一种瞬时强冲击振动类操作平台人员安全性评估系统的制作方法

1.本发明涉及力学试验安全性评估技术领域，具体涉及一种瞬时强冲击振动类操作平台人员安全性评估系统。


背景技术：

2.目前，在进行瞬时强冲击振动类试验时，根据试验需求，在部分试验项目中，金属的一体化操作间平台会在振动源的作用下一起振动。而在试验过程中，操作人员有时需要进入操作间，对试验物(比如动物)及试验设备进行操作；在这种情况下，振动源产生的瞬时强冲击会通过操作间的地面直接传递作用于人体，对人体的组织，比如内部脏器造成损伤。
3.为了避免这种瞬时强冲击给人体造成损伤，现有的振动加速度类平台制定了相应的安全性评估方法，该评估方法依据加速度安全阈值来对安全性进行评价，即超过特定加速度值大小，或维持加速度的时间超过持续时间长度，即认为安全性存在问题，会对人体造成损伤。
4.但是，目前即使采用了该评估方法，在所指定的加速度安全阈值内，当某一些瞬时冲击振动试验过程中，也时常会发生对平台操作人员或者试验动物造成损伤的情况，比如心内膜下出血、颅脑软脑膜下出血等具有不可逆的器质性损伤。
5.因此，现在亟需一种安全性评估系统，可以在指定的加速度安全阈值内进行瞬时冲击振动试验时，是否会给平台操作人员造成损伤进行正确评估。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明提出一种瞬时强冲击振动类操作平台人员安全性评估系统，以解决现有技术中存在的在指定的加速度安全阈值内进行瞬时冲击振动试验时，无法对试验过程中是否会给平台操作人员造成损伤进行正确评估的技术问题。
7.本发明采用的技术方案是，一种瞬时强冲击振动类操作平台人员安全性评估系统，包括：振动波形检测装置、心电图机和波形分析装置；
8.振动波形检测装置包括振动加速度传感器和振动信号分析仪，振动加速度传感器设于振动源上，与振动信号分析仪电连接；振动信号分析仪电连接与波形分析装置电连接，将振动源的振动波形图传输给波形分析装置；
9.心电图机与波形分析装置电连接，采集操作人员的心电图并传输给波形分析装置；
10.波形分析装置将接收到的振动波形图和心电图进行对比，根据两种波形的上升时长和下降时长之比率是否一致，评估瞬时强冲击对操作人员的安全性。
11.由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：
12.可以在指定的加速度安全阈值内进行瞬时冲击振动试验时，对是否会给平台操作人员造成损伤进行正确评估。
13.进一步的，振动加速度传感器以粘接方式设于振动源上。
14.进一步的，心电图机使用心电电极片对操作人员的心电信号进行采集。
15.进一步的，波形分析装置为工控机。
16.进一步的，振动波形的上升时长和下降时长之比率为r1，心电波形的上升时长和下降时长之比率为r2，当r2与r1一致时，安全性评估为不合格。
17.进一步的，还包括缓震装置，缓震装置设于平台操作座椅上。
18.进一步的，缓震装置包括底板和坐垫，底板和坐垫之间设有多个减震弹簧，各减震弹簧的两端分别与底板、坐垫相连接，各减震弹簧与底板、坐垫之间具有不同的倾角。
19.由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：可以调整作用于操作人员的振动，避免操作人员的心跳和振动源的振动产生周期耦合共振，对操作人员的心血管系统造成损伤。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
21.图1为本发明实施例1的系统框图；
22.图2为本发明实施例1的振动波形示意图；
23.图3为本发明实施例1的心电示意图；
24.图4为本发明实施例1的振动波形和心电对比示意图；
25.图5为本发明实施例2的缓震装置示意图。
26.附图标记：
27.1-坐垫，2-底板，3-减震弹簧。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
29.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
30.实施例1
31.本实施例提供了一种瞬时强冲击振动类操作平台人员安全性评估系统，如图1所示，包括振动波形检测装置、心电图机和波形分析装置，具体如下：
32.振动波形检测装置，与波形分析装置电连接，用于检测振动源的振动数据，并将振动数据转换为振动波形图后传输给波形分析装置。在具体的实施方式中，振动波形检测装置包括振动加速度传感器和振动信号分析仪。
33.振动加速度传感器设于振动源上，用于检测振动源的振动数据，振动加速度传感器的选择不作限定，以现有技术中任意一种可实现的方式实施，比如可选ymc2106c。可选的，振动加速度传感器以粘接方式设于振动源上。
