CN112345063B - 一种楼板振动舒适度的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测试楼板振动舒适度领域，具体是涉及一种楼板振动舒适度的测试方法。人的生理指标能够反应人的舒适度，而测试楼板振动舒适度即测试楼板因在人致荷载作用下导致的振动响应而使人产生的舒适度。本发明采用人的生理指标和楼板参数构建数据库，在获取待测楼板的舒适度时，本发明结合了人的生理指标和本发明构建的数据库，因此本发明引入人的生理指标，使得测试结果更能反映出楼板的振动响应而影响人的舒适度的程度；更加方便快捷。

Description

一种楼板振动舒适度的测试方法
技术领域
本发明涉及测试楼板振动舒适度领域，具体是涉及一种楼板振动舒适度的测试方法。
背景技术
新型结构体系、新型施工工艺和现代化结构分析方法在建筑工程中得到了广泛应用，大型公共建筑朝着大跨度、大悬挑方向发展，导致楼板阻尼较小，柔性大、基频低，进而导致现代的楼板的自振频率极易达到引起人的不适所需要的频率，楼板的自振频率是楼板固有的属性，因此，获取楼板因人致载荷而产生振动响应给人的舒适度具有十分重要的意义，楼板因自振而给人的舒适度即楼板振动舒适度。
现有的测试楼板振动舒适度的方法，局限在楼板自身的参数，以此导致测试结果并不能准确反映楼板给人的舒适度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种楼板振动舒适度的测试方法，通过引入人的生理指标客观反应楼板振动的舒适度，能够准确反应楼板给人的舒适度，以此提高测试结果的准确性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种楼板振动舒适度的测试方法，包括如下步骤：
S1，建立数据库，数据库中包括样本楼板的舒适度，与样本楼板的舒适度对应的测试人员的生理指标；样本楼板的舒适度通过测试人员在样本楼板上时的楼板参数和/或生理指标获取；
S2，采集测试人员在待测楼板上的生理指标；
S3，通过步骤S2中的生理指标和步骤S1中的数据库，获取待测楼板的舒适度。
进一步，步骤S1的具体步骤如下：
S11，测试人员在样本楼板上行走，获取此时的楼板参数，楼板参数包括样本楼板振动产生的峰值加速度a和样本楼板的自振频率F；
S12，通过峰值加速度a和样本楼板的自振频率F，获取样本楼板的舒适度；记录与样本楼板舒适度对应的此时测试人员的生理指标；通过样本楼板的舒适度和测试人员的生理指标，建立数据库。
进一步优选的，步骤S12的具体步骤如下：
若a小于峰值加速度的第一设定值，且F大于自振频率的第一设定值，则样本楼板的舒适度为I级，记录与样本楼板的舒适度为I级对应的此时测试人员的第一生理指标PA，将舒适度I级和第一生理指标PA建立为第一数据库A；
若a大于峰值加速度的第一设定值且小于峰值加速度的第二设定值，F 小于自振频率的第一设定值且大于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为II级，记录与样本楼板的舒适度为II级对应的此时测试人员的第二生理指标PB，将舒适度II级和第二生理指标PB建立为第二数据库B；
若a大于峰值加速度的第二设定值，且F小于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为III级，记录与样本楼板的舒适度为III级对应的此时测试人员的第三生理指标PC，将舒适度III级和第三生理指标PC建立为第三数据库C。
进一步优选的，步骤S1、S2、S3、S11、S12中的生理指标包括脑电波信号，步骤S3的具体步骤如下：
S31，获取第一生理指标PA对应的脑电波信号的带通能量PA1、相位PA2、频域统计量PA3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PA4、信息熵PA5；
获取第二生理指标PB对应的脑电波信号的带通能量PB1、相位PB2、频域统计量PB3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PB4、信息熵PB5；
获取第三生理指标PC对应的脑电波信号的带通能量PC1、相位PC2、频域统计量PC3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PC4、信息熵PC5；
获取测试人员在待测楼板上的脑电波信号P的带通能量P1、相位P2、频域统计量P3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和P4、信息熵P5；
S32，计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第一数据库A的匹配值λA:
Figure BDA0002722956800000031
计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第二数据库B的匹配值λB:
Figure BDA0002722956800000032
计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第三数据库C的匹配值λC：
