CN104019888B - 座椅振动测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种座椅振动测试方法，包括振动激励装置、振动平台、模拟脚踏板、第一三向加速度传感器、第二三向加速度传感器、第三三向加速度传感器、数据采集前端和上位机；所述第一三向加速度传感器、第二三向加速度传感器、第三三向加速度传感器分别与数据采集前端连接，该数据采集前端与上位机连接；所述振动激励装置设在地面上，所述振动平台位于振动激励装置的正上方，且振动平台的底面与振动激励装置的输出轴连接；所述模拟脚踏板设在振动平台上；本发明通过测得的座椅振动数据与人体主观感受相结合来判定座椅是否满足动态舒适性要求，为座椅的设计优化提供依据。
Description
技术领域
本发明属于汽车振动测试技术，具体涉及一种座椅振动测试方法。
背景技术
汽车座椅是汽车的重要组成部分，座椅的主要功能是支撑驾驶员及乘员的身体，减缓路面传给人体的冲击并衰减，给乘员提供舒适、安全的乘坐条件。驾驶用座椅动态舒适性是指座椅在行驶状态下通过座椅骨架及座垫将振动传递到人体后给人体的舒适性，主要与振动特性有关。座椅系统影响其动态特性的因素有座垫的刚度、阻尼以及座椅骨架结构的动态性能。刚度决定座椅的共振频率，而阻尼系数决定座椅的振动衰减特性。一般来说，当其共振频率在合适的频率范围内，并且在其共振频率点所对应的最大传递率尽量小时，座椅的减振性能好，其动态舒适性也好。座椅主要用来衰减车辆垂直方向的振动，垂直机械振动对人体脊柱和与之相关的神经系统的危害最大，原因是机械振动使脊柱负荷过大并且振动使椎间盘物质交换受阻。人最敏感的频率范围为：垂直振动4～8Hz，水平振动2Hz以下，如何尽可能地减少在此频率范围的振动是最主要目标。
因此，需要开发一种简单有效的方法来对座椅的振动进行主观评价和测试。
发明内容
本发明的目的是提供一种座椅振动测试方法，对座椅在不同随机激励条件下的振动进行测试，同时对座椅的振动情况进行主观评价。
本发明所述的一种座椅振动测试方法，所述测试方法采用的测试系统包括振动激励装置、振动平台、模拟脚踏板、第一三向加速度传感器、第二三向加速度传感器、第三三向加速度传感器、数据采集前端和上位机；
所述第一三向加速度传感器、第二三向加速度传感器、第三三向加速度传感器分别与数据采集前端连接，该数据采集前端与上位机连接；
所述振动激励装置设在地面上，所述振动平台位于振动激励装置的正上方，且振动平台的底面与振动激励装置的输出轴连接；所述模拟脚踏板设在振动平台上；
所述测试方法使用白噪声或随机路面谱作为激励源；
具体步骤如下：
步骤1、将待测座椅安装在振动平台上，使安装后座椅的状态以及座椅与模拟脚踏板的相对位置与车上座椅的状态以及座椅与脚踏板的相对位置一致；
步骤2、将第一三向加速度传感器布置在振动平台上，将第二三向加速度传感器平放于坐垫表面并固定，将第三三向加速传感器平放于靠背表面并固定，当测试者坐在座椅时，第二三向加速度传感器位于人体坐骨结节连线的中点，第三加速度传感器位于人体脊椎的中部；
步骤3、设置采样频率带宽、频率分辨率、跟踪方式以及跟踪总时间，调整第一三向加速度传感器、第二三向加速度传感器和第三三向加速度传感器的方向及灵敏度，并进行标定；
步骤4、选择不同体格的真人进行测试，测试者坐到待测座椅上，背靠在靠背上，脚放在模拟脚踏板上，手搭在膝上，每次测试前应对测试者的性别、身高和体重进行记录；
步骤5、设置振动频率及幅值，驱动振动激励装置，利用第一三向加速度传感器测量振动平台的振动响应数据，利用第二三向加速度传感器测量坐垫的振动响应数据，利用第三三向加速度传感器测量靠背的振动响应数据，利用数据采集前端对各三向加速度传感器所测量的振动响应数据进行采集，并将采集的数据传送给上位机处理，记录靠背与坐垫对座椅安装平面的频率响应函数、各测点的自功率谱；
