòng)力學(xué)為計(jì)算

力和扭矩提供基礎(chǔ)。測(cè)力板的高精度確保檢測(cè)出步態(tài)中的微小變化和非對(duì)稱性，

從而能夠幫助測(cè)試人員對(duì)受試者的行走、跑和跳時(shí)的步態(tài)提供正確的診斷和評(píng)

估。

同時(shí)能夠提供最高精度的平衡分析，人的平衡感是由復(fù)雜的控制系統(tǒng)決定

的，除了精確測(cè)量力，一些特殊設(shè)計(jì)的奇石樂測(cè)力板可進(jìn)行重心移動(dòng)的精確監(jiān)測(cè)

和疾病治療進(jìn)展或藥物的效果檢查。

奇石樂9281BA型測(cè)力板是專為步態(tài)和平衡分析而開發(fā)的，即使在大載荷下

也能測(cè)量力和振動(dòng)的微小變化，這些變化和神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)。

1.2儀器主要部件

1.2.1硬件設(shè)施

圖1-2測(cè)力臺(tái)（4塊）

圖1-4外部數(shù)據(jù)控制盒

圖1-5電腦一臺(tái)（測(cè)試、數(shù)據(jù)分析）

1.2.2硬件連接

圖1-6

四塊Kistler測(cè)力臺(tái)的數(shù)據(jù)線之間插于數(shù)據(jù)采集盒的紅圈標(biāo)注區(qū)域（圖1-6）,

順序E以小考慮，數(shù)據(jù)線連接好后叫以在軟件中沒置需要應(yīng)用的測(cè)力臺(tái)。

圖1-7

圖1-8

圖1-7顯示的是其中一個(gè)數(shù)據(jù)采集盒的數(shù)字端口的連線設(shè)置，圖1-8顯示的

是此連線與電腦連接的設(shè)置圖。此端口能將測(cè)力臺(tái)采集模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信

號(hào)。

圖1-9

圖1-10

圖L9和圖1-10顯示的另一個(gè)數(shù)據(jù)采集盒的連線設(shè)置情況，此數(shù)據(jù)采集盒

上有兩個(gè)接口PINS51-100和PINS1-50（圖1-9所示），在數(shù)據(jù)連接線上也用同樣

編號(hào)的兩根連接線（圖1-10所示）。編號(hào)對(duì)好，插入連接線即可。

圖1-11

圖1-11顯示的是數(shù)據(jù)連接線的另一端與電腦相連的接口（圖1-11紅圈處）,

將兩個(gè)編號(hào)（兩個(gè)編號(hào)不一樣）位置對(duì)好，插入連接線即可。

1.2.3軟件設(shè)施

BioWare-[RightFootFofwafdt.dat)一同E3

唆EfeView$&uplookWndowHdp-Itflx|

洌口I|I|倒隹回一十|BlDDl曾|柯

NUM

圖1-6Biowaresystem軟件界面

BioWare軟件是集生物力學(xué)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析為一體的軟件合成包，專為

動(dòng)力學(xué)和步態(tài)類研究而設(shè)計(jì)。它通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠展現(xiàn)出測(cè)力臺(tái)上力1勺三

維變化。BioWare能夠讓你快速的設(shè)置、采集和顯示GRF（地面支撐反作用力）

情況，其中包括時(shí)間、壓力中心、摩擦力和力的速度、加速度等。此系統(tǒng)能夠很

容易的與一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行同步設(shè)置。

2.儀器的基本操作說明

包括儀器硬件和軟件的基本操作方法，具體操作流程，以及操作儀器的注意

事項(xiàng)等等。

2.1啟動(dòng)程序

從電腦“開始”菜單的“程序”中找到Kistle「項(xiàng)，單擊下圖紅圈所示圖標(biāo)開

始啟動(dòng)測(cè)力臺(tái)測(cè)試軟件界面。

圖2-2

2.2“Data”菜單

步驟1.點(diǎn)擊主窗口下菜單欄“Data”下拉菜單（圖2-3所示），后點(diǎn)擊“Acquire

Trial”選項(xiàng)（圖2-4所示）進(jìn)入測(cè)試選項(xiàng)設(shè)置頁?；蛘咭部梢灾苯狱c(diǎn)圖2-3中紅

圈所示圖標(biāo)直接進(jìn)入設(shè)置界面。

圖2-3“Data”菜單

圖2-4"AcquireTrial”選項(xiàng)

