机械振动测试及振动对人体影响

机械振动测试及振动对人体影响

摘要：随着社会的发展和科技的进步，人们在日常生活以及工作中经常接触到振动。从我们最常见的交通系统，到我们日常生活中使用的各种机械设备，很多情况下会使我们的身体处于振动的环境中。这些广泛存在的机械振动，在生产实践中对我们的人体生理活动会产生很大的影响。为了保障人的身体健康并为人们创造一个舒适的工作和生活环境，研究振动对我们人类来说是有巨大意义的。一．振动的定义和分类

机械振动，是指物体在平衡位置附近做重复的运动，是机械系统运动的位移、速度、加速度量值的大小随时间在其平均值上下交替重复变化的过程,根据振动信号的数学特征，机械振动可分为确定性振动和随机振动两大类，确定性振动的振动位移是时间的函数，可用明确的数学关系式来描述，而随机振动因其振动波形呈不规则变化，一般用概率统计的方法来描述。

二．振动的测试方法

在工程振动测试领域中，测试手段与方法多种多样，但是按各种参数的测量方法及测量过程的物理性质来分，可以分成三类。

1．机械式测量方法

振动传感器将工程振动的参量转换成机械信号，再经机械系统放大后，进行测量、记录，常用的仪器有杠杆式测振仪和盖格尔测振仪，它能测量的频率较低，精度也较差。但在现场测试时较为简单方便。

2．光学式测量方法

将工程振动的参量转换为光学信号，经光学系统放大后显示和记录。如读数显微镜和激光测振仪等。

3．电测方法

将工程振动的参量转换成电信号，经电子线路放大后显示和记录。电测法的要点在于先将机械振动量转换为电量（电动势、电荷、及其它电量），然后再对电量进行测量，从而得到所要测量的机械量。

三．振动的测量系统

上述三种测量方法的物理性质虽然各不相同，但是，组成的测量系统基本相同，它们都包含拾振、测量放大线路和显示记录三个环节。

1.拾振环节把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电的信号，完成这项转换工作的器件叫传感器。

2.测量线路。测量线路的种类甚多，它们都是针对各种传感器的变换原理而设计的。比如，专配压电式传感器的测量线路有电压放大器、电荷放大器等；此外，还有积分线路、微分线路、滤波线路、归一化装置等等。

3.信号分析及显示、记录环节。从测量线路输出的电压信号，可按测量的要求输入给信号分析仪或输送给显示仪器（如电子电压表、示波器、相位计等）、记录设备（如光线示波器、磁带记录仪、X—Y 记录仪等）等。也可在必要时记录在磁带上，然后再输入到信号分析仪进行各种分析处理，从而得到最终结果。四．振动传感器

振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要振动传感器原理是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。

五．振动对机器的影响

1.强烈而持续的振动，尤其是随机振动会导致结构的疲劳损坏。根据有关部门统计，在结构损坏中80％是属于疲劳损坏。交通车辆的车轴、弹簧、轴承、构架、钢结构等损坏都是在随机载荷作用下引起的，绝大多数都属于疲劳损坏。

2.强烈持续的振动会导致动态特性欠佳的结构、设备的总体性能和总体水平下降。工程中很多机械设备、电器设备或者武器都是在振动环境下工作的。

3.强烈的振动会导致仪器设备的功能失效。例如，强烈的振动会使仪器仪表的精度降低、元器件参数发生变化，甚至损坏，造成功能失灵。

六．振动对人体的影响

机械振动对人体的危害主要表现在两个方面：一是振动产生的噪声对人体的危害；二是使人体产生振动疾病。机械振动使机械本身及其基础产生上下、前后、左右变位，如果人体处在该条件下，亦将随之产生相应的变位。人们通过操作振

动工具的手、站立时的脚、坐下时的臀部或躺卧时的躯干而感受到振动。人体各部位都有其共振频率，在引起共振的部位会有异样的感觉。当振动超过一定的频率时，会引起人体局部的或全身性疾病，当振动比较强烈时，会造成人体骨骼、肌肉、关节及韧带的严重损伤，消化系统肠胃蠕动增加、胃液分泌和消化系统能力下降,肝脏的解毒功能代谢发生障碍，还会使神经系统出现交感神经兴奋、腱反射减退或消失、手指颤动和失眠等症状。其次，许多人对振动都很敏感,易发生心情烦躁、心理失衡现象。

七．减振，隔振措施

（1）减轻车辆的簧下质量避免车辆与轨道产生共振，这样可降低振动强度（2）对于地铁而言，适当增加埋深，使振动振幅随距离(深度) 增加而加大衰减，采用较重的隧道结构也可降低振动幅度。

（3）在某些情况下，可以利用一定的材料和装置，把振源封闭，使其与周围环境隔绝起来，如隔振罩、隔振墙。隔振结构应该严密，以免产生共振影响隔振结果。为了防止通过地板和墙壁等固体材料传播的振动噪声，在机器的基础和地板、墙壁联结处设减振装置，如胶垫、沥青等。

六．结束语

机械振动对人体的危害不仅是振动产生的机械噪声的影响，还可能会使我们产生振动疾病。假如我们把隔振墙运用到学校的建筑里，那样下课同学走楼梯引起的振动就不会影响其他同学上课了。因此，了解我们周围环境的振动，研究它对我们的影响，最后进行测试并合理的控制和预防，对我们的人体健康有重要意义。

参考文献:

《测试技术基础》江征风主编北京大学出版社

《机械振动与冲击测试技术》胡时岳、朱继梅主编科学出版社

《浅谈机械振动的危害问题》王连诚主编