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1、2004年6月 噪 声 与 振 动 控 制 第3期 文章编号:1006-1355(2004)03-0022-04环境振动对人体的影响董 霜, 朱元清(上海市地震局,上海200062) 摘 要:介绍了人体机械振动模型,在有关国际标准的基础上,讨论了环境振动对人体的影响及人体对振动的响应的舒适度评价标准,并分析了相关的主要因素。关键词:振动与波;环境振动;人体;评价标准中图分类号:TB53 文献标识码:AEffectsofEnvironmentalVibrationonManDONGShuang,ZHUYuan2qing(
2、SeismologicalBureauofShanghai,Shanghai200062)Abstract:Thispaperintroducedthemechanicalvibrationmodelofhumanbody,anddiscussedef2fectsofenvironmentvibrationonmanandthecriterionofevaluatinghumanresponsetovibrationbasedonISO,andanalyzedtheimportantfactors.Keywords:vibrationandwave;environm
3、entalvibration;humanbody;criterionofevaluation极为复杂的,为更好的反应其机械特性,可以根据各引 言自的生理特点,将人体等效为质量、弹簧、阻尼等机 我们的生存环境中振动无处不在,工业工厂的械元件组成的机械系统,采用机械阻抗相等的方法生产以及建筑业施工都在产生振动,从海洋的轮船进行模拟,并通过实验研究得出各器官的固有频率。到陆地的地下,路面车辆到空中的航空飞机,各种交通运输业更是人们熟悉的振动源。犹如声音是由于声带的振动,消化是由于胃肠的蠕动,呼吸是由于肺叶的扇动,血液的输送是由于心脏的搏动等,可以说人类的生命和生存都离不
4、开振动。但是这些环境中的振动也在时刻影响着人类的健康和生活,与空气污染一样,成为一种环境污染。医学上把由于振动造成的疾病统称为“振动病”。甚至,振动对树木也会造成危害。美国一些高速公路两旁的树木突然枯死,科学家研究证实,除了空气污染因素外,就是因为公路上无数汽车对地面引起的频繁振动,从而破坏了树木根系与土壤的结合,造成了树木的死亡。环境振动已经成为一种不容忽视的公害之一,本文在国际标准及国家标准有关规定的基础上,从人体机械振动模型出发,进一步阐述了环境振动对人体的影响,并且分析了各种重要因素。图1 人体机械振动模型及各部位的固有频率1.2 人体对激励频率的响应1 人
5、体机械振动模型及对振动的响应 根据人体平坐与站立在垂直振动的平台上时显1.1 人体机械振动模型示的机械阻抗,频率低于2Hz时,人体可视为一个 人体的结构及特性决定了它既是一个生物系统纯质量单元。人体平坐状态时,第一次谐振发生在也可被视为一个机械系统。人作为一个机械系统是4～6Hz段;人体站立时,响应峰值出现在5～12Hz段。阻抗数值以及其相角为计算整体的能量传递提收稿日期:2004201207供了依据。作者简介:董霜(1978-),女,河南省沈丘县人,在读硕士生,主要从事地震观测技术及振动研究。研究表明人体最敏感的频率范围为纵振动4～©1995-2005Tsin
6、ghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.环境振动对人体的影响238Hz,水平向振动1～2Hz。人体组织对高频振动的日本、美国及德国的工程技术人员以心理学实阻尼很大,其振幅会急剧衰减,所以高频振动对人体验技术作为判断环境振动的评价标准,提出了一种的接触部分起作用。人体不同部分对不同激振力频等感度方法,此方法被ISO采用,定为ISO22631标率的反应如表1所示:准。表1 人体对不同激振频率的反应由于对人体的振动感觉作绝对判断时,人与人激振频率(Hz)人体共振部位振幅增大之间的差异会很大,即使同一个人因试验时间、
7、地点2.5～5颈椎和腰椎240%等不同也会出现很大的不同,因此,在规定人体的振4～6躯体、肩以及颈200%动感觉时,取某一频率的正弦振动为基准,该振动的20～30头与肩之间250%振级是一定的,将它与其他频率可变的振级的振动60～200眼球、手指230%进行感觉等效试验,当感觉相同时,则把求得的等效振级称为等感度。此外,对基准振级作各种变化求得的曲线簇,称为等感度曲线。如图3,4表示的人体感受曲线为振动频率、受振时间以及振动加速度级之间的关系。图中纵坐标使用振动加速度的有效值,即均方根值(rms)的优点是:就人的振动感觉而言,即使复合正弦振动波形中的分频相位有变
