用于组装碰撞试验仿制品的胸带的制作方法
【专利摘要】一种用于碰撞试验仿制品的胸带装配，包括一适应于放置在碰撞试验仿制品的胸腔和传感器周围的胸带，所述传感器与所述胸带和胸腔协作。传感器是由载体和几个结合到所述载体的光学纤维组成，其中，每个光学纤维至少有一个传感器。
【专利说明】用于组装碰撞试验仿制品的胸带
[0001]相关申请的互相参照
[0002]本发明要求2012年6月12日提交的共同申请的美国临时专利申请系列序号61/658,493的优先权。
【技术领域】
[0003]本发明主要涉及一种碰撞试验仿制品，尤其涉及一种用于组装碰撞试验仿制品的胸带组件。
【背景技术】
[0004]汽车的、航空的和其它交通工具的制造商进行一较广范围的碰撞试验来测试在交通工具和它的购买者上的碰撞效果。通过碰撞测试，交通工具生产者获得可用于改进交通工具的有价值的信息。
[0005]碰撞测试通常涉及拟人化人体模型，更好地被理解为“碰撞试验仿制品”。在碰撞试验期间，操作者在交通工具里面放置一碰撞试验仿制品，并且交通工具经历一模拟碰撞。碰撞使碰撞试验仿制品处于高惯性加载之下，并且在碰撞仿制品内部的传感器，例如加速计、压力计等等，生成对应于加载的电信号数据。电缆传输这些数据电信号到一用于后续处理的数据采集系统(DAS)。这个数据揭示了在每个试验仿制品上冲突的影响信息，并可以是与在占有人上类似撞击具有的影响相关。
[0006]目前，在一撞击测试仿制品胸部周围所用的一胸带是来测量仿制品装配的胸腔的变形。目前胸带的一个缺点是笨重因为测量头和电线的数量(例如，59测量头和236电线)。胸带的另一个缺点是使用相对大的尺寸。另一个胸带的缺点是它要求频繁地维护。胸带的仍有另一个缺点是使用者用起来不方便。因而，本领域需要一种比较不笨重的、尺寸更小的、需要更少维护的和使用者更方便使用的新的胸带。
【发明内容】
[0007]相应地，本发明是一在碰撞试验仿制品上的胸带装配。胸带装配包括一胸带部件和一与胸带部件合作的传感器。传感器包含一载体和几种结合到载体上的光学纤维，其中，每个光学纤维至少具有一个传感器。
[0008]另外，本发明是一包括身体和胸腔的碰撞试验仿制品，所述胸腔可操作的附在身体上。碰撞试验仿制品包括一在处理关于安装的胸腔的胸带装配。胸带装配包括一胸带部件和一传感器，所述传感器与胸带部件和安装的胸腔合作，其中，传感器包含一载体和几种结合到载体上的光学纤维，其中，每个光学纤维至少具有一个传感器。
[0009]本发明的一个优点是一新的用于碰撞试验仿制品的胸带装配。本发明的另一个优点是胸带装配包括一薄片金属载体和连接在载体上的并联光纤栅栏(FBG)。本发明的另一种优点是胸带装配具有一相对较小的尺寸。本发明仍有另一个优点是胸带不要求频繁地维护。本发明更深的一个优点是胸带装配使用者用起来方便。本发明另外一个优点是胸带装配提供一个完全的躯干几何学时间关系曲线图。本发明另外一个优点是胸带装配允许任何时间比较其形状与原始形状来计算变形。本发明的另一个优点是胸带装配作为一用于自动碰撞影响发展的新工具。本发明的另一个优点是胸带装配消除了笨重带状电缆和连接器。
[0010]在读了以下描述以及结合先关附图之后，本发明的其它特征和优点将是容易领会的，同样也是更好理解的。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是胸带装配的一个实施例的透视图，根据本发明，所述胸带装配在与碰撞试验仿制品操作关系下被描述。
[0012]图2是在图1中与碰撞试验仿制品操作关系的胸带装配的侧视图。
[0013]图3是图1和2胸带装配的放大透视图。
[0014]图4是图3的胸带装配的顶视图。
[0015]图5是图3的胸带装配的前视图。
[0016]图6是图3的胸带装配的侧视图。
[0017]图7是在一个简单的FBG光学纤维中，光纤芯的折射率沿着光纤长度定期地变化参考图。
[0018]图8示出图7中的反射现象。