步驟2.進(jìn)入“AcquireTrial”對(duì)話框界面，此界面包含一些已經(jīng)設(shè)置的基本

信息。

（1）uSamplingInformationn下有兩個(gè)內(nèi)容，"Length”框設(shè)置測(cè)試的時(shí)間,

單位：s（秒），一般依據(jù)測(cè)試的內(nèi)容來設(shè)置時(shí)間的長(zhǎng)短；Rate框設(shè)置采集數(shù)據(jù)頻

率，基本設(shè)置范圍是200-1000,單位：Hz（赫茲），一般測(cè)試均設(shè)置成200Hz即

可。

（2）“Weight”：區(qū)域，為稱重選項(xiàng)，單位：kgo在每次測(cè)試之前，應(yīng)先對(duì)

受試者進(jìn)行稱重，在測(cè)力臺(tái)上沒有任何重量的情況下，單擊“Weight”按鈕（圖

2-6）,然后讓受試者站在測(cè)力臺(tái)上稱重，這樣才能夠后面的測(cè)試體重值位丁坐標(biāo)

零點(diǎn)。

圖2-5AcquiredData界面

1to8Weight--------------

二二一Wekh~~j^>

圖2-6稱重界面

(3)稱完體重后，讓受試者離開測(cè)力臺(tái)，點(diǎn)擊“Start”按鈕進(jìn)入測(cè)試帶機(jī)

狀態(tài)。點(diǎn)擊'0K'按鈕就開始測(cè)試，按照先前測(cè)試時(shí)間設(shè)置自動(dòng)停止測(cè)試，并

自動(dòng)保存到設(shè)定好的路徑下，一次測(cè)試到此結(jié)束。

1?????????????—???????????????、■

Cancel1Start(

圖2-7"start”按鈕

(4)“Setup”對(duì)話框，單擊此按鈕,進(jìn)入“Setup”設(shè)置界面(圖2-8),在

此界面可以設(shè)置觸發(fā)開始的方式、同步信號(hào)輸入/輸出方式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑和測(cè)

力臺(tái)設(shè)置等等。

AdvancedAcquisitionSetup?|x|

TriggerInputrAutoSaveOptions

(*riggeronaKegFOnF/Show^rapkfforeach'

「AboveaLevelPath\Filename:

jCAPrografnFiles\BidV/are

「BelowaLevel

F-Pretr^gering%fSamples

「AutomaticallySwitchCoordinate

「SAVDigitalRisingEdge

SystemDirection__________

「S/WDigital-ailingEdge「OversampleDataRate:[

「S/WDigitalHighLevel

riSA^CorrectforA/Dclockskew

「S/WDigital_owLevel

「DelayAfterTriggerTime(ms):|

「HardwareDigital

「BeepatStartofAcquisition

TriggerOutputFBeepatEndofAcquisition

「OutputActiveLow「ApplyAveragingFilterWindowSize:[

6OutputActiveHigh

VKeepOriginalDataSet

廠Show./唯bef碓-:ac澗前

DeviceSetup...IOK|Cancel

圖2-8"Setup”設(shè)置界面

圖2-9保存路徑

保存路徑設(shè)置如圖2-9所示，如果在“on”前打勾，將進(jìn)入自動(dòng)保存模式,

如果不打勾，需要每次手動(dòng)保存。

注意：保存路徑必須設(shè)置成英文路徑，否則不能進(jìn)行保存。

TriggerInpul

查JT而ge【onaK豆〉

「AboveaLevel

「BelowaLevel

Level:[o1

Channel:

「S/WDigitalRisingEdge

「SAVDigitalFallingEdge

「SAVDigitalHighLeve

「SA\/DigitalLowLevel

「HardwareDigital

圖2-10觸發(fā)設(shè)置界面

設(shè)置界面左上側(cè)為‘觸發(fā)'設(shè)置選項(xiàng)如圖2-10所示。圖中紅圈所示表示鍵

盤觸發(fā)，即測(cè)試時(shí)鍵盤點(diǎn)擊‘確認(rèn)’便開始記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。紅圈下方兩個(gè)選項(xiàng)分

別表示測(cè)力臺(tái)受到壓力時(shí)產(chǎn)生電壓值，高于或者低于設(shè)置值便開始采集，即當(dāng)點(diǎn)

擊'確認(rèn)'后，測(cè)力臺(tái)沒有開始采集數(shù)據(jù)，而是當(dāng)測(cè)力臺(tái)上受力時(shí)，達(dá)到設(shè)置的

