Почему оптический HR датчик пульса неправильно измеряет пульс в процессе тренировок?

У меня при тренировках резкие нагрузки, а оптический датчик пульса в часах реально занижает мой пульс — это брак часов?

Это самые популярные вопросы новых владельцев часов Garmin. Причем это касается не только дорогих премиум моделей, но и простых фитнес браслетов.

Так давайте разберемся, в чем же проблема?

Но для того понять эту проблема углубимся в основы измерения пульса для носимых устройств.

Любой оптический датчик часов  работает по принципу отраженной волны. Это как эхолот или сонар, который есть во всех кораблях.

Принцип  измерения оптического HR датчика пульса

Встроенный оптический датчик состоит из двух частей: излучатель и приемник:

Излучатель — отправляет световую волну определенной частоты.

Приемник — получает отраженную волну.

Измеряя время, которое пришло с момента отправки и получения световой волны — получаем пульс.

Как измеряет оптический HR датчик в часах Garmin

В теории, все идеально! Оптический датчик без проблем будет показывать ваш пульс.

HR оптические датчики пульса в часах используют ФПГ технологию (кратко тут, детальнее что такое Фотоплетизмография — смотрите этот документ в формате PDF).

Оптический датчик пульса в часах Garmin Fenix 6X Solar

Вопрос: А почему оптический датчик пульса во всех моделях и у всех производителях всегда зеленый?

Зеленый цвет оптического HR датчика пульса часов Garmin

Для того,  чтобы добиться максимального поглощения световой волны используется свет с диапазоном длины волны от 500 до 600 нанометров. А длины в 525 нм — это как раз и есть зеленый цвет.

Видимый спектр светового потока для оптического датчика

Но тут возникают следующие нюансы:

  • помехи, которые делает обширный волосяной покров на руке;
  • пот и грязь на руке, которые могут ухудшать условия передачи и приема;
  • цвет кожи человека на руке которого находится оптический датчик (читаем, что такое эпидермис согласно Вики);
  • неплотное положение датчика на руке, и соответственное воздушное пространство, которое будет изменять условия передачи-приема;

Все эти факторы могут привести к следующим моментам:

  • Заниженный пульс при резких и интенсивных нагрузках. Под термином «резкие нагрузки» я подразумеваю резкий подъем и уход с зоны разогрева до максимальной кардио-зоны. Эти нагрузки обычно появляются в процессе интервальных тренировок (например бег или кроссфит).

Зона 1 составляет 40-60% от пороговой частоты сердечных сокращений (220 минус ваш возраст). Это очень легкое усилие. Например, когда вы идете пешком и можете продолжить разговор.

Зона 2 составляет 60-70% от пороговой частоты сердечных сокращений. На тренировках это будет разогрев или легкая пробежка. Вы можете разговаривать при этом темпе нагрузок.

Зона 3 составляет 70-80% от пороговой частоты сердечных сокращений. При тренировке вы будете тяжело дышать. Немного можете говорить.

Зона 4 составляет 80-90% от пороговой частоты сердечных сокращений. Интенсивные тренировки. Вы можете ответить короткими словами. Быстрый темп бега.

Зона 5 составляет 90-100% от пороговой частоты сердечных сокращений. Тренируетесь на максимальных возможностях (например это будет бег на финишной прямой или высокоинтенсивные нагрузки в кроссфите). В этой зоне вы не сможете разговаривать и вести беседу.

Детальнее про методики определения пульсовых зон смотрите в Википедии по ссылке.

  • Небольшое отставание пульса с момента возникновения резкого подъема пульса в 1-3 секунды.

Вы можете меня спросить: а откуда такая информация? Где доказательства?

Действительно, чтобы сравнить работу оптического датчика нам нужен более точный прибор для измерения пульса. За основу моего теста я брал нагрудный кардио-пульсометр — HRM (Heart Rate Monitor).

А почему именно эти модели HRM?

Да потому что в нагрудных кардио ремнях используется абсолютно другой принцип измерения — это электроды, которые улавливают электрические импульсы и фактически записывает электрокардиограмму что является наиболее точным источником информации о частоте сердечных сокращений.

Нагрудные кардио-пульсометры Garmin

Это ЭКГ технология. Детальнее про нее на страницах Википедии.

Поэтому в моих тестах я как раз сравнивал работу оптического HR датчика пульса и нагрудного HRM кародио ремня.

В моделях Garmin 2019 года используются последнее поколение HR оптического датчика пульса, но и этот датчик не может конкурировать с нагрудным кардио-ремнем HRM.