【具体实施方式】
[0019]参考附图，尤其是图1和2，胸带装配10的一个实施例，根据本发明，显示与一碰撞试验仿制品操纵关系，通常在12表明。碰撞试验仿制品12是50%男性类型并被描述为坐姿。这种碰撞试验仿制品12被主要用于测验汽车的内部和约束系统表现，所述汽车的内部和约束系统用于成人前后座位的顾客。碰撞试验仿制品12的尺寸和重量是基于人体测量的研究，其典型地由以下组织分别完成，University of Michigan TransportationResearch Institute (UMTRI) > U.S.Military Anthropometry Survey (ANSUR) > 以及Civilian American and European Surface Anthropometry Resource (CESAR)。应该被体会的是活动范围、重心和分割包块模仿那些由人体测量数据定义的人体。
[0020]如图1和2所示，碰撞试验仿制品12具有一头部装配14，其包括一块塑料头盖骨、一测试设备核心和一乙烯皮肤。测试设备核心是可以移动的为了进入包含在头部装配14里面的头部测试设备。
[0021]碰撞试验仿制品12也包括一脊柱装配15，所述脊柱装配15具有一通过摆动限制(没有显示)安装在头部装配12的上端。脊柱装配15具有一下端，延伸进入碰撞试验仿制品12的躯干位置并连接于一通过接头组件(没有显示)安装在焊件(没有显示)上的脊柱。
[0022]碰撞试验仿制品12的躯干位置包括一连接于脊柱装配15的胸腔装配16。碰撞试验仿制品12也具有一对手臂装配，所述手臂装配包括一右手臂装配18和一左手臂装配20，其被附于碰撞试验仿制品12。左手臂装配20包括一锁骨连接(没有显示)，其连接一锁骨(没有显示)到脊柱装配15的顶端。应该领会的是右手臂装配18也以相同方式构造。
[0023]如图1和2所示，腰脊柱的下端被连接于一腰椎一胸接合器(没有显示)，其被连接于一腰椎到骨盆接合器(没有显示)。碰撞试验仿制品12包括一连接在接合器上的骨盆装配22。碰撞试验仿制品12也包括一右臂装配24和一左臂装配26，其被附于骨盆装配22。应该领会的是碰撞试验仿制品12的各种各样的元件被盖在尿烷皮肤，例如一用于改进的与碰撞试验仿制品12相结合的肉体和皮肤装配。应该进一步领会的是一提升环(没有显示)可以被附于头部装配14用于举起碰撞试验仿制品12进入和离开测试夹具和设备。
[0024]通过图6参考图3，胸带装配10，根据本发明，包括一胸带30被放置在胸腔装配16的周围。胸带30是由一弹性材料制成。胸带30是大约2mm厚X 4mm宽X人躯干周长长。
[0025]胸带装配10也包括一传感器，一般在32指出，与胸带30合作。传感器32包括一载体34。载体34是一由金属材料制成的金属薄片，例如碳或合金弹簧钢。传感器32也包括至少一或几个光学纤维36，所述光学纤维36通过一合适的机制例如环氧基树脂连接于载体34上。每个光学纤维36具有0.1mm直径的尺寸。每个光学纤维36具有至少一个传感器或在每个光学纤维中有几个传感器。传感器是光纤光栅。光学纤维36是光纤光栅(FBG)光学纤维，所述光学纤维是由FBG技术制造的。在一实施例中，每个光学纤维36具有多达8传感器。为了描述的实施例，具有带有59个通道的8个光学纤维。应该被领会的是在光学纤维36中几乎没有信号丢失。也应该被领会的是FBG技术提供同等的机械应变测量。
[0026]与本发明相比，通常光学纤维沿着他们的长度是一致的。在一个简单的FBG光学纤维，光纤芯的折射率沿着光纤长度定期地变化。
[0027]如图7所示，光芯的折射率指数是由Λ.的期间调节。当一广谱光被投入含有FBG的光纤的末端，波长与光栅波长配对的光的部分被反射回输入末端，光的剩余穿过到另一末端。通过图8示出了这种反射现象。
[0028]从光栅条件的动量守恒条件，可以获得以下等式:.(2.T/icff \ 2?