Figure BDA0002722956800000033
S33，若λA小于λB，且λA小于λC，则待测楼板的舒适度为第一数据库A 中的I级；
若λB小于λA，且λB小于λC，则待测楼板的舒适度为第二数据库B中的 II级；
若λC小于λA，且λC小于λB，则待测楼板的舒适度为第三数据库C中的 III级。
进一步，步骤S2中采集的测试人员在待测楼板上的生理指标包括脑电波信号P和与脑电波信号P对应的心率，通过心率对第一数据库A、第一数据库B、第一数据库B进行修正，具体步骤如下：若心率在单位时间内的变化值大于第一心率阈值，则用P代替第三数据库C中的生理指标PC；若心率在单位时间内的变化值大于第二心率阈值，则用P代替第二数据库B中的生理指标PB；若心率在单位时间内的变化值大于第三心率阈值，则用P代替第一数据库A中的生理指标PA；其中，第一心率阈值大于第二心率阈值，第二心率阈值大于第三心率阈值。
进一步优选的，建立的数据库中包括样本楼板的舒适度和测试人员的脑电波信号以及样本楼板的自振频率。
进一步优选的，峰值加速度的第一设定值为0.05m/s2，峰值加速度的第二设定值为0.07m/s2，自振频率的第一设定值为10Hz，自振频率的第二设定值为3Hz。
更进一步优选的，测试人员在样本楼板和待测楼板上每秒的步数为2.6～3.2。
本发明的有益效果如下：
(1)人的生理指标能够反应人的舒适度，而测试楼板振动舒适度即测试楼板因在人致荷载作用下导致的振动响应而使人产生的舒适度。本发明采用人的生理指标和楼板参数构建数据库，在获取待测楼板的舒适度时，本发明结合了人的生理指标和本发明构建的数据库，因此本发明引入人的生理指标，使得测试结果更能反映出楼板的振动响应而影响人的舒适度的程度；更加方便快捷。
(2)本发明建立了样本楼板的舒适度、人在样本楼板上的脑电波信号、样本楼板的自振频率三者之间的对应关系。因此，本发明通过采集人在待测楼板上的脑电波信号即可获取待测楼板的自振频率，当待测楼板的自振频率因过低而接近人的步行频率时，可以通过调整待测楼板的属性，比如通过改变质量以调整待测楼板的自振频率，从而使得待测楼板的自振频率偏离正常人的步行频率，最终能够改善待测楼板的舒适度。
(3)脑电波是大脑活动时大量神经元同步发生突触后电位形成的，是大脑活动伴随的产物，本发明使用脑电波这一生理指标记录人的舒适程度，能够进一步提高测试结果的准确性。
(4)心率能够客观反应人的舒适度，本发明以测试人员在待测楼板上的心率这一生理指标为依据来修正已建立的数据库。修正数据库即修正人在样本楼板上的脑电波信号与样本楼板振动舒适度之间的对应关系，进而更进一步提高了通过采集人在待测楼板上的脑电波和本发明的数据库获取到的待测楼板舒适度的准确性。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种楼板振动舒适度的测试方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1，建立数据库，数据库中包括样本楼板的舒适度，与样本楼板的舒适度对应的测试人员的生理指标，该生理指标为脑电波信号；样本楼板的舒适度通过测试人员在样本楼板上时的楼板参数获取。具体步骤如下：
S11，测试人员在样本楼板上行走，测试人员每秒的步数为2.6～3.2，获取此时的楼板参数，楼板参数包括样本楼板振动产生的峰值加速度a和样本楼板的自振频率F。峰值加速度a和自振频率F是通过振动测试仪和加速度传感器获取到的，峰值加速度a为楼板的竖向加速度，自振频率F为峰值频率。
S12，若a小于峰值加速度的第一设定值，且F大于自振频率的第一设定值，则样本楼板的舒适度为I级，记录与样本楼板的舒适度为I级对应的此时测试人员的第一生理指标(脑电波信号)PA，将舒适度I级和第一生理指标(脑电波信号)PA建立为第一数据库A。
若a大于峰值加速度的第一设定值且小于峰值加速度的第二设定值，F 小于自振频率的第一设定值且大于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为II级，记录与样本楼板的舒适度为II级对应的此时测试人员的第二生理指标(脑电波信号)PB，将舒适度II级和第二生理指标(脑电波信号) PB建立为第二数据库B；
若a大于峰值加速度的第二设定值，且F小于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为III级，记录与样本楼板的舒适度为III级对应的此时测试人员的第三生理指标(脑电波信号)PC，将舒适度III级和第三生理指标(脑电波信号)PC建立为第三数据库C。
I级为舒适，II级为不舒适，III级为极度不舒适。
峰值加速度的第一设定值为0.05m/s2，峰值加速度的第二设定值为 0.07m/s2，自振频率的第一设定值为10Hz，自振频率的第二设定值为3Hz。
S2，采集测试人员在待测楼板上的生理指标，即采集测试人员在待测楼板上的脑电波信号。
S3，通过步骤S2中的生理指标和步骤S1中的数据库，获取待测楼板的舒适度，步骤S2中的生理指标为脑电波信号，第一数据库A中的第一生理指标PA、第二数据库B中的第二生理指标PB、第三数据库C中的第三生理指标PC均为脑电波信号。脑电波信号是通过头戴式脑电波测试仪获取初始的脑电波信号，初始的脑电波信号经过放大器，滤波器，模数转换器处理之后获取本实施例的脑电波信号。具体步骤如下：