閾值后，測(cè)力臺(tái)才開始采集數(shù)據(jù)。

TriggerOutput--------------------1

「OutputActiveLow

GOulputActiveHigh

圖2-11觸發(fā)信號(hào)輸出設(shè)置

設(shè)置界面左下側(cè)為觸發(fā)輸出界面設(shè)置（圖2-11）,測(cè)力臺(tái)的采集盒具有輸出

觸發(fā)裝置，輸出電頻可以設(shè)置為高或者低，該設(shè)置主要依據(jù)需要觸發(fā)信號(hào)的其他

測(cè)試系統(tǒng)所要求的高低電頻信號(hào)需求而定。當(dāng)采集盒外接觸發(fā)線時(shí)，測(cè)力臺(tái)開始

采集數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)觸發(fā)另一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，從而達(dá)到硬件上的同步采集功

圖2-12添加測(cè)力臺(tái)界面

在設(shè)置界面的左下角，有一個(gè)"DeviceSetup,按鈕如圖2-8所示，點(diǎn)擊后進(jìn)

入測(cè)力臺(tái)添加、移除選擇設(shè)置，這個(gè)設(shè)置主要用于有多個(gè)測(cè)量臺(tái)同機(jī)采集時(shí)，實(shí)

驗(yàn)設(shè)計(jì)僅需要其中一個(gè)或某些測(cè)力臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，而其他測(cè)力臺(tái)不需要或者不能進(jìn)

行測(cè)試時(shí)，把不需要的測(cè)力臺(tái)去除，添加可用的測(cè)力臺(tái)。

硬件設(shè)置界面主要分為上下兩個(gè)窗口，如圖2-12所示，上面窗口表示目前

已經(jīng)認(rèn)上的能夠進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的測(cè)力臺(tái)，下面窗口表示沒有被列入采集數(shù)據(jù)均測(cè)

力臺(tái)，點(diǎn)擊上面窗口中的測(cè)力臺(tái)名稱，然后用兩個(gè)窗口中間的兩個(gè)按鈕右側(cè)按鈕

1Removefromactive5表示移除。點(diǎn)擊下面窗口測(cè)力臺(tái)名稱后，點(diǎn)擊窗口中部左

側(cè)按鈕iAddtoActivehsf表示把選擇的測(cè)力臺(tái)添加如采集數(shù)據(jù)測(cè)力臺(tái)。然后按

‘ok'鍵保存設(shè)置

3.測(cè)試分析報(bào)告與數(shù)據(jù)分析

3.1測(cè)試結(jié)果圖表參數(shù)

當(dāng)測(cè)試結(jié)束后可以通過單擊“View”菜單下的“GraphSetup”選項(xiàng)，可以

根據(jù)自己的需要進(jìn)行圖表參數(shù)的設(shè)置。

GraphSetup

Show

Performoce

Giaph1|

Pla?e|A1PlaJesIndividudly二j^Axc|Atsolu?eTime▼|

-rR-COPAdvancedOptions

rVAxVUjeCOPCaredion

r廠AyVAutoCenterCOP

rFyf-AxvsAy「UseGlobalCoadnates

FZ

Frictrio8n

rFtlr8FX

rr8Fy

rFX1

rFEXFxy

r,2Moments

rVMx

rF21VMy

r「Mz

FZ2rT

FZ32Plotpomlson"(nolines)

F24

圖3-1圖表參數(shù)設(shè)置界面

圖表參數(shù)設(shè)置界面（圖3-1）,選擇左上側(cè)的“1、2、3、4、5”能夠讓圖表

根據(jù)你選擇的類型進(jìn)行五種類型的排列顯示。

單擊“ShowPerformance”圖標(biāo)，將彈出uPerformanceParameters"對(duì)話框,

里面包括加速度、速度、功率、沖量等參數(shù)，可以在“X、Y、Z、IRI”對(duì)應(yīng)位

置打鉤，來顯示每次測(cè)試在3個(gè)軸以及合力方向的測(cè)試結(jié)果。其中IRI代表的

是合力的方向（IRI=Vx2+r2+z2）o

現(xiàn)在舉一個(gè)例子，一次立定下蹲向上起跳的測(cè)試，圖3-3顯示的是一次測(cè)試

結(jié)果的不同參數(shù)圖表類型，即在Z方向（垂直方向）的力值等參數(shù)變化情況。

PerformanceParameteis

X

AccelerationF

Velocity「

DisplacementF

Powerr"

