Page 39 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 刘万通，等： 爆破振动作用下人体动态响应与感知心电变化的原位试验 第 11 期

价指标。上述处理流程参考欧洲心脏病学会与北美起搏与电生理学会推荐的 HRV 测量标准 [28-29] 。具体
计算如下：

N−1
∑
X( f) = x(n)e −j2πfn/N (8)
n=0
式中：X(f) 为频率 f 下傅里叶变换的频域信号，x(n) 为 R-R 间期数据，N 为 R-R 间期个数。

2
ρ PSD ( f) = |X( f)| (9)
ρ PSD ( f) 是在频率 f 上的功率谱密度，用于表示各频率成分的能量分布。
式中：
w 0.15
P LF = ρ PSD ( f)d f (10)
0.04
w 0.4
P HF = ρ PSD ( f)d f (11)
0.15

结果见表 5，振动台试验所引发的人体心电 表 5 原位试验与振动台试验心电变化对比
变化略大于原位试验。推测其原因，可能与人体 Table 5 Comparison of electrocardiographic changes
在持续振动环境中舒适度显著下降有关，而实际 between in-situ tests and shake table tests
爆破振动为瞬时衰减过程，对人体影响相对较 P LF /P HF
工况 相对误差/%
小。同时可以发现，爆心距越小，P /P F 的值越 原位试验 振动台试验
LF H
大，表明其对人体心电变化的影响更为明显。尽 静息状态 1.28 1.28 0
管 如 此 ， 两 类 试 验 结 果 的 整 体 误 差 均 控 制 在 1 1.45 1.56 7.6
10% 以内，表明采用振动台模拟爆破振动具有一 2 1.52 1.61 5.9
定可靠性，后续可基于振动台试验开展爆破振动 3 1.58 1.65 4.4
4 1.70 1.80 5.9
对感知心电的研究。
4 结 论

针对爆破振动环境中引起人体响应问题，引入数字图像相关技术与心电变化同步测量系统，初步探
明了单受试者在有限爆破工况下站姿人体全身振动传递的基本趋势，建立了本试验条件下考虑身高影
响的人体分区峰值振动速度拟合关系；同时初步论证了振动台模拟爆破振动开展人体感知试验的可行
性，得到的主要结论如下。
(1) 在本试验条件下，人体体表振动速度随时间衰减趋势与地表基本一致，但在头部呈现可能的放大
效应，且振动持续时间较地表更长。该结果初步验证了 DIC 技术用于人体体表振动速度测量的可行性。
(2) 在本试验工况下，人体垂直振动速度显著高于水平振动速度，垂直方向为主振方向。水平峰值
振动速度自脚部至头部逐次递减，衰减率达 52.6%～60%。垂直峰值振动速度沿人体高度呈腰部以下衰
减、腰部以上放大的特征，下肢区域衰减率为 55.7%～65.9%，上体区域振动速度的放大系数为 1.25～

1.74 倍。
(3) 下肢软组织的阻尼耗散与关节的低通滤波效应解释了振动向腰部传递时的持续衰减；而脊柱的
固有频率与爆破振动频带部分重叠引发的共振，加之头颈部的惯性效应，进一步增大了上体振动响应。
(4) 基于上述体表振动速度分布特征，以腰部为界，分别建立了本试验条件下人体腰部以下和以上
区域的振动速度拟合关系。在本试验数据范围内可较好地反映各测点振动速度变化趋势。
(5) 基于心率变异性评价指标的对比分析，原位试验与振动台试验结果误差小于 10%，在本试验工
况下初步验证了采用可控振动台进一步研究人体感知心电变化的可行性。

参考文献：
[1] 夏宇磬, 蒋楠, 姚颖康, 等. 粉质黏土层预埋承插式混凝土管道对爆破振动的动力响应 [J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(4):

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