2025年大學《智能體育工程》專業(yè)題庫——運動負荷監(jiān)測與控制技術考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不屬于運動負荷的生理指標？A.心率B.速度C.呼吸頻率D.血氧飽和度2.用于測量人體運動時關節(jié)角度變化的傳感器是？A.光電傳感器B.加速度傳感器C.肌電傳感器D.角度傳感器3.下列哪種傳感器最適合用于長時間、連續(xù)監(jiān)測心率？A.脈搏血氧儀B.電磁式心率傳感器C.壓電式心率傳感器D.超聲波心率傳感器4.在運動負荷監(jiān)測數據傳輸中，哪種協議通常用于短距離、低速率的設備間通信？A.USBB.BluetoothC.Wi-FiD.Ethernet5.運動負荷控制的主要目的是？A.提高運動員的興奮性B.減少運動員的疲勞C.增加運動員的體重D.降低運動員的心率6.PID控制器中，"P"代表？A.比例B.積分C.微分D.濾波7.模糊控制在運動負荷控制中的應用主要優(yōu)勢是？A.計算簡單B.精度高C.自適應性強D.可解釋性強8.以下哪一項不是運動負荷過大的危害？A.訓練效果下降B.運動損傷風險增加C.運動員免疫力提高D.運動員心理壓力增大9.可穿戴設備在運動負荷監(jiān)測中的應用前景廣闊，其主要優(yōu)勢是？A.成本低廉B.功能多樣C.非侵入式D.數據精確10.智能訓練系統中，運動負荷監(jiān)測與控制技術的核心作用是？A.提供娛樂功能B.替代教練C.個性化訓練方案制定D.記錄運動成績二、填空題（每空1分，共15分）1.運動負荷是指人體在運動過程中承受的______和______的綜合體現。2.常用的運動負荷生理指標包括心率、呼吸頻率、體溫、______、______等。3.傳感器選擇需要考慮的因素包括______、______、______、______等。4.運動負荷控制的基本方法是______、______、______。5.可穿戴設備通常由______、______、______和______四個部分組成。6.運動負荷監(jiān)測數據預處理的主要步驟包括______、______、______。7.智能體育工程是______與______交叉融合的產物。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述運動負荷監(jiān)測的原理及其意義。2.比較加速度傳感器和陀螺儀在運動學參數監(jiān)測中的應用差異。3.簡述PID控制算法在運動負荷控制中的工作原理。4.簡述如何利用運動負荷監(jiān)測數據進行運動損傷預防。四、計算題（每題10分，共20分）1.某運動員在跑步過程中，心率傳感器采集到的數據如下：120,125,130,135,140,145,150,145,140,135次/分鐘。請計算該運動員在這段時間內的平均心率和心率變異性（HRV）。2.假設某智能訓練系統需要根據運動員的心率來調整運動強度，設定目標心率為120-140次/分鐘。當前運動員的心率為110次/分鐘，請根據比例控制器（Kp=2）計算控制器的輸出信號。五、論述題（每題15分，共30分）1.論述運動負荷監(jiān)測技術在競技體育訓練中的應用價值。2.結合實際案例，論述如何將運動負荷監(jiān)測與控制技術應用于大眾健身領域。結束試卷答案一、選擇題1.B2.D3.B4.B5.B6.A7.C8.C9.C10.C二、填空題1.生理負荷；心理負荷2.血氧飽和度；肌電3.傳感器類型；測量范圍；精度；響應時間4.調整運動強度；調整運動時間；調整運動密度5.傳感器模塊；數據處理單元；能源系統；顯示交互界面6.數據清洗；數據轉換；數據壓縮7.信息技術；體育科學三、簡答題1.運動負荷監(jiān)測是指通過特定的儀器設備，對人體在運動過程中承受的生理和心理負荷進行測量和記錄。其原理主要是基于人體在運動時生理指標會發(fā)生相應的變化，通過傳感器捕捉這些變化并將其轉化為可量化的數據。