淺析電子測距儀在體育運動中的應用

常 鵬

（西安航空職業技術學院，陜西 西安 710089）

0 引言

21世紀是信息化時代，是電子科技飛速發展的時代，隨著計算機技術的普及與應用，電子技術逐漸走進人們的生活，在近幾年的各地體育專業考試中，電子測試系統普遍應用于考試項目，由此也提高了考試的測試速度，及其成績的準確性。鑒于此，本文對電子測距儀的設計特點、測試優勢等進行探討，探索電子測試儀在體育運動項目的應用，從而為體育教學與訓練科研提供可靠的數據，提高教學與訓練的效率。

1 電子測距儀的類別

電子測距儀是新型的電子類測距儀器，現在已經有地理測量走向體育運動項目測距應用之中，電子測距儀因其用途、構造、測量原理等的不同，也有不同的測量分類，當前市場上的電子測距儀有：激光測距儀、手持測距儀、紅外測距儀、紅外線測距儀、超聲波測距儀、手持激光測距儀、手持式激光測距等，因其用途不同而有不同的測距儀，一般在體育運動中的測距儀為激光測距儀、紅外線測距儀，紅外線測距儀普遍被應用于投擲項目、跳遠項目，在近幾年的各省體育專業考試中也發揮著積極的作用。

2 電子測距儀的特點

電子測距儀在測量過程中，進行遠距離測量，在無反光板和反射率低的測量情況下，并能測量較遠的距離，并配備有有同步輸入端，可多個傳感器同步測量，從實踐中可以得出，它在測量的實踐中表現出測量范圍廣，響應時間短的優勢。另外，新的電子科技促進測試技術的發展，新興的電子測試儀 外形設計緊湊，易于操作安裝，可測量各種物體距離，增加濾光鏡可測高溫被測體，光也容易對準被測物體，盡管如此，但是紅外線電子測試儀還是表現出高效的效能極其準確的測試結果。

3 電子測距儀的原理

電子測距儀的工作原理是利用紅外線傳播時的不擴散原理，因為紅外線在穿越其它物質時折射率很小所以長距離的測距儀都會考慮紅外線 而紅外線的傳播是需要時間的 當紅外線從測距儀發出碰到反射物被反射回來被測距儀接受到 再根據紅外線從發出到被接受到的時間及紅外線的傳播速度就可以算出距離 紅外線測距儀的工作原理：利用高頻調制的紅外線在待測距離上往返產生的相位移推算出光束度越時間△t，從而根據D=C△t/2得到距離D。紅外線測距儀，是利用激光對目標的距離進行準確測定的儀器。激光紅外線測距儀在工作時向目標射出一束很細的激光，由光電元件接收目標反射的激光束，計時器測定激光束從發射到接收的時間，計算出從觀測者到目標的距離。激光紅外線測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準確，其誤差僅為其它光學紅外線測距儀的五分之一到數百分之一。比如紅外線測距儀在立定跳遠中的應用，它的原理就是為紅外發射電路的紅外發光管發出紅外光，經障礙物反射后，由紅外接收電路的光敏接收管接收前方物體反射光，據此判斷跳遠的距離。根據發射光的強弱可以判斷物體的距離，由于接收管接收的光強隨是隨反射物體的距離變化而變化的，因而，距離近則反射光強，距離遠則反射光弱。因為紅外線是介于可見光和微波之間的一種電磁波，因此，它不僅具有可見光直線傳播、反射、折射等特性，還具有微波的某些特性，如較強的穿透能力和能貫穿某些不透明物質等。紅外傳感器包括紅外發射器件和紅外接收器件。自然界的所有物體只要溫度高于絕對零度都會輻射紅外線，因而，紅外傳感器須具有更強的發射和接收能力。

4 電子測距儀的構造

電子測距儀主要由調制光發射單元、接收單元，測相單元、計數顯示單元、邏輯控制單元和電源變換器等部分組成，圖1所示為其組成框圖。其光源通常為砷化鎵（GaAs）半導體發光二極管（見圖2）。當有相當大的電流正向通過GaAs二極管的P—N結時，P—N結里就會發射出波長為O 72pm～o 94，刪的近紅外光，這是由于在摻雜的GaAs半導體中電子一空穴復合時，過剩的能量以光子形式放出而產生的。而且所射出的光強會隨著注入電流的變化而變化。因此將它作為測距儀的光源，便可以通過改變饋電電流的大小對射出的光強直接進行幅度調制，即這種半導體發光器件兼有“輻射”一“調制”雙重功能。用于接收調制光的紅外光電探測轉換器件通常為硅光敏二極管或雪崩式光敏二極管.這些器件具有“光電壓效應”。外來光照射到它的P—N結上時，由于光電能量轉換的效應能在P—N兩極產生一個電位差，其大小會隨入射光的強弱而變化，從而起到“退調制”的作用。