步骤6、对测试数据进行分析，对比不同振动下频率响应函数的峰值频率及其幅值的变化，判断频率响应函数的峰值频率是否在人体振动敏感频率范围内，并记录测试人员对振动的主观评分，通过测得的座椅振动数据与人体主观感受相结合来判定座椅是否满足动态舒适性要求。
所述步骤2中，所述第二三向加速度传感器的中心点到座椅靠背和坐垫交叉线的距离L1为190～210mm。
所述步骤2中，所述第三三向加速度传感器的中心点到座椅靠背和坐垫交叉线的距离L2为290～310mm。
本发明所述座椅振动测试方法，通过测得的座椅振动数据与人体主观感受相联系来判定座椅是否满足动态舒适性要求，为座椅的设计优化提供依据。
附图说明
图1为座椅振动测试图；
图2为坐垫及靠背传感器布置示意图；
图3为各三向加速度传感器、数据采集前端和上位机的电连接关系图；
图4为对座椅安装平面的频率响应函数图；
其中：1、座椅；2、测试者；3、振动平台；4、模拟脚踏板；5、振动激励装置；6、地面；7、第一三向加速度传感器；8、第二三向加速度传感器；9、第三三向加速度传感器；10、数据采集前端、11、上位机、12、频率响应函数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种座椅振动测试方法，所述测试方法采用的测试系统包括振动激励装置5、振动平台3、模拟脚踏板4、第一三向加速度传感器7、第二三向加速度传感器8、第三三向加速度传感器9、数据采集前端10和上位机11（比如：电脑，其内安装有振动测试软件）；所述第一三向加速度传感器7、第二三向加速度传感器8、第三三向加速度传感器9分别与数据采集前端10连接，该数据采集前端10与上位机11连接；所述振动激励装置5设在地面上，所述振动平台3位于振动激励装置5的正上方，且振动平台3的底面与振动激励装置5的输出轴连接；所述模拟脚踏板4设在振动平台3上。
所述测试方法使用白噪声或随机路面谱作为激励源；具体步骤如下：
步骤1、将待测座椅1安装在振动平台3上，用夹具对座椅进行固定，调节座椅靠背倾角（比如：25°左右），使安装后座椅1的状态以及座椅1与模拟脚踏板4的相对位置与车上座椅的状态以及座椅与脚踏板的相对位置一致。
步骤2、将第一三向加速度传感器7布置在振动平台3上，将第二三向加速度传感器8平放于坐垫表面并用胶带固定，所述第二三向加速度传感器8的中心点到靠背和坐垫交叉线的距离L1为190～210mm；将第三三向加速传感器9平放于靠背表面并用胶带固定，所述第三三向加速度传感器9的中心点到9靠背和坐垫交叉线的距离L2为290～310mm；当测试者2坐在座椅1时，第二三向加速度传感器8位于人体坐骨结节连线的中点，第三加速度传感器9位于人体脊椎的中部。
步骤3、设置采样频率带宽为0～80Hz，频率分辨率为0.25Hz，设置跟踪方式为稳态跟踪，跟踪总时间长度为120s，调整第一三向加速度传感器7、第二三向加速度传感器8和第三三向加速度传感器9的方向及灵敏度，并进行标定。
步骤4、选择不同体格的真人进行测试，测试前，先用随机信号对空载座椅激励几次，确保各环节无异常。测试者2坐到待测座椅1上，背靠在靠背上，脚放在模拟脚踏板4上，手搭在膝上，测试者的坐姿自然、上身放松；每次测试前应对测试者2的性别、身高和体重进行记录。
步骤5、设置振动频率及幅值，测试频率在0.5～40Hz，幅值分别从0.05～0.40g，每隔0.05g测试一次，共测试8次。驱动振动激励装置，开启数据采集前端和上位机内的测试软件，利用第一三向加速度传感器7测量振动平台3的振动响应数据，利用第二三向加速度传感器8测量坐垫的振动响应数据，利用第三三向加速度传感器9测量靠背的振动响应数据，利用数据采集前端10对各三向加速度传感器所测量的振动响应数据进行采集，并将采集的数据传送给上位机处理，记录靠背与坐垫对座椅安装平面的频率响应函数以及各测点的自功率谱；