ImpluseF

Work廠

dF/dtI-

圖3-2參數(shù)（三個(gè)方向）選擇界面

力vs時(shí)間曲線重心位置VS時(shí)間曲線

功率VS時(shí)間曲線

速度VS時(shí)間曲線沖量VS時(shí)間曲線

圖3-3測(cè)試結(jié)果圖表類型

3.23DView

測(cè)試結(jié)果可以通過單擊“3DView”按鈕來顯示出三維立體的圖像。此圖像

彈出后，自動(dòng)播放整個(gè)的測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)變化情況。通過對(duì)Yaw和Pitch的操作

可以對(duì)3D圖像的仰角和傾斜度進(jìn)行調(diào)整，通過Thecameradistanceandheight

的調(diào)節(jié)，可以改變3D圖像的視角和遠(yuǎn)近等。

圖3-4測(cè)試結(jié)果3D顯示界面

3.3Statistics(F3)

基本的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可以在顯示圖像的界面，單擊F3或者在“Data”菜單下

選擇“Statistics”，來進(jìn)行簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，其中包括最大值、最小值、平均值

和標(biāo)準(zhǔn)差等，如圖3-6,

統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)內(nèi)容是指綠色線和紅色線之間的數(shù)據(jù)區(qū)域，綠線和紅線可以

通過鼠標(biāo)來移動(dòng)，從而改變統(tǒng)計(jì)分析時(shí)的起始時(shí)間和終止時(shí)間，如圖3-5。統(tǒng)計(jì)

分析對(duì)話框里面的內(nèi)容會(huì)隨著起始時(shí)間和終止時(shí)間的改變而隨時(shí)變化。

統(tǒng)計(jì)對(duì)話框的內(nèi)容可以單擊“Save”進(jìn)行保存，設(shè)置好File路徑，就可以把

統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)存成“.txt”格式的文本文件。

圖3-4統(tǒng)計(jì)分析對(duì)話框

E9EIE3

圖3-5綠線和紅線確定起始和終止時(shí)間

_nx

m

罌

40瑞0

10。0

鐲

圖3-6統(tǒng)計(jì)分析界面

3.4原始數(shù)據(jù)輸出

在“File”的下拉菜單中單擊"SaveAs(Export)”，此次操作將軟件界面上

顯示的圖表存成數(shù)據(jù)文件，一般可以存成“.dat”和“.txt”文件。

“.dat”文件一般用測(cè)力臺(tái)的軟件打開進(jìn)行測(cè)試結(jié)果的調(diào)整和對(duì)比。

“.txt”文件一般用Excel打開，可進(jìn)行比較復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

4.校準(zhǔn)

儀器的初始設(shè)置參數(shù)，在說明書上，只需在第一次使用前將每個(gè)測(cè)力臺(tái)各個(gè)

通道的參數(shù)設(shè)置好后，以后測(cè)試中不需要對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

如果儀器在使用一段時(shí)間之后測(cè)出來的力值有所偏差，需要與廠家工程師進(jìn)

行聯(lián)系咨詢。

5.附錄

附錄1測(cè)力臺(tái)坐標(biāo)參數(shù)定義

V

,az

八0

圖5-1測(cè)力臺(tái)坐標(biāo)系統(tǒng)

參數(shù)計(jì)算公式描述

Fx=fxl2+fx34左右方向力

Fy-fyl4+fy23前后方1可力

Fz=fzl+fz2+fz3+fz4垂直方向力

1Fz|=sqrt(Fx2+Fy~2+Fz2)合力

Mx=b*(fzl+fz2-fz3-fz4)測(cè)力臺(tái)圍繞X軸力矩

My=a*(-fz1+fz2+fz3-fz4)測(cè)力臺(tái)圍繞Y軸力矩

Mx'=b*(fzl+fz2-fz3-fz4)+Fy*azO校正后的Mx

My'=a*(-fzl+fz2+fz3-fz4)+fx*azO校正后的My

對(duì)于Z軸平板的力

Mz=b*(-fzl2+fx34)+a*(fy14-fy23)

矩

Tz=Mz-Fy*ax+Fx*ay垂直轉(zhuǎn)矩

COFx=Fx/FzX方向摩擦系數(shù)

COFy=Fy/Fzy方向摩擦系數(shù)

1COExy|=sqrt(C0Fx〃2+C0F/2)合力方向的摩擦系數(shù)

=(Fx*azO-My)/Fz壓力作用點(diǎn)在X軸的

ax

二-My'/Fz坐標(biāo)

二(Fy*azO+Mx)/Fz壓力作用點(diǎn)在Y軸的

ay

二-Mx'/Fz坐標(biāo)