文章编号:1006-1355(2004)03-0022-04环境振动对人体的影响董霜,朱元清(上海市地震局,上海200062)摘要:介绍了人体机械振动模型,在有关国际标准的基础上,讨论了环境振动对人体的影响及人体对振动的响应的舒适度评价标准,并分析了相关的主要因素。关键词:振动与波;环境振动;人体;评价标准中图分类号:TB53文献标识码:AEffectsofEnvironmentalVibrationonManDONGShuang,ZHUYuan2qing(SeismologicalBureauofShanghai,Shanghai200062)Abstract:Thispaperintroducedthemechanicalvibrationmodelofhumanbody,anddiscussedef2fectsofenvironmentvibrationonmanandthecriterionofevaluatinghumanresponsetovibrationbasedonISO,andanalyzedtheimportantfactors.Keywords:vibrationandwave;environmentalvibration;humanbody;criterionofevaluation收稿日期:2004201207作者简介:董霜(1978-),女,河南省沈丘县人,在读硕士生,主要从事地震观测技术及振动研究。引言我们的生存环境中振动无处不在,工业工厂的生产以及建筑业施工都在产生振动,从海洋的轮船到陆地的地下,路面车辆到空中的航空飞机,各种交通运输业更是人们熟悉的振动源。犹如声音是由于声带的振动,消化是由于胃肠的蠕动,呼吸是由于肺叶的扇动,血液的输送是由于心脏的搏动等,可以说人类的生命和生存都离不开振动。但是这些环境中的振动也在时刻影响着人类的健康和生活,与空气污染一样,成为一种环境污染。医学上把由于振动造成的疾病统称为“振动病”。甚至,振动对树木也会造成危害。美国一些高速公路两旁的树木突然枯死,科学家研究证实,除了空气污染因素外,就是因为公路上无数汽车对地面引起的频繁振动,从而破坏了树木根系与土壤的结合,造成了树木的死亡。环境振动已经成为一种不容忽视的公害之一,本文在国际标准及国家标准有关规定的基础上,从人体机械振动模型出发,进一步阐述了环境振动对人体的影响,并且分析了各种重要因素。1人体机械振动模型及对振动的响应1.1人体机械振动模型人体的结构及特性决定了它既是一个生物系统也可被视为一个机械系统。人作为一个机械系统是极为复杂的,为更好的反应其机械特性,可以根据各自的生理特点,将人体等效为质量、弹簧、阻尼等机械元件组成的机械系统,采用机械阻抗相等的方法进行模拟,并通过实验研究得出各器官的固有频率。图1人体机械振动模型及各部位的固有频率1.2人体对激励频率的响应根据人体平坐与站立在垂直振动的平台上时显示的机械阻抗,频率低于2Hz时,人体可视为一个纯质量单元。人体平坐状态时,第一次谐振发生在4～6Hz段;人体站立时,响应峰值出现在5～12Hz段。阻抗数值以及其相角为计算整体的能量传递提供了依据。研究表明人体最敏感的频率范围为纵振动4～2004年6月噪声与振动控制第3期©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.8Hz,水平向振动1～2Hz。人体组织对高频振动的阻尼很大,其振幅会急剧衰减,所以高频振动对人体的接触部分起作用。人体不同部分对不同激振力频率的反应如表1所示:表1人体对不同激振频率的反应激振频率(Hz)人体共振部位振幅增大2.5～5颈椎和腰椎240%4～6躯体、肩以及颈200%20～30头与肩之间250%60～200眼球、手指230%图2人体对振动反应的评价标准1.3人体在振动环境中舒适度的评价标准在数量上估计人体对振动的反应已经有很多方法,但是其中大部分都只是在有限的数量,特定的类型以及对试验特定的解释的基础上进行的,对这些结果进行了平均和简化处理即得到图2所示的标准图。图2中Ⅰ为振动的“感觉阈”,即人体刚能感觉到的振动信息,大多数人对这种振动是能够忍受的。Ⅱ为振动的“不舒适阈”,即振动强度增加到一定程度,人们就感到不舒服。不舒适度是一种心理反应,是大脑对振动的一种判断,没有生理影响。Ⅲ为振动的“极限阈”,当振动强度增加到一定限度,不仅对心理、生理,而且会产生病理性损伤,超过极限阈的振动将使感受器和神经系统产生永久性病变,即使振动停止也不能复原。该标准用来对振动环境的严重程度进行宽泛的分类,它们表明了人体坐、立和卧姿下的平均振动承受水平。对于多个方向的振动,可用所有分量的加速度矢量和作为激励源来评估给定...