5 電子測距儀的測量方法與適用范圍

電子測距儀測量的方法：激光測距儀 具有直線性好，發散角小、能量集中等特點，當將激光用于測距時，通常按照測距的長度、以及測距原理分為不同的類型。從測量原理通常分為三種：脈沖法、相位法、三角法。不同的測量方法具有不同的適用領域。脈沖法（包括飛行時間法）由激光發生源發射一個激光脈沖，當激光脈沖遇到物體時反射到發生源。測量激光發射時刻到接收時刻之間的時間間隔，再除以光束，即可以計算出起點到目標距離；相位法由發射源發射連續脈沖波，通過計算發射波和接收波間相位差，從而計算距離；三角法由發射源發射一束激光，激光遇到目標物后反射到接收端。發射點，目標物，接收點構成一個三角形，通過測量三角形角度，可以測量出儀器到目標距離。

電子測距儀的適用范圍：相位法通常用于近距離測量，測量距離從幾十厘米到幾十米，測量精度通常可達毫米，測量時間比較長；三角法通常用于非常近距離測量，測量距離通常在幾十毫米，測量精度可以達到微米級，測量時間非常短；脈沖法通常用于遠距離大量程測量，測量距離從幾百米到幾公里，測量精度通常在厘米-分米，測量時間短。

在測量的具體操作過程中，工作中人員可以根據具體的情況進行測量，同時選用適合本次比賽的方法，減少電子測量的誤差，提高測試成績的準確定，并為學生的訓練及其考試提供正確真實的成績，并提高比賽與訓練的實效性。

6 電子測距儀在體育運動中的應用

6.1 電子測距儀應用于跳遠項目

跳遠測距儀是利用幾何光學透鏡成象原理，經科學合理的設計，實現了通過目鏡讀取3×4米的沙坑面積上跳遠落點距基準線的距離，克服了尺子丈量費時費力的缺點，是傳統裁判器械的改革，其測量誤差主要為讀數視覺誤差，該儀器無需人工設置光源及電源，調節系統簡單靈活，測量快速準確，設置安裝符合比賽規則，可廣泛應用于跳遠、三級跳遠成績的測量儀器造價低廉，生產工藝簡單，現在已經普遍被各類田徑比賽采用，這也大大的提高了比賽的工作效率，減少了因認為的操作帶來的比賽有失公正因素，維護比賽裁判的尊嚴性。同時，電子測距儀的普遍采用已經成為信息化時代的必然發展趨勢，測距儀的另一端與電腦線連接，直接把測試數據傳輸到電腦數據庫，也有利于進行成績排隊與資料存儲。特別是電子測距儀在高考體育專業測試中應用以后，減輕了考試壓力，并為考生即使了解自己的專業課成績提供便利，也提高了考試的嚴肅性、公平性、公正性。

6.2 電子測距儀應用于投擲項目

采用紅外激光測距單元，配合高精度的水平和垂直二維角度測量，以及專門配套的控制軟件，構成完整的投擲成績測量系統。在測量中瞄準測量點后成績由軟件根據測量參數自動算出，并自動進入投擲項目網絡終端和投擲項目顯示牌，考試比賽的效率極高。例如在推鉛球項目中考生用力把鉛球向前方擲去，感應器上面有個“電子眼”，鉛球一落地，這邊測分員拿著感應器往球印上一插，十多米開外的另一名工作人員就把激光儀對準“電子眼”。“嘟”的一聲，兩個儀器一對上眼，就可以測出距離，讀數立刻呈現旁邊電子顯示屏上。同時這些數據也傳輸到電腦里，并存儲在數據庫里。整個比賽考試的流程全部電腦與儀器操作，減少主觀因素，確保考試科學準確。

6.3 手持電子測距儀在體育運動中的應用

激光測距代替卷尺測量，它內置望遠鏡，適合遠距離及室外測量，內置垂直方向水平珠，提高垂直方向測量準確性，可給人們提供更快捷精確的數據，如今廣為運動在國際體育項目中。，有了它，運動員和教練可以對比賽準備得更充分，DISTO測程現在已達到100m，比投擲項目中得世界記錄長很多，作為一款高精度的測距儀，小巧便攜更令它可以廣泛應用于諸多領域，在基礎測量的基礎之上它的面積和體積等集成作用更令工作效率大大提升，現在也逐漸被普遍應用于體育運動之中。

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