運動負荷監(jiān)測的意義在于，可以幫助教練和運動員了解運動強度、運動效果以及運動風險，從而制定更加科學合理的訓練計劃，提高訓練效率，預防運動損傷。2.加速度傳感器主要測量線性加速度，可以用于監(jiān)測速度變化、位移等參數，而陀螺儀主要測量角速度，用于監(jiān)測角度變化、旋轉等參數。加速度傳感器對線性運動更敏感，而陀螺儀對旋轉運動更敏感。在運動學參數監(jiān)測中，加速度傳感器可以用于計算步態(tài)周期、步頻等參數，而陀螺儀可以用于計算關節(jié)角度、身體姿態(tài)等參數。兩者常結合使用，以獲取更全面的運動學信息。3.PID控制算法是一種常用的控制算法，其全稱是比例-積分-微分控制。比例控制（P）根據當前誤差（設定值與實際值之差）進行控制，誤差越大，控制作用越強。積分控制（I）根據誤差的累積進行控制，用于消除穩(wěn)態(tài)誤差。微分控制（D）根據誤差的變化率進行控制，用于預測誤差的未來趨勢，提高系統的響應速度和穩(wěn)定性。在運動負荷控制中，PID控制器可以根據監(jiān)測到的運動負荷數據與目標負荷之間的誤差，調整運動強度，使運動負荷保持在目標范圍內。4.利用運動負荷監(jiān)測數據進行運動損傷預防，首先需要設定合理的運動負荷閾值，根據運動員的個體差異和訓練階段進行調整。通過監(jiān)測運動員在訓練過程中的生理指標（如心率、呼吸頻率、血乳酸等）和運動學參數（如關節(jié)角度、運動速度等），可以實時評估運動負荷強度，及時調整訓練計劃，避免過度訓練。此外，還可以通過分析運動負荷數據，識別運動員的運動模式，發(fā)現可能導致損傷的不良習慣，并進行針對性的糾正。此外，還可以根據運動負荷數據，制定個性化的恢復方案，幫助運動員盡快恢復體力，預防運動損傷。四、計算題1.平均心率=(120+125+130+135+140+145+150+145+140+135)/10=132.5次/分鐘。心率變異性（HRV）通常計算相鄰心跳間隔的時間差的標準差，此處簡化計算，以心率波動的絕對值表示：|120-125|=5,|125-130|=5,|130-135|=5,|135-140|=5,|140-145|=5,|145-150|=5,|150-145|=5,|145-140|=5,|140-135|=5。HRV（簡化）=(5+5+5+5+5+5+5+5+5)/9≈5.56（次/分鐘）2.控制誤差=目標心率范圍中值-當前心率=(120+140)/2-110=130-110=20次/分鐘。控制器輸出信號=Kp*控制誤差=2*20=40（假設輸出信號單位）五、論述題1.運動負荷監(jiān)測技術在競技體育訓練中的應用價值體現在多個方面。首先，它可以幫助教練客觀、精確地評估訓練強度和訓練效果，避免主觀判斷帶來的誤差和風險。通過實時監(jiān)測運動員的生理和心理負荷，教練可以及時調整訓練計劃，使訓練強度更加科學合理，提高訓練效率。其次，運動負荷監(jiān)測技術可以幫助運動員了解自己的身體狀態(tài)，提高自我監(jiān)控能力，更好地配合教練的指導，實現訓練目標。此外，運動負荷監(jiān)測技術還可以用于識別運動員的個體差異，為制定個性化訓練方案提供依據。最后，運動負荷監(jiān)測技術還可以用于運動損傷的預防和康復，通過監(jiān)測運動員的身體狀態(tài)，及時發(fā)現潛在的運動損傷風險，并采取相應的預防措施?？傊\動負荷監(jiān)測技術在競技體育訓練中具有重要的應用價值，對于提高訓練水平、促進運動員全面發(fā)展具有重要意義。2.運動負荷監(jiān)測與控制技術可以應用于大眾健身領域，以提高健身效果和安全性。例如，可以開發(fā)智能健身設備，通過內置的傳感器監(jiān)測用戶的運動負荷，如心率、運動強度、運動時間等，并提供實時反饋和指導。根據監(jiān)測到的數據，系統可以自動調整運動強度或提供個性化的運動建議，幫助用戶實現健身目標。