34.振动信号分析仪与振动加速度传感器电连接，电连接的方式不作限定，以现有技
术中任意一种可实现的方式实施，优选采用有线电缆连接，振动信号分析仪接收振动加速度传感器传输的振动数据，将其转换为振动波形图，将振动数据转换为振动波形图为现有技术，振动信号分析仪可选用便携式振动信号分析仪，型号可选用ymc9216s；其转换得到的振动波形图如图2所示。
35.振动波形检测装置与波形分析装置电连接的方式不作限定，以现有技术中任意一种可实现的方式实施，优选采用有线电缆连接。
36.心电图机，与波形分析装置电连接，用于检测操作人员的心电信号，并将心电信号转换为心电图后传输给波形分析装置。在具体的实施方式中，心电图机可选用便携式心电图机，型号为cm1200b。心电图机使用心电电极片对操作人员的心电信号进行采集，其转换得到的心电图如图3所示。
37.心电图机与波形分析装置电连接的方式不作限定，以现有技术中任意一种可实现的方式实施，优选采用有线电缆连接。
38.波形分析装置，用于将接收到的振动波形图和心电图进行对比，根据两种波形的上升时长和下降时长之比率是否一致，评估瞬时强冲击对操作人员的安全性。在具体的实施方式中，波形分析装置选用工控机，工控机的型号不作限定。工控机读取振动波形图中振动波形的上升时长和下降时长，即图2中三角形区域，计算振动波形的上升时长和下降时长之比率r1；读取心电图中心电波形的上升时长和下降时长，即图3中三角形区域，计算心电波形的上升时长和下降时长之比率r2，当r2与r1一致时，即r2＝r1时，操作人员的心脏会与振动源的振动产生周期耦合共振，其原理是心脏规律的收缩和舒张为周期性运动，而瞬时冲击振动的加速度的变化也为周期性运动，当加速度冲击振动的周期性变化特点与心脏规律收缩和舒张的周期性运动特点一致时，就可能通过这种周期耦合共振引起操作人员的心血管系统损伤。
39.以下对实施例1工作原理进行详细说明：
40.操作人员进入操作间后，在开始进行试验前，将振动波形检测装置的振动加速度传感器粘贴到振动源上，将心电图机的心电电极片贴在自身的心脏位置处，启动振动信号分析仪、心电图机工作。试验前，确定振动源的振动参数在加速度安全阈值内。
41.开始试验后，在振动源按确定好的振动参数进行了短时间(原则上不超过5秒)的振动后，暂停试验。工控机会接收到振动信号分析仪、心电图机分别传输来的振动波形图、心电图，然后工控机读取振动波形图中振动波形的上升时长和下降时长，计算比率r1；读取心电图中心电波形的上升时长和下降时长，计算比率r2。操作人员可以根据r1和r2的数值和波形图，如图4所示，得出r2与r1是否一致。当r2与r1一致时，说明操作人员在此时的心跳会与振动源的振动产生周期耦合共振，安全性评估为不合格，继续按原振动参数开展试验，可能会对操作人员的心血管系统造成损伤。
42.通过采用本实施例的技术方案，可以在指定的加速度安全阈值内进行瞬时冲击振动试验时，对是否会给平台操作人员造成损伤进行正确评估。
43.实施例2
44.在实际工作中，当通过实施例1的技术方案，判断出对于某一个操作人员，采用某一种振动参数进行瞬时冲击振动试验时，安全性不合格，但在一般情况下也不方便换人，该操作人员还是需要想办法以该振动参数继续进行试验。
45.为解决上述技术问题，在实施例1的基础上，采用以下技术方案：
46.安全性评估系统还包括缓震装置，缓震装置设于平台操作座椅上。
47.操作人员坐在座椅上的缓震装置进行试验时，振动源的振动传递到缓震装置后，会改变其振动波形，避免操作人员的心跳和振动源的振动产生周期耦合共振。
48.在具体的实施方式中，如图5所示，缓震装置包括底板2和坐垫1，底板和坐垫之间设有多个减震弹簧3，各减震弹簧的两端分别与底板、坐垫相连接，与底板、坐垫之间具有不同的倾角。将减震弹簧与底板、坐垫之间设置为具有不同倾角的倾斜连接，是因为振动作用于人体时，在人体上会产生三个方向的影响，分别是x轴表示胸
→
背向，y轴表示左
→
右向，z轴表示头
→
脚向。如果各减震弹簧与底板、坐垫之间都是垂直连接，则只能改变振动在一个方向上对人体的影响。而当各减震弹簧与底板、坐垫之间设置为具有不同倾角的倾斜连接时，就可以改变振动在三个方向上对人体的影响。
49.在本实施例中，针对不同的振动参数，配置了多个缓震装置，每个缓震装置中的减震弹簧均不相同，可以改变不同振动参数下振动源的振动波形；缓震装置使用时放置于平台操作座椅上即可。
50.通过采用本实施例的技术方案，可以调整作用于操作人员的振动，避免操作人员的心跳和振动源的振动产生周期耦合共振，对操作人员的心血管系统造成损伤。
51.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。