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.

Часы Garmin с зарядкой от солнца
Часы Garmin с зарядкой от солнца
Часы Garmin с зарядкой от солнца

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.

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).

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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. 🙂