S31，获取第一生理指标PA对应的脑电波信号的带通能量PA1、相位PA2、频域统计量PA3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PA4、信息熵PA5；
获取第二生理指标PB对应的脑电波信号的带通能量PB1、相位PB2、频域统计量PB3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PB4、信息熵PB5；
获取第三生理指标PC对应的脑电波信号的带通能量PC1、相位PC2、频域统计量PC3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PC4、信息熵PC5；
获取测试人员在待测楼板上的脑电波信号P的带通能量P1、相位P2、频域统计量P3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和P4、信息熵P5；
S32，计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第一数据库A的匹配值λA:
Figure BDA0002722956800000061
计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第二数据库B的匹配值λB:
Figure BDA0002722956800000062
计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第三数据库C的匹配值λC：
Figure BDA0002722956800000063
S33，若λA小于λB，且λA小于λC，则待测楼板的舒适度为第一数据库A 中的I级；
若λB小于λA，且λB小于λC，则待测楼板的舒适度为第二数据库B中的 II级；
若λC小于λA，且λC小于λB，则待测楼板的舒适度为第三数据库C中的III级。
实施例2
在实施例1的基础上，将实施例1的步骤S1中的样本楼板的舒适度通过楼板参数获取替换为样本楼板的舒适度通过心率变化值这一生理指标获取，步骤S2和S3中的生理指标依然为脑电波信号,通过心率变化值获取人的舒适度为现有技术，步骤S1的具体步骤如下：
S11，当测试人员在样本楼板上行走时，采集测试人员的心率变化值；
S12，若步骤S11中的测试人员的心率变化值小于第一心率设定值，则样本楼板的舒适度为I级，采集此时测试人员的脑电波信号，将该脑电波信号和与之对应的舒适度I级建立为数据库A；
若步骤S11中的测试人员的心率变化值大于第一心率设定值而小于第二心率设定值，则样本楼板的舒适度为II级，采集此时测试人员的脑电波信号，将该脑电波信号和与之对应的舒适度II级建立为数据库B；
若步骤S11中的测试人员的心率变化值大于第二心率设定值而小于第三心率设定值，则样本楼板的舒适度为III级，采集此时测试人员的脑电波信号，将该脑电波信号和与之对应的舒适度III级建立为数据库C。
本实施例中，第一心率设定值小于第二心率设定值，第二心率设定值小于第三心率设定值。
实施例3
在实施例1的基础上，将实施例1的步骤S1中的样本楼板的舒适度通过楼板参数获取替换为步骤S1中的样本楼板的舒适度通过楼板参数和心率变化值这一生理指标获取，步骤S2和S3中的生理指标依然为脑电波信号，步骤S1的具体步骤如下：
S11，当测试人员在样本楼板上行走时，采集此时的楼板参数和测试人员的心率变化值，楼板参数包括样本楼板振动产生的峰值加速度a和样本楼板的自振频率F。峰值加速度a和自振频率F是通过振动测试仪和加速度传感器获取到的，峰值加速度a为楼板的竖向加速度，自振频率F为峰值频率。
S12，若步骤S11中的测试人员的心率变化值小于第一心率设定值，a 小于峰值加速度的第一设定值，且F大于自振频率的第一设定值，则样本楼板的舒适度为I级，记录与样本楼板的舒适度为I级对应的此时测试人员的第一生理指标PA，将舒适度I级和第一生理指标PA建立为第一数据库A；
若步骤S11中的测试人员的心率变化值大于第一心率设定值而小于第二心率设定值，a大于峰值加速度的第一设定值且小于峰值加速度的第二设定值，F小于自振频率的第一设定值且大于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为II级，记录与样本楼板的舒适度为II级对应的此时测试人员的第二生理指标PB，将舒适度II级和第二生理指标PB建立为第二数据库B；
若步骤S11中的测试人员的心率变化值大于第二心率设定值而小于第三心率设定值，a大于峰值加速度的第二设定值，且F小于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为III级，记录与样本楼板的舒适度为III级对应的此时测试人员的第三生理指标PC，将舒适度III级和第三生理指标PC建立为第三数据库C。
实施例4
在实施例1、2、3的基础上，步骤S2中采集的测试人员在待测楼板上的生理指标包括脑电波信号P和与脑电波信号P对应的心率，通过心率对第一数据库A、第一数据库B、第一数据库B进行修正，具体步骤如下：若心率在单位时间内的变化值大于第一心率阈值，则用P代替第三数据库C中的生理指标PC；若心率在单位时间内的变化值大于第二心率阈值，则用P代替第二数据库B中的生理指标PB；若心率在单位时间内的变化值大于第三心率阈值，则用P代替第一数据库A中的生理指标PA；其中，第一心率阈值大于第二心率阈值，第二心率阈值大于第三心率阈值。