Типы оптических HR датчиков в часах Garmin

Не буду голословным, а покажу свои сравнительные тесты на разных моделях часов Garmin.

Простой текст двух моделей.

Для Fenix 5X Plus подключен нагрудный кардио-ремень HRM Premium.

Модель Garmin Instinct будет считывать пульс с помощью оптического HR датчика.

В результате видим отставание при резком увеличении нагрузок и уменьшение пульса в общем объеме измерений.

Тестирование датчика пульса и кардио-ремня - CrossFit

Методика теста измерения пульса HR оптический датчик против нагрудного HRM -ремня:

На левую руку одеваются часы Fenix 6S с включенным оптическим датчиком HR, на грудь надевается нагрудный пульсометр HRM Premium, который подключён только к часам Forerunner 945.

Часы подключенные к кардио-ремню ставятся на лавочке сбоку и начинается высокоинтенсивная тренировка CrossFit.

Как я тестировал пульс в зале

В перовым графике я делал закидывание штанги в стойку — толчок штанги — выпады вперёд со штангой фронтально (4 повтора — 4 повтора — 4 повтора) по 2 связки и так 4 раза — вы видите 4 больших вершины пульса и спад — это отдых между подходами.

Штанга - Тест пульсометра CrossFit - интенсивные нагрузки - Fenix 6 HR vs HRM-Premium

Второй тест: меняем схему записи пульса. Теперь Fenix 6S PRO записывает пульс с нагрудного пульсометра HRM-Premium, а Forerunner 945 измеряет пульс с руки с помощью оптического датчика.

Второе упражнение — это 150 бросков медбола по 9 кг. Упражнение делал короткими сериями по 10 бросков с небольшими интервалами по 5-7 сек.

На графике с кардио-ремнем видна мелкая гребенка пульса. Рост графика в верх — начало упражнения — спад графика — начало отдыха в 5-7 секунд.

Медбол - Тест пульсометра CrossFit - интенсивные нагрузки - Fenix 6 HR vs HRM-Premium

А если тренироваться без нагрудного пульсометра? Одел часы с оптическим датчиком на левую и правую руки. Пульс считается с двух запястий: левое и правое.

Нагрудный пульсометр считает пульс на другую модуль часов.  Интенсивная работа на гребном тренажере.

Гребля - Тест пульсометра CrossFit - интенсивные нагрузки - Fenix 6 HR vs HRM-Premium

Кстати, такая же ситуация и при измерении пульса в воде без нагрудного кардио-ремня.

Измерения пульса в воде (HR оптический датчик против HRM нагрудного кардио ремня).

ТЕСТ 1 — В часах Fenix 6S отключаю все нагрудные пульсометры, включаю измерения пульса HR в воде. В часах Forerunner 945 — отключаю встроенный оптический датчик, подключил нагрудный пульсометр Garmin HRM-Swim.

Плавание - Forerunner 945 + HRM-Swim

ТЕСТ 2 — Теперь Часы Fenix 6S записывают пульс от нагрудного пульсометра Garmin HRM-Swim, а часы Forerunner 945 — с оптического датчика с запястья.

Плавание - Fenix 6S + HRM-Swim

ТЕСТ 3 — на левой и правой руке 2 модели часов Garmin с одинаковым типом оптического датчика.

Плавание - часы на 2 руки

Так что, получается нет смысла использовать оптический датчик в часах?

Отнюдь!

Встроенный оптический HR датчик в часах подойдет вам, если у вас легкие пробежки или тренировки в зале без резких нагрузок.

На нижних пульсовых зонах HR датчик отлично справляется с учетом пульса и показывает результаты один в один с нагрудным пульсометром HRM.

Кроме того, помимо тренировок на низких пульсовых зонах встроенный оптический HR датчик пульса желательно использовать для постоянного учёта пульса в состоянии покоя и отслеживание вариабельности сердечного ритма.

Примерные возрастные нормы пульса приведены в представленной таблице.

Пульс в состоянии покоя для возраста

Увеличение пульса в состоянии покоя — может быть признаком того, что вы заболеваете или загрузили себя сверх интенсивными тренировками.

Помимо пульса в состоянии покоя Garmin в своих моделях Fenix 6, Forerunner 945 добавил интегральный показатель BodyBattery где учитываются все кардио-параметры.

В примере на фото: показания пульса в состоянии покоя в случае заболевания за неделю. До наступления ангины, пика болезни и выздоровления.

Для справки — обычно, у меня средний пульс равен 49.

