Page 342 - 《振动工程学报》2025年第11期

2800 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

Z 向。加速度传感器布置参考 ISO 10326-1 [16] 标准，
在座椅脚托正下方中心位置的振动台面上布置一个
三向加速度传感器（PCB 356A02），用于采集输入振
动激励，同时在座椅坐垫表面（人体坐骨正下方）和
靠背表面（对应人体第十节脊柱位置）各布置一个
SIT-pad 坐垫加速度传感器，分别测量坐垫和靠背处
的振动响应，测点布置及坐标系定义如图 2 所示。

SIT-Pad传感器
(a) 正常靠背
(a) Normal backrest
Z
X
Z
PCB传感器
X
Z

X

图 2 座椅振动加速度测点布置及坐标系定义
Fig. 2 Measurement points layout of seat vibration acceleration
and definition of coordinate system

振动信号通过 LMS SCADAS Mobil 数采系统进
(b) 大倾角靠背
行采集，采样频率为 500 Hz。试验设置了两种靠背：
(b) Large-backrest-angle

正常靠背（靠背倾角为 115°，脚托处于最低位置）和
图 3 靠背设计
大倾角靠背（靠背倾角为 148°，脚托展开至与垂向成
Fig. 3 Design of backrest
64.6°夹角的最大位置），如图 3 所示。

差控制在 5% 以内，满足试验精度要求。
1.2 试验对象 试验采用随机化设计，在开始前对所有振动激
根据《中国成年人人体尺寸》（GB/T 10000—2003） ， 励信号进行随机排序，以消除顺序效应的影响。测
[17]
在第 5、第 50、第 95 百分位数体重左右各招募 4 名 试过程中，受试者需严格保持规定的标准坐姿。通
男性受试者（共 12 名）参与试验，受试者平均体重为 过布置在振动台、坐垫和靠背处的加速度传感器实
70.75 kg（范围为 51~90 kg，标准差为 14.73 kg），平均 时采集振动响应信号。每次振动测试结束后，受试
身高为 173.91 cm（范围为 162~186 cm，标准差为 8.34 cm）， 者需根据自身感受采用幅值估计法对振动舒适性进
平均年龄为 25.92 岁（范围为 19~35 岁，标准差为 4.58 岁）。 行主观评价。
受试者身体健康，无骨骼肌肉损伤及疲劳等症状，精 由于个体主观影响，受试者对舒适性感受不同，
神状态良好，试验前签署了知情同意书，并通过浙江 将每个人主观评价的分数进行归一化处理：
大学伦理委员会的审批。试验过程中，受试者保持 100R
R nor = （1）
上身自然的姿势坐于座椅上，后背靠在座椅靠背上， R median
头靠在头枕上，双手置于腹部，脚自然垂下，并维持 式中，R no 为归一化后的主观评价分数； R为主观评
r
该姿势至试验结束。 价分数； R median 为单个人所有主观评价分数。

1.3 试验设计 1.4 数据分析

本研究针对车内振动特性，重点考察垂向（Z 轴） 研究采用座椅振动传递率表征座椅的振动特
和侧向（Y 轴）振动影响。试验采用单轴宽频随机振 性。座椅振动传递率定义为人-椅交界面与激励输
动激励，频率范围为 0.5~25 Hz，幅值分别为 0.2、0.4 和 入平面间振动加速度的传递函数，表示为：
0.8 m/s r.m.s.，持续时间为 60 s。试验共设计 6 种振 G io (f)
2
H( f) = （2）
动工况（2 个振动方向×3 个幅值水平）。振动信号通 G ii ( f)
过 MATLAB R2023b 生成后，经振动台控制系统采用 式中， H(f)为座椅振动传递率； G io ( f)为振动台表面振
迭代算法复现，实测表明复现信号与设计信号的误 动加速度和坐垫（靠背）振动加速度间的互功率谱密