機(jī)械振動(dòng)測試及振動(dòng)對人體影響

摘要：人們在日常生活以及工作中經(jīng)常接觸到振動(dòng)。從我們最常見的交通系統(tǒng)，到我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫母鞣N機(jī)械設(shè)備，很多情況下會(huì)使我們的身體處于振動(dòng)的環(huán)境中。這些廣泛存在的機(jī)械振動(dòng)，在生產(chǎn)實(shí)踐中對我們的人體生理活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。為了保障人的身體健康并為人們創(chuàng)造一個(gè)舒適的工作和生活環(huán)境，研究振動(dòng)對我們?nèi)祟悂碚f是有巨大意義的。本文主要講述我們周圍環(huán)境產(chǎn)生的振動(dòng)對我們?nèi)梭w健康的影響，以及人們應(yīng)該如何來對其進(jìn)行有效的控制。與此同時(shí)我們也可以利用振動(dòng)，給我們帶來利益，來保證我們的安全和健康。

關(guān)鍵字：振動(dòng) 健康 危害 應(yīng)用

一、振動(dòng)的定義和分類

機(jī)械振動(dòng)，是指物體在平衡位置附近做重復(fù)的運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度量值的大小隨時(shí)間在其平均值上下交替重復(fù)變化的過程，根據(jù)振動(dòng)信號的數(shù)學(xué)特征，機(jī)械振動(dòng)可分為確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)兩大類，確定性振動(dòng)的振動(dòng)位移是時(shí)間的函數(shù)，可用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述，而隨機(jī)振動(dòng)因其振動(dòng)波形呈不規(guī)則變化，一般用概率統(tǒng)計(jì)的方法來描述。

二、振動(dòng)的測試方法

在工程振動(dòng)測試領(lǐng)域中，測試手段與方法多種多樣，但是按各種參數(shù)的測量方法及測量過程的物理性質(zhì)來分，可以分成三類。

1.機(jī)械式測量方法

振動(dòng)傳感器將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號，再經(jīng)機(jī)械系統(tǒng)放大后，進(jìn)行測量、記錄，常用的儀器有杠桿式測振儀和蓋格爾測振儀，它能測量的頻率較低，精度也較差。但在現(xiàn)場測試時(shí)較為簡單方便。

2.光學(xué)式測量方法

將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)放大后顯示和記錄。如讀數(shù)顯微鏡和激光測振儀等。

3.電測方法

將工程振動(dòng)的參量轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)電子線路放大后顯示和記錄。電測法的要點(diǎn)在于先將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電量（電動(dòng)勢、電荷、及其它電量），然后再對電量進(jìn)行測量，從而得到所要測量的機(jī)械量。

三、振動(dòng)的測量系統(tǒng)

上述三種測量方法的物理性質(zhì)雖然各不相同，但是，組成的測量系統(tǒng)基本相同，它們都包含拾振、測量放大線路和顯示記錄三個(gè)環(huán)節(jié)。

1.拾振環(huán)節(jié)把被測的機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為機(jī)械的、光學(xué)的或電的信號，完成這項(xiàng)轉(zhuǎn)換工作的器件叫傳感器。

2.測量線路。測量線路的種類甚多，它們都是針對各種傳感器的變換原理而設(shè)計(jì)的。比如，專配壓電式傳感器的測量線路有電壓放大器、電荷放大器等；此外，還有積分線路、微分線路、濾波線路、歸一化裝置等等。

3.信號分析及顯示、記錄環(huán)節(jié)。從測量線路輸出的電壓信號，可按測量的要求輸入給信號分析儀或輸送給顯示儀器（如電子電壓表、示波器、相位計(jì)等）、記錄設(shè)備（如光線示波器、磁帶記錄儀、X—Y記錄儀等）等。也可在必要時(shí)記錄在磁帶上，然后再輸入到信號分析儀進(jìn)行各種分析處理，從而得到最終結(jié)果。

四、振動(dòng)傳感器

振動(dòng)傳感器在測試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一，它的作用主

要振動(dòng)傳感器原理是將機(jī)械量接收下來，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時(shí)也稱它為換能器、拾振器等。振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚菍⒃家獪y的機(jī)械量做為振動(dòng)傳感器的輸入量，然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量，最后由機(jī)電變換部分再將變換為電量。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來決定的。

