原文传递
坐姿人体动力学建模及低频振动脑血氧参量响应分析
| 论文题名： | 坐姿人体动力学建模及低频振动脑血氧参量响应分析 |
| 关键词： | 人体坐姿;动力学模型;振动响应特性;驾驶疲劳;近红外光谱;脑血氧参量 |
| 摘要： | 在人车系统中，驾驶员始终处于振动激励中，长时间的振动会造成驾驶疲劳，而驾驶疲劳是导致交通事故的重要原因，积极探索动态环境下人体振动响应特性以及驾驶疲劳产生的机理，越来越多的引起人们的关注。动态下人体振动响应特性可以通过人体模型来进行衡量，常见的建模方法有集总参数模型法、有限元模型法和多体模型法。与有限元模型法和多体模型法相比，集总参数模型法适用于单振动方向的研究，建模方法简单易于操作。垂直方向的振动是汽车最主要的振动形式。本文提出了基于集总参数模型法的垂直振动条件下的七自由度坐姿人体模型，通过振动驾驶模拟试验和最小二乘法进行模型参数识别，得到人体振动响应特性，为汽车减振系统的设计提供一定的理论依据。 汽车振动会引起脑部组织氧合血红蛋白浓度的降低，研究振动状态下驾驶员脑氧参量的变化规律，对研究疲劳机理有重要意义。本文通过近红外光谱无损检测仪对人体脑部组织氧合血红蛋白浓度、还原血红蛋白浓度和血氧饱和度等参量实行无损、实时、连续的检测。与傅里叶变换和短时傅里叶变换相比，小波变换可以实现局部信号的细化分析，对所得试验数据进行统计分析与小波分析。通过近红外光谱法检测驾驶员疲劳状态下的脑部组织氧血信参量信息，利用小波分析获得振动频率与驾驶疲劳的关系。 本文所做的主要工作如下: (1)提出了基于集总参数模型法的七自由度坐姿人体模型。通过模拟驾驶振动实况，应用POLARIS三维测量系统测量不同频率时垂直振动条件下脚踏板、座椅、腰部以及头部组织的位移。为减小误差，采取多次测量取均值的方式。通过试验分析，利用最小二乘法求出所建模型的刚度、阻尼系数，从而得到动态环境下，人体振动响应特性，为汽车减振系统的设计提供理论依据。 (2)通过TASH-100近红外光谱检测仪测量不同振动频率下汽车驾驶员脑部组织血氧参量的变化趋势。对驾驶前后脑部组织血氧参量变化规律的分析得出，长时间驾驶会导致驾驶员脑组织血氧饱和度出现明显的下降规律，造成驾驶疲劳。 (3)对不同振动频率下所得脑部组织血氧参量进行小波分析得到不同振动频率对脑部组织血氧参量的影响，为车辆减振系统的设计、预防和缓解驾驶疲劳提供理论依据。 (4)通过分析振动频率对人体振动响应特性的影响以及对人体脑部组织血氧参量变化规律的影响，提出汽车减振措施，缓解驾驶疲劳。 |
| 作者： | 刘菲菲 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李增勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