Claims (5)

1.一种楼板振动舒适度的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，建立数据库，数据库中包括样本楼板的舒适度，与样本楼板的舒适度对应的测试人员的生理指标；通过楼板参数和/或测试人员的生理指标获取样本楼板的舒适度，楼板参数为测试人员在样本楼板上时的楼板参数；
S2，采集测试人员在待测楼板上的生理指标；
S3，通过步骤S2中的生理指标和步骤S1中的数据库，获取待测楼板的舒适度；
步骤S1的具体步骤如下：
S11，当测试人员在样本楼板上行走，获取此时的楼板参数，楼板参数包括样本楼板振动产生的峰值加速度a和样本楼板的自振频率F；
S12，通过峰值加速度a和样本楼板的自振频率F，获取样本楼板的舒适度；记录与样本楼板舒适度对应的此时测试人员的生理指标；通过样本楼板的舒适度和测试人员的生理指标，建立数据库；
步骤S12的具体步骤如下：
若a小于峰值加速度的第一设定值，且F大于自振频率的第一设定值，则样本楼板的舒适度为I级，记录与样本楼板的舒适度为I级对应的此时测试人员的第一生理指标PA，将舒适度I级和第一生理指标PA建立为第一数据库A；
若a大于峰值加速度的第一设定值且小于峰值加速度的第二设定值，F小于自振频率的第一设定值且大于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为II级，记录与样本楼板的舒适度为II级对应的此时测试人员的第二生理指标PB，将舒适度II级和第二生理指标PB建立为第二数据库B；
若a大于峰值加速度的第二设定值，且F小于自振频率的第二设定值，则样本楼板的舒适度为III级，记录与样本楼板的舒适度为III级对应的此时测试人员的第三生理指标PC，将舒适度III级和第三生理指标PC建立为第三数据库C；
第一生理指标PA即第一脑电波信号PA，第二生理指标PB即第二脑电波信号PB，第三生理指标PC即第三脑电波信号PC，步骤S3的具体步骤如下：
S31，获取第一脑电波信号PA的带通能量PA1、相位PA2、频域统计量PA3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PA4、信息熵PA5；
获取第二脑电波信号PB的带通能量PB1、相位PB2、频域统计量PB3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PB4、信息熵PB5；
获取第三脑电波信号PC的带通能量PC1、相位PC2、频域统计量PC3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和PC4、信息熵PC5；
获取测试人员在待测楼板上的脑电波信号P的带通能量P1、相位P2、频域统计量P3、时频成分稀疏向量因子的绝对值之和P4、信息熵P5；
S32，计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第一数据库A的匹配值λA:
Figure FDA0003660745410000021
计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第二数据库B的匹配值λB:
Figure FDA0003660745410000022
计算测试人员在待测楼板上的脑电波信号P与第三数据库C的匹配值λC：
Figure FDA0003660745410000023
S33，若λA小于λB，且λA小于λC，则待测楼板的舒适度为第一数据库A中的I级；
若λB小于λA，且λB小于λC，则待测楼板的舒适度为第二数据库B中的II级；
若λC小于λA，且λC小于λB，则待测楼板的舒适度为第三数据库C中的III级。
2.如权利要求1所述的楼板振动舒适度的测试方法，其特征在于，步骤S2中采集的测试人员在待测楼板上的生理指标包括脑电波信号P和与脑电波信号P对应的心率，通过心率对第一数据库A、第一数据库B、第一数据库B进行修正，具体步骤如下：若心率在单位时间内的变化值大于第一心率阈值，则用P代替第三数据库C中的第三生理指标PC；若心率在单位时间内的变化值大于第二心率阈值，则用P代替第二数据库B中的第二生理指标PB；若心率在单位时间内的变化值大于第三心率阈值，则用P代替第一数据库A中的第一生理指标PA；其中，第一心率阈值大于第二心率阈值，第二心率阈值大于第三心率阈值。
3.如权利要求2所述的楼板振动舒适度的测试方法，其特征在于：建立的数据库中包括样本楼板的舒适度和测试人员的脑电波信号以及样本楼板的自振频率。
4.如权利要求3所述的楼板振动舒适度的测试方法，其特征在于：峰值加速度的第一设定值为0.05m/s2，峰值加速度的第二设定值为0.07m/s2，自振频率的第一设定值为10Hz，自振频率的第二设定值为3Hz。
5.如权利要求4所述的楼板振动舒适度的测试方法，其特征在于：测试人员在样本楼板和待测楼板上每秒的步数为2.6～3.2。
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