五、振動(dòng)對人體的影響

機(jī)械振動(dòng)對人體的危害主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲對人體的危害；二是使人體產(chǎn)生振動(dòng)疾病。機(jī)械振動(dòng)使機(jī)械本身及其基礎(chǔ)產(chǎn)生上下、前后、左右變位，如果人體處在該條件下，亦將隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變位。人們通過操作振動(dòng)工具的手、站立時(shí)的腳、坐下時(shí)的臀部或躺臥時(shí)的軀干而感受到振動(dòng)。人體各部位都有其共振頻率，在引起共振的部位會(huì)有異樣的感覺。所以人體長期暴露在強(qiáng)振動(dòng)之下，會(huì)在神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、骨骼和聽覺等方面發(fā)生病癥。

振動(dòng)對心血管系統(tǒng)的影響。主要有：周圍毛細(xì)血管張力的改變，是振動(dòng)作用引起的極其明顯的體癥。振動(dòng)能使周圍血管神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)能發(fā)生障礙，使末梢血管呈現(xiàn)痙攣、短小，而后呈無力狀態(tài)而擴(kuò)張、扭曲；受振動(dòng)作用的手指掌面皮溫度較正常人低2～5℃；心肌能改變，最主要的變化是節(jié)律與傳導(dǎo)系方面的異常，其中心動(dòng)過緩者占受檢人數(shù)的42.5%，且多伴有以竇性心律不齊。傳導(dǎo)系方面出現(xiàn)的異常在心房內(nèi)、心室內(nèi)、心房室間傳導(dǎo)阻滯為多見。

振動(dòng)對骨質(zhì)的影響。骨質(zhì)的改變一般發(fā)生較晚，大多數(shù)人要在強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境中生活4～5年才出現(xiàn)。最常見的是囊樣改變、尺骨矩狀突和各種變形性骨關(guān)節(jié)病。其次為末指指骨管養(yǎng)性破壞、肩關(guān)節(jié)周圍炎、橈骨莖突炎、局限性骨質(zhì)硬化、骨質(zhì)疏松及外生骨疣等。

振動(dòng)對聽覺的影響。振動(dòng)對聽覺造成的損傷與噪聲不同，噪聲聽力損傷以高頻3000～4000Hz為主；振動(dòng)性聽力損傷則以低頻125～250Hz為主。長期的振動(dòng)能使耳蝸頂部受損傷，使耳蝸螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞發(fā)生萎縮性病變，導(dǎo)致語言聽力下降。振動(dòng)引起的人體機(jī)能障礙。一般以性機(jī)能下降、氣體代謝增加等機(jī)能障礙較為多見。婦女則有子宮下垂、流產(chǎn)及異常分娩等。

六、減振，隔振措施

（1）減輕車輛的簧下質(zhì)量避免車輛與軌道產(chǎn)生共振，這樣可降低振動(dòng)強(qiáng)度（2）對于地鐵而言，適當(dāng)增加埋深，使振動(dòng)振幅隨距離（深度）增加而加大衰減，采用較重的隧道結(jié)構(gòu)也可降低振動(dòng)幅度。

（3）在某些情況下，可以利用一定的材料和裝置，把振源封閉，使其與周圍環(huán)境隔絕起來，如隔振罩、隔振墻。隔振結(jié)構(gòu)應(yīng)該嚴(yán)密，以免產(chǎn)生共振影響隔振結(jié)果。為了防止通過地板和墻壁等固體材料傳播的振動(dòng)噪聲，在機(jī)器的基礎(chǔ)和地板、墻壁聯(lián)結(jié)處設(shè)減振裝置，如膠墊、瀝青等。

結(jié)束語

機(jī)械振動(dòng)對人體的危害不僅是振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲的影響，還可能會(huì)使我們產(chǎn)生振動(dòng)疾病。假如我們把隔振墻運(yùn)用到學(xué)校的建筑里，那樣下課同學(xué)走樓梯引起的振動(dòng)就不會(huì)影響其他同學(xué)上課了。因此，了解我們周圍環(huán)境的振動(dòng)，研究它對我們的影響，最后進(jìn)行測試并合理的控制和預(yù)防，對我們的人體健康有重要意義。