高周波統合光学センサーは、金属製インデンターが履物の靴底に衝突して跳ね返る際の、完全な変位曲線を記録することによって機能します。 高い時間分解能で瞬時速度を捉えることで、これらのシステムは運動エネルギーの散逸と材料の粘性を計算するために必要なデータを提供します。
この技術の核心的な価値は、衝撃データから「損失係数」を導き出す能力にあり、戦術用またはアウトドア用履物が動的な地形移動中に衝撃をどれだけ効果的に吸収するかを示す正確な指標を提供します。
動的センシングのメカニズム
変位曲線の記録
材料が突然の力にどのように反応するかを理解するには、結果だけでなく、イベント全体を見る必要があります。高周波光学センサーは、金属製インデンターの完全な変位曲線を追跡します。
この継続的な監視により、靴底材料の圧縮および緩和フェーズのすべてのマイクロ秒が捉えられます。
瞬時速度の捕捉
この分析の精度は速度にかかっています。センサーは、インデンターが材料に入るときと跳ね返るときという、2つの重要な瞬間の瞬時速度を測定します。
高い時間分解能により、これらの速度測定値は正確になり、低周波測定ツールでよく見られるぼやけ効果が排除されます。
材料性能の導出
エネルギー散逸の計算
速度データが捕捉されると、システムは衝撃中に散逸した運動エネルギーを計算します。
この計算により、材料が反発エネルギーとして戻すのではなく、粘性によってどれだけのエネルギーを吸収したかが明らかになります。
損失係数の決定
このプロセスの最終的な出力は、損失係数です。この指標は、材料の減衰能力の標準化された指標として機能します。
戦術用ブーツやアウトドア用履物を設計するエンジニアにとって、損失係数は衝撃吸収効率の決定的な尺度です。
実際の衝撃の評価
このデータは、地面でのパフォーマンスに直接相関します。不整地を歩く動的な条件をシミュレートすることにより、これらのセンサーは、靴底が着用者をどのように保護するかを予測します。
これにより、メーカーは、衝撃保護が最重要視される特定の環境に合わせて材料を調整できます。
制約の理解
理想化された衝撃 vs. 生体力学
この方法では、衝撃をシミュレートするために剛性のある金属製インデンターを使用することに注意してください。
これにより、材料比較のための安定した再現可能なデータが保証されますが、人間の踵着地の複雑で軟部組織の圧縮を完全に再現するものではありません。
測定の範囲
センサーは、衝撃直後の粘性と衝撃吸収に特化しています。
動的応答のスナップショットを提供しますが、長期的な材料の疲労や極端な温度変動下でのパフォーマンスの変化を本質的に考慮するものではありません。
目標に合わせた適切な選択
これらのセンサーを効果的に活用するには、データ出力を特定の設計目標に合わせます。
- 衝撃吸収が主な焦点の場合： 損失係数の計算を優先して、ヘビーデューティーな戦術用ブーツのエネルギー散逸を最大化します。
- エネルギーリターンの主な焦点の場合： 反発速度データを分析して粘性を最小限に抑え、パフォーマンスアスレチックウェアの「バウンス」を最大化します。
高周波光学データを活用することで、静的テストを超えて、材料が動きの中でどのように機能するかを正確に理解できます。
概要表：
| 特徴 | 説明 | 履物品質への影響 |
|---|---|---|
| 変位曲線 | 完全な圧縮と緩和を記録 | 包括的な材料反応データを確認 |
| 瞬時速度 | 進入速度と反発速度を測定 | 運動エネルギー計算の精度を提供 |
| 運動エネルギー損失 | 吸収されたエネルギーと返されたエネルギーを計算 | 着用者に届く衝撃の量を決定 |
| 損失係数 | 標準化された減衰指標 | 戦術用およびアウトドア用ブーツの効率の主要指標 |
| 時間分解能 | 高速データサンプリング | 正確なパフォーマンスチューニングのためのデータぼやけを排除 |
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参考文献
- Flavio Farroni, Andrea Genovese. Analysis of the Scenarios of Use of an Innovative Technology for the Fast and Nondestructive Characterization of Viscoelastic Materials in the Tires Field. DOI: 10.3390/s24041136
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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