步骤6、检查测得数据无异常后（如某些测点测试时过载或测试失效，造成频响函数误差较大，导致振型判断错误），对测试数据进行分析，对比不同振动下频率响应函数12的峰值频率及其幅值的变化，判断频率响应函数12的峰值频率是否在人体振动敏感频率范围内，并记录测试人员对振动的主观评分，通过测得的座椅振动数据与人体主观感受相结合来判定座椅是否满足动态舒适性要求。
本实例中频率响函数12峰值频率4.8Hz，该频率下的振动放大率为2.7。该频率响应函数峰值频率在人体敏感频率范围内，需结合测试评价结果及座椅结构对座椅进行优化。
Claims (3)
1.一种座椅振动测试方法，其特征在于：所述测试方法采用的测试系统包括振动激励装置（5）、振动平台（3）、模拟脚踏板（4）、第一三向加速度传感器（7）、第二三向加速度传感器（8）、第三三向加速度传感器（9）、数据采集前端（10）和上位机（11）；
所述第一三向加速度传感器（7）、第二三向加速度传感器（8）、第三三向加速度传感器（9）分别与数据采集前端（10）连接，该数据采集前端（10）与上位机（11）连接；
所述振动激励装置（5）设在地面上，所述振动平台（3）位于振动激励装置（5）的正上方，且振动平台（3）的底面与振动激励装置（5）的输出轴连接；所述模拟脚踏板（4）设在振动平台（3）上；
所述测试方法使用白噪声或随机路面谱作为激励源；
具体步骤如下：
步骤1、将待测座椅（1）安装在振动平台（3）上，使安装后座椅（1）的状态以及座椅（1）与模拟脚踏板（4）的相对位置与车上座椅的状态以及座椅与脚踏板的相对位置一致；
步骤2、将第一三向加速度传感器（7）布置在振动平台（3）上，将第二三向加速度传感器（8）平放于坐垫表面并固定，将第三三向加速度传感器（9）平放于靠背表面并固定，当测试者（2）坐在座椅（1）时，第二三向加速度传感器（8）位于人体坐骨结节连线的中点，第三加速度传感器（9）位于人体脊椎的中部；
步骤3、设置采样频率带宽、频率分辨率、跟踪方式以及跟踪总时间，调整第一三向加速度传感器（7）、第二三向加速度传感器（8）和第三三向加速度传感器（9）的方向及灵敏度，并进行标定；
步骤4、选择不同体格的真人进行测试，测试者（2）坐到待测座椅（1）上，背靠在靠背上，脚放在模拟脚踏板（4）上，手搭在膝上，每次测试前应对测试者（2）的性别、身高和体重进行记录；
步骤5、设置振动频率及幅值，利用第一三向加速度传感器（7）测量振动平台（3）的振动响应数据，利用第二三向加速度传感器（8）测量坐垫的振动响应数据，利用第三三向加速度传感器（9）测量靠背的振动响应数据，利用数据采集前端（10）对各三向加速度传感器所测量的振动响应数据进行采集，并将采集的数据传送给上位机处理，记录靠背与坐垫对座椅安装平面的频率响应函数（12）以及各测点的自功率谱；
步骤6、对测试数据进行分析，对比不同振动下频率响应函数的峰值频率及其幅值的变化，判断频率响应函数的峰值频率是否在人体振动敏感频率范围内，并记录测试人员对振动的主观评分，通过测得的座椅振动数据与人体主观感受相结合来判定座椅是否满足动态舒适性要求。
2.根据权利要求1所述的座椅振动测试方法，其特征在于： 所述步骤2中，所述第二三向加速度传感器（8）的中心点到靠背和坐垫交叉线的距离L1为190～210mm。
3.根据权利要求1或2所述的座椅振动测试方法，其特征在于：所述步骤2中，所述第三三向加速度传感器（9）的中心点到靠背和坐垫交叉线的距离L2为290～310mm。
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