座部压力测量工具：对它们的评估new

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1、座部压力测量工具：对它们的评估DianeE.Gyi,J.MarkPorterandNigelK.B.Robertson《AppliedErgonomics》Vol27,No.2,pp85—91，1998摘要：界面压力测量引起工业自动化行业的兴趣，它应用于汽车驾椅设计的不舒服度的预测，能在早期的设计过程中给设计师和制造商提供一些快捷的信息。因此，高质量、高相关性、可定量化的数据采集是非常必须的。在此主要是对商业性的TPM（TalleyPressureMonitor）做进一步的开发研究。对这一系统的优缺点进行了研究，并重新设计了传感器阵列。这种评估放在实际的实验环境中是

2、非常必须的。关键词：汽车座椅、界面压力测量、不舒服度工业自动化中要求有能获得座椅舒适度的可评估的客观测量工具。希望此方法能为设计师提供快捷、简便的可信赖的数据，在设计初期即可提供坐姿的舒适度与不舒适度。关于实际的实验情况、座部压力和不舒适度的关系的详细资料请参看Gyi（1996）即将出版的文章。本文将对研究界面测量压力的人员有用，尤其是汽车中的人椅界面设计。我们将尽可能的把从TPM中获取的经验、教训应用于汽车座椅设计。介绍了TPM的评估标准，并重新设计了测量汽车坐部压力的TPM传感器垫。为了平衡实际中的愿望，界面压力测量工具一般都很大。最早是应用在医学方面，它为那些

3、感觉迟钝或不能动的病人设计，他们或是肌骨损伤或是由于机械组织受损。Treaster(1987)给出了这些早期系统好的描述。实际上，现在许多商用压力测量仪器都是从临床仪器发展而来。这些仪器经改进或扩大功能后应用于其他领域，例如，在工业自动化行业中关于汽车座不舒适度评估的应用正逐步增长。压力测量技术总的说来，以前研究中关于测量座部界面压力的传感器类型有：压电式、气囊式、气电式。压电电功率转换器包括一个可变形部分，它与传感元素相关。压力遇到阻力时的特征由电信号测量出来。这一工具应用于许多研究，如Bush(1969)，Herzberg(1972),Diebschlag和Mu

4、eller-Limmtoth(1981),Drummond等人（1982），Cooper等人（1986），Congleton等人（1988），Lee和Ferraiuolo(1993),还有更近期的Gross等人（1994）和Kalpen等人(1995)。尽管最初这种传感器在可重复性和可靠性方面不可信赖，但最近由于电子技术的发展，使得其性能也有所提高。气囊式传感器使小空气单元与空气存储器相连，为了使此传感器膨胀，空气存储器中的压力须轻微超过传感器中的压力。当膨胀压力上升到大于应用压力，传感器中的空气量将会突然增加，导致压力增长率的突发性降落，这又引起空气存储器中压力的

5、变化，这一变化将被作为界面使用压力记录下来。Bader（1982），Bader等人（1984），Bader和Hawken(1986)将之发展成现在的TPM，Patterso和Eckrich（1991）将之进一步发展为网格状压力气囊。气电式传感器的柔软内表面有电子装置，空气被压入囊内，且当内外压力平等时，电信号切断，在这些点的压力信号得以记录。还有一个设想是将一些小单元排列成矩阵，象三明治一样夹在衣服中间，但无其他可提供的技术细节。6Bennett等人（1979）发明了血压计，2.5cm传感器实际上包括4个独立的传感器（2个压力、1个剪力、1个血流量）。最后，Thak

6、urta等人使用Tekscan系统，它包括由狭长的、有柔韧性的网格组成的传感器（44行，48列）。但压力测量是通过压力感觉墨的电阻进行的，它的优点在于有很高的传感速度、实时反应能力。技术限制原来的传感器易发生错误，电功率转换器的厚度可能会引起人为的压力增高，汇总能力也较差；另一个错误来源是功率转换器的磁滞现象，且温度是单独考虑的。许多压电式和气电式阵列是柔韧的，它引起一个“假象”，既它使身体远离支持表面，导致测量错误，尤其是坐垫设计。当在一个附加界面上时，干扰性压力测量设备也会影响数据的采集。尽管应用光学原理的设备可以减少潜在的误差，但它又不能满足在不同测量环境下随

7、意柔韧的要求。Ferguson-Pell认为可靠的压力测量还要能获得传感器对不同剪力（或非成对出现的力）的记录。但是如果目的要求忽略这些干扰的话，气囊式传感器将是最好的选择。在我们的研究中不需要测量剪力。坐压测量工具评估的一般方法Ferguson-Pell（1980）提供了如下的重要设计标准来指导压力测量评估系统：（1）单个传感器的半径要小，以能更好的与肤界面接触，并能使传感器上的压力变化同步。半径≤14mm.（2）最大传感器厚度很难确定，这取决于不同的泡沫密度和不同组织部位的差异。最优选择是≤0.5mm。（3）传感器是柔韧的，以能适应身体表面的曲线，可以避免不