[发明专利]一种动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台

权利要求书

1.一种动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台，其特征在于，该测试平台主要由动态激振系统、三维数字化可调座椅系统、三维可调乘驾机构和人体生理特性及生物力学测试系统四部分构成；

动态激振系统，包括一个基板(6)，基板(6)由支承座(4)支撑在地面上，支承座(4)上设有支撑弹簧(5)，基板(6)下方对称安装有两个激振电机(1)，两个激振电机(1)之间连接有可编程控制器(2)，可编程控制器(2)连接变频器(3)；通过可编程控制器(2)控制两个激振电机(1)产生同步反向振动，并使产生的激振力水平分量相互抵消，以保证试验平台能产生动态环境的垂直振动；通过调节激振电机(1)内部轴端偏心块的角度，以实现无级调解激振力；在可编程控制器(2)上配置变频器(3)，用以实现振动电机的无机调频；

三维数字化可调座椅系统，包括设置在基板(6)上的座椅，该座椅由座椅面(8)、椅背(10)、座椅靠垫(13)和座椅垫(15)构成；座椅面(8)下部安装有座椅面(8)的角度调节器(7)，椅背(10)和座椅面(8)的连接处装有椅背角度调节器(9)，以实现椅背(10)和座椅面(8)两者间的角度调节；在座椅面(8)上均匀布置有阵列微型块状压力传感器(37)，椅背(10)上也均匀布置有阵列微型块状压力传感器(37)，用于测试各点的压力分布；在微型块状压力传感器(37)上面安装有可调螺钉(12)，用于生成三维数字化可调座椅的所需三维形面；

三维可调乘驾机构，包括设置在基板(6)上的三维可调操纵杆(14)、三维可调方向盘(16)和可调脚踏板(17)，用以实现不同乘驾环境试验各种体位操作的可调功能；其中，三维可调操纵杆(14)用于实现操纵杆在X、Y、Z方向上的位置调节；三维可调方向盘(16)用于实现方向盘在X、Y、Z方向上的位置调节、绕Y轴方向转动的角度调节及轴向长度的调节；三维可调脚踏板(17)由制动刹车脚踏板、离合器脚踏板和油门脚踏板组成；用于实现各个脚踏板在X、Y、Z方向上的位置调节和绕Y轴方向转动的角度调节；

人体生理特性及生物力学测试系统，包括人体肌电信号测量系统(19)、分布式体压测量系统(18)、多普勒超声波血流速测量系统(20)、人体血压测量系统(20)、人体振动响应测试系统(22)和分析计算机(23)；其中：人体肌电信号测量系统(19)、多普勒超声波血流速测量系统(20)和人体血压测量系统(20)通过表面电极或探头与被试人员的相关组织相连，用于测量和分析不同乘驾体位和振动环境下各参量的响应；人体振动响应测试系统(22)通过测量椅面和人体不同部位的加速度响应，以研究动态乘驾环境下人体系统的振动特性；分布式体压测量系统(18)和座椅面(8)和座椅背(10)上均匀布置的阵列微型块状压力传感器(37)连接，用于反映各点压力的电压信号，微型块状压力传感器通过本身的信号线与多路信号放大器连接，而多路信号放大器则通过数据线与A/D转换器连接，A/D转换器通过数据线将测得的分析信号输入分析计算机(23)，分析计算机(23)内设置有测量分析软件，用于对体压信号进行存贮、分析处理和显示。

2.如权利要求1所述的动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台，其特征在于，所述的人体肌电信号测量系统(19)主要由表面电极(24)、肌电仪(25)、微机接口器和数据分析软件组成；表面电极(24)通过本身的信号线与肌电仪(25)连接，肌电仪(25)与数据采集装置(26)连接，各个表面电极所测得的肌电信号传入肌电仪(25)，再经肌电仪(25)传输到数据采集装置(26)，而数据采集装置(26)则通过微机接口器实现与分析计算机(23)连接，进而使采集到的肌电信号在分析计算机(23)上进行数据分析和处理。

3.如权利要求1所述的动态乘驾环境人体生理特性及生物力学测试平台，其特征在于，所述的多普勒超声波血流速测量系统主要由超声波发射装置(27)、探头(28)和超声波接收装置(30)组成，当被测试者落座后，把探头(28)固定在人体测试的动脉上，超声波发射装置(27)发射超声波，通过探头(28)照射血管中的血细胞并利用多普勒效应，血细胞收到的声波频率将发生变化；然后利用超声波的反射特性，照射到血细胞的超声波将发生反射，通过超声接收装置(30)接收反射回波信号，再次利用多普勒效应便可测得回波频率；最后把入射超声波频率和接收到的声波频率差，即频移信号经过滤波、放大，再经A/D转换器输入分析计算机(23)进行处理。