坐姿人体动力学建模及低频振动脑血氧参量响应分析

发布时间：2018-02-26 07:00

  本文关键词： 动力学模型 振动 驾驶疲劳 近红外光谱 脑血氧参量　出处：《山东大学》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

【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。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R318.0;U461

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 夏慧异;唐梅;;参数估计方法的比较[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年02期

2 张鄂;许林安;刘中华;李晓玲;;多自由度坐姿人体上体系统动力学建模与振动特性研究[J];工程设计学报;2008年04期

3 张鄂;刘明利;邵晓春;单军勇;王东生;;动态环境人-车系统的人体振动特性研究与仿真[J];工程设计学报;2009年03期

4 王荣本,郭克友,储江伟,初秀民;适用驾驶员疲劳状态监测的人眼定位方法研究[J];公路交通科技;2003年05期

5 丁海曙;腾轶超;;组织血氧参数近红外无损检测技术及自主创新之路[J];激光与光电子学进展;2007年09期

6 龚辉,骆清铭,曾绍群,陈卫国,张智;生物组织光学特性的测量方法及医学应用[J];激光生物学报;1999年01期

7 段振伟;景国勋;杨书召;;基于安全人机工程学的驾驶疲劳因素及其产生机理分析[J];河南理工大学学报(自然科学版);2008年01期

8 杨兴武;汽车的振动控制设计[J];客车技术与研究;2005年04期

9 李力;王飞跃;郑南宁;张毅;;驾驶行为智能分析的研究与发展[J];自动化学报;2007年10期

10 郑培,宋正河,周一鸣;机动车驾驶员驾驶疲劳测评方法的研究状况及发展趋势[J];中国农业大学学报;2001年06期

相关硕士学位论文 前2条

1 潘立;基于人椅系统三向振动的汽车平顺性建模与仿真[D];浙江工业大学;2004年

2 孙焕新;汽车轮胎气压对车桥振动的影响研究[D];北京林业大学;2006年

，

本文编号：1536955