[0029]21 -1 ss —
\ Χβ / A`[0030]其中，nrff是光芯的有效折射率，λ B是由光栅反射的光的波长。
[0031]因此，光栅波长λ B可以表达为
[0032]λ B = 2neff Λ
[0033]应该领会的是光栅波长是有效指数和光栅的期间的函数。
[0034]在FBG操作后面的基本原则是菲涅尔反射。这种情况下，在不同折射率媒介中移动的光可以在界面同时反射和折射。
[0035]FBG典型地在一指定的长度上具有一正玄曲线折射指数变量。应该注意的是光栅入B的定义在先前的段落被描述。
[0036]在第一极小值之间的间距，(如上图所示)，或由以下所给的带宽Λ λ，
[0037]ΔΛ =::「.!!!j Xg
[0038]其中δηΟ是在折射率(n3-n2)中的变量，η是光芯的一部分能力。应该领会的是光学纤维36的变形计算可以基于以上等式。
[0039]参考图1和2，胸带装配10也包括一与传感器32沟通的积分器40来询问FBG传感器数据。积分器40被连接在光学纤维36，并且从光学纤维36的传感器接收电信号数据。积分器40具有对于8通道大约20ΚΗζ和对于单通道IMHz的抽样率限制。积分器40具有4个通道，所述4个通道中每个通道具有8个传感器。应该领会的是，一旦收到，积分器40储存用于后续数据处理的数据。
[0040]积分器40也包括一入口(没有显示)，所述入口允许数据储存在积分器40来被上载到电脑(没有显示)处理。例如，在一实施例中，入口是一以太网入口，并且数据是通过以太网入口从积分器40到电脑处理。在另一个实施例中，积分器40可以无线地传送储存的数据到电脑用于进一步处理。电脑具有一含有一胸带计算算法的胸带程序，所述胸带计算算法用来计算基于载体34曲率的胸腔装配16的变形，其可以源自测量的张力，来重建变形的形状并任意时间比较它的形状和它原始的形状。
[0041]在操作中，胸带装配10是放在碰撞试验仿制品12的胸腔装配16的周围。在当胸带装配10沿着胸腔装配16弯曲影响的期间，由于弯曲的张力是被光学纤维36的传感器FBG探测并送到最终被记录和储存的积分器40。载体34的曲率源自测量的张力，因此变形的形状可以被重构。这允许积分器40来比较任意时间压紧的形状与它的原始形状来计算变形。储存的数据随后被上载到计算机(没有显示)来处理，并且处理后的数据显示在碰撞试验仿制品12的试验碰撞的影响。应该领会的是这些影响可以帮助预测在实际人体相似碰撞的影响。
[0042]另外，胸带装配10可以被用于测量脊柱弯曲，所述脊柱弯曲是与被认为驼背和脊柱前弯症有关的人体脊柱弯曲。驼背是一引起后背佝或躬的脊柱的弯曲，其导致一驼背或懒散的姿势。脊柱前弯症是在腰椎一部分的腰部区域和脊柱颈引起一不正常的向前或脊柱内向弯曲的脊柱的弯曲。脊柱的两个片段，称为颈部和腰椎，通常是弓背姿势的，其被设置在曲线中，所述曲线在前部(前面)具有凸面和在后部(后面)具有凹面，在人体解剖学的范围。由于曲率，驼背和脊柱前弯症可以被测量。胸带装配10被放在碰撞试验仿制品12的胸腔装配16周围来测试脊柱弯曲。应该领会的是胸带装配10将被移到胸腔装配16上各种各样的位置来测试以上描述的人体脊柱曲率。
[0043]相应地,本发明的胸带装配10具有一带有FBG传感器(大约6mmx3mm横截面)的胸带，所述传感器导致传统胸带(64_xl3mm横截面)的尺寸显著减小。由于在一纤维中多个传感器的联系沟通，本发明的胸带装配10显著减少导线连接体的数量。在本发明的胸带装配10中，典型的I个带有8个FBG传感器的光纤36具有0.1mm的直径，然而8个传统的应变计要求32导体，并且每个导体具有大于Imm的直径。
[0044]本发明通过说明的方式被描述。应该理解的是所用的术语，目的是为了描述性质而不是限制性质。