Пример болезни с отображением пульса в состояния покоя и BodyBattery

Также не забудьте про встроенный датчик Пульсоксиметр PulseOx который появился в модели Fenix 5X Plus и был добавлен в модели Fenix 6S, 6, 6X Plus, новые браслеты 2019 года.

Датчик пульсоксиметр в часах Garmin Fenix 6X Solar

Пульсоксиметр позволяет насыщения кислородом крови (сатурацию). До эпидемии COVID 19 этот датчик использовался для контроля состояния спортсменами при высокогорных тренировках, а теперь Пульсоксиметр позволяет контролировать состояние легких, по насыщению кислорода.

Показатели Пульсоксиметра больше 90 единиц — говорят, что с легкими все нормально.

Если идет резкое снижение — необходимо проверить легкие. Организму не хватает кислорода, могут быть проблемы.

PulseOx работает почти подобно до сонара и оптического датчика, но в нем есть различие в работе:

В основу метода положено 2 явления.

Поглощение гемоглобином света двух различных по длине волн меняется в зависимости от насыщения его кислородом.

Световой сигнал, проходя ткани, приобретает пульсирующий характер вследствие изменения объёма артериального русла при каждом сердечном сокращении.

Пульсоксиметр имеет периферический датчик, в котором находится источник света двух длин волн — 660 нм («красный») и 940 нм («инфракрасный»).

Степень поглощения зависит от того, насколько гемоглобин крови насыщен кислородом.

Оптическим датчиком регистрируются изменения цвета крови в зависимости от этого показателя.

Подобные отдельные портативные датчики используются для получения данных по пульсу и уровню насыщения кислорода в крови в бытовых и медицинских приборах.

портативный датчик Пульсоксиметр на палец

Выводы (HR датчик или HRM ремни):

Неужели оптические датчики Garmin такие плохие?

Конечно нет, я проводил тесты оптических датчиков на моделях Suunto, Apple — результаты практически одинаковы.

Физику процесса измерения обмануть не удается для данной технической базы.

Физику процесса измерения обмануть не удастся для данной технической базы.

Во всех тестах всегда нагрудный кардио-ремень будет победителем.

Факторов этому много: другая логика измерения, конструкция ремня.

Моя рекомендация в данном случае, это использовать соответствующий датчик  исходя из ваших планируемых нагрузок.

  • Спокойный и ровный бег с медленным темпом — оптический HR датчик.
  • Контроль пульса в состоянии покоя — оптический HR датчик.
  • Измерения вариабельности пульса — кардио-ремень HRM.
  • Резкие и высокоинтенсивные нагрузки — только кардио-ремень HRM.

Для занятий в зале я рекомендую использовать эластичные модели Garmin:

HRM-Dual — мой обзор ремня тут — prostobzor.com/garmin-hrm-dual

HRM-Premium — мой обзор ремня тут — prostobzor.com/garmin-hrm-premium

Для занятий бегом можно использовать 2 варианта ремней:

Кардио-ремни Garmin с учетом дополнительных беговых метрик:
HRM-Run (беговой ремень) — мой обзор ремня — prostobzor.com/obzor-garmin-hrm-run
HRM-Tri (ремень для бегунов и триатлетов) — обзор тут — prostobzor.com/garmin-hrm-tri-review-test

Garmin HRM-Run, HRM-Tri — позволяют Вам получить дополнительные беговые метрики о которых я рассказывал в своих обзорах, однако это не означает, что нельзя тренироваться с обычными кардио-ремнями HRM-Dual, HRM-Dual.

В этом случае вы сможете записать пульс, но без дополнительных беговых метрик.

Кардио-ремни для плавания:

HRM-Swim (плавание в бассейне) — https://prostobzor.com/garmin-hrm-swim-intro/
А какой из нагрудных кардио-ремней точнее измеряет пульс?

HRM-Tri (плавание в открытой воде, но можно в крайнем случае можно использовать и в бассейне) — prostobzor.com/garmin-hrm-tri-review-test

А какие кардио ремни Garmin лучше измеряют пульс?

Привожу тесты HRM ремней от нашего подписчика группы, доктора Звягина:

Остались вопросы? Можете задать их мне лично через контактную форму или в Социальных группах. 🙂


Цены на часы от Amazon:

Цены на часы Garmin на Amazon

Если Вас не устраивают местные цены на устройства, можете посмотреть варианты цен на Amazon. Как правильно покупать технику в Amazon - прочитайте пожалуйста мои советы и рекомендации!