Page 48 - 《振动工程学报》2026年第5期

1252 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

表 3 表明，受试者在同一热环境不同振动量级下 表 4 不同热环境下振动不舒适度打分差异性分析
的热舒适性存在显著差异（74.7% 的数据满足 p＜0.05）， Tab. 4 Diversity analysis of vibration discomfort scores under
说明振动激励会增加人体热感这一趋势的显著性。 different thermal environments

(a) 振幅0.1 m/s 2
2.2 振动单场主观舒适性分析 PMV −1 0 1 2
−2 0.459 0.695 0.453 —
图 7 展示了受试者对所有工况的振动舒适度主 −1 — 0.534 — 0.023
观打分的结果。 0 — 0.073 0.034
1 — 0.010
1.30

1.25 0.1 m/s 2 (b) 振幅0.3 m/s 2
1.20 0.3 m/s 2 2 2 PMV 0.037 0.005 0.018 —
−1
0
1
2
0.5 m/s
1.15
振动不舒适度 1.10 0.9 m/s 2 −1 — 0.023 0.014 0.006
−2
0.7 m/s
—
1.05
0
0.026
—
1.00
1
0.95
0.90 (c) 振幅0.5 m/s 2 — 0.022
0.85 PMV −1 0 1 2
0.80
−2 −1 0 1 2 −2 0.025 0.195 0.253 —
PMV −1 — 0.018 — 0.002

0 — 0.073 0.032
图 7 所有受试者的振动舒适度主观打分（归一化中值）
1 — 0.013
Fig. 7 Normalized median of subjective vibration comfort
(d) 振幅0.7 m/s 2
scores of all subjects
PMV −1 0 1 2
由图 7 可 知 热 环 境 对 受 试 者 振 动 舒 适 度 的 影 −2 0.033 0.022 0.154 —
−1 — 0.139 — 0.046
响，即热不舒适环境下，人体对振动的耐受程度也会
0 — 0.086 0.012
降低。对于相同振动量级的工况，受试者处于热不 1 — 0.175
舒适环境下（如 PMV=−2 或 2），其振动不舒适度要显 (e) 振幅0.9 m/s 2
著高于热舒适环境下（PMV=−1，0，1）。除振幅 0.1 m/s 2 PMV −1 0 1 2
−2 0.012 0.031 0.857 —
激励工况以外，振动不舒适度均在 PMV=0 时最低。
−1 — 0.335 — 0.016
对每个振动量级下的 5 种热环境两两组合，对 0 — 0.143 0.012
评分结果在任意两对不同热环境之间进行 Wilcoxon 1 — 0.025
配对符号秩检验（除了 PMV=−2，2，PMV =−1，1 两对， 由于 SCR 强度存在如幅值、出现频率、响应时间等
因对应热舒适感大致相当，分析振动不适差异没有 多个维度的反映，本文采取以下公式定义 SCR 总强度：
意义），其中满足 p＜0.05 的数据加粗表示，如表 4 所示。 n ∑ (w t i )
A SCR = a(t)dt − A i （1）
表 4 表明，受试者在同一振动量级不同热环境 i=1 s i
下的振动舒适性存在显著差异（62.5% 的数据满足 式中，n 表示 SCR 的个数；a(t) 表示皮肤电导率的时域
p＜0.05），说明热不舒适会降低振动耐受程度这一趋 值；s i 表示第 i 个 SCR 的起始时刻，t i 表示第 i 个 SCR
势的显著性。 的结束时刻，s i 和 t i 一般由 a(t) 的极小值对应的时刻确

定；A i 由下式定义：
（2）
3 生 理 信 号 分 析 A i = (t i − s i )×V SCL
式中，V SC 为皮肤电导率基线，即去除扰动后的 SCL 均值。
L

3.1 生理信号介绍 3.2 热舒适性与生理信号的关联性分析
心电和皮电信号与人体自主神经系统的调控有 图 8~11 展示了心率、LF/HF、SCL、SCR 随温度场
关， 能 够 反 映 人 体 对 于 环 境 刺 激 引 起 的 舒 适 性 变 的变化规律。其中，心率与 PMV 未呈现明显规律；LF/HF
化 [20-23] ，因此本文主要基于这两类指标进行其与人体 随温度的升高先下降后上升，在 PMV=0 时最小；皮肤
主观舒适性的关联分析。具体地，心电信号通过心 电导水平随温度的升高而升高；皮肤电导响应大致在
率 变 异 性 的 频 域 指 标（ LF， 0.04~0.15 Hz； HF， 0.15~ PMV=−1 较低温时取到最小值，在低温 PMV=−2 处略
0.4 Hz；LF/HF）来量化 [21-23] ，皮电信号通过皮肤电导 高于最小值，在 PMV＞−1 时随温度的升高而升高。
水平 （skin conductance level, SCL，皮肤电导率基线） 由于高温导致汗腺活跃，皮肤导电能力增强，故
和皮肤电导响应 （skin conductance response, SCR，叠 SCL 随温度的升高而升高，如图 10 所示；高温增加
加在 SCL 之上的短时电导波动）来量化 [17] 。 代谢，皮肤电导的瞬时波动变化增多，SCR 更活跃，