[0045]本发明的许多修改和变形通过以上的教导是可能的。因此，本发明可以被实践除了特别描述。
【权利要求】
1.一种用于碰撞试验仿制品的胸带，包含: 适应于放置在碰撞试验仿制品周围的胸带； 和所述胸腔周围的胸带合作的传感器； 其中，所述传感器是由一载体几个结合在所述载体的光学纤维，其中，每个所述光学纤维至少具有一传感器。
2.根据权利要求1所述胸带装配，其特征在于，所述载体是由金属材料制成。
3.根据权利要求2所述胸带装配，其特征在于，所述金属材料是弹性钢
4.根据权利要求1所述胸带装配，其特征在于，所述光学纤维是光纤光栅光学纤维。
5.根据权利要求1所述胸带装配，其特征在于，至少一传感器是光纤光栅。
6.根据权利要求1所述胸带装配，其特征在于，包括一与所述光学纤维沟通来记录所述光学纤维张力的积分器。
7.根据权利要求1所述胸带装配，其特征在于，所述光学纤维具有一大约0.1mm的直径。
8.根据权利要求1所述胸带装配，其特征在于，所述每个光学纤维包括几个所述至少一个传感器。
9.一碰撞试验仿制品包含:` 一躯干； 一可操作地附于所述躯干的胸腔装配；和 一包含胸带的胸带装配，所述胸带被放置在所述胸腔装配和与所述胸带合作的传感器周围，其中所述传感器是由载体和几个结合到所述载体的光学纤维制成，其中，每个所述光学纤维具有至少一个传感器。
10.根据权利要求9所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，所述载体是由金属材料制成。
11.根据权利要求10所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，所述金属材料是弹性钢。
12.根据权利要求9所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，所述至少一个传感器是光纤光栅。
13.根据权利要求9所述的碰撞试验仿制品,其特征在于,所述光学纤维是光纤光栅光学纤维。
14.根据权利要求9所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，每个所述光学纤维具有几个所述至少一传感器。
15.根据权利要求9所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，包括一与所述光学纤维沟通来记录所述光学纤维张力的积分器。
16.根据权利要求9所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，所述光学纤维具有大约0.1mm的直径。
17.—碰撞试验仿制品包含: 一躯干； 一可操作地附于所述躯干的胸腔装配； 一包含胸带的胸带装配，所述胸带被放置在所述胸腔装配和与所述胸带合作的传感器周围，其中所述传感器是由载体和几个结合到所述载体的光纤光栅光学纤维制成，其中，每个所述光学纤维具有大约0.1rnm的直径；和 一与所述光学纤维沟通来记录所述光学纤维张力的积分器。
18.根据权利要求17所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，所述载体是由金属材料制成。
19.根据权利要求18所述的碰撞试验仿制品，其特征在于，所述金属材料是弹性钢。
【文档编号】G01B11/16GK103512509SQ201310232261
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月9日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】Z·J·王 申请人:人文创新方案有限公司