振動(dòng)疲勞的時(shí)頻域分析與其預(yù)防方法探究.pdf

1、陸、海、空各種運(yùn)載工具（汽車(chē)、坦克、飛機(jī)、航天器、船舶等）在動(dòng)態(tài)環(huán)境下工作時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。這種振動(dòng)將會(huì)引起駕乘人員的肌肉疲勞，其中以腰、頸、臂、股疲勞最為常見(jiàn)，而長(zhǎng)期處于振動(dòng)疲勞狀態(tài)下可導(dǎo)致慢性肌肉骨骼損傷。因此，研究動(dòng)態(tài)振動(dòng)環(huán)境對(duì)人體的影響和找到預(yù)防振動(dòng)疲勞的方法已成為人機(jī)工程學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。
　　由于人體在舒適和疲勞狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的肌纖維電位傳導(dǎo)速度的不同，會(huì)引起各骨骼肌放電的不同，最終導(dǎo)致表面肌電信號(hào)的特征

2、差異。相比于通過(guò)測(cè)定血液中乳酸含量評(píng)價(jià)疲勞的創(chuàng)入式方法，表面肌電圖法憑借著其無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)易、多測(cè)點(diǎn)等測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)在醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、工效學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。因此，選用表面肌電圖法作為本文實(shí)驗(yàn)的主要方法。
　　本文首先介紹了表面肌電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理，根據(jù)肌電信號(hào)的特點(diǎn)分析了采集信號(hào)過(guò)程的主要干擾因素，同時(shí)從軟硬件兩方面來(lái)設(shè)計(jì)本文的信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)流程;其次是記錄了本文實(shí)驗(yàn)的步驟。本文主要針對(duì)于駕乘環(huán)境下振動(dòng)疲勞分析，故需要盡可能模擬駕乘狀態(tài)、搭建駕乘環(huán)

3、境。本文實(shí)驗(yàn)采用YS系列電磁吸合式振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行激振，將受試者安放在汽車(chē)座椅上，通過(guò)Delsys軟件系統(tǒng)來(lái)接收監(jiān)測(cè)出的肌電信號(hào)，并將各骨骼肌的表面肌電信號(hào)記錄和顯示在電腦中;然后是根據(jù)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)出的肌電信號(hào)樣本，分別對(duì)其進(jìn)行時(shí)域分析和頻域分析。其中將積分肌電值作為時(shí)域分析的疲勞評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將中值頻率和平均頻率作為頻域分析的疲勞評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)時(shí)頻域的分析，可以得到測(cè)試目標(biāo)的骨骼肌產(chǎn)生疲勞的難易程度、產(chǎn)生疲勞的時(shí)間、各骨骼肌振動(dòng)過(guò)程中頻率的變化以

4、及各疲勞指標(biāo)的變化情況，可以分析出根據(jù)iEMG值的衰減和中值頻率的左移現(xiàn)象能用來(lái)評(píng)價(jià)振動(dòng)疲勞，模擬出汽車(chē)在行駛過(guò)程中由振動(dòng)所致疲勞發(fā)生的難易程度為豎脊肌、頸項(xiàng)肌、肱二頭肌和股二頭肌;最后提出一種預(yù)防振動(dòng)疲勞產(chǎn)生的方法——加速度補(bǔ)償法，加速補(bǔ)償法可分為單方向加速度補(bǔ)償法、多方向加速度補(bǔ)償和最大值補(bǔ)償法。此種方法的基本理論是通過(guò)找到影響肌肉振動(dòng)最大加速度方向，并通過(guò)加該方向相反加速度使其產(chǎn)生影響變低，進(jìn)而抵消慣性力，減小振動(dòng)所引起的疲勞。通