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測(cè)試用假人的設(shè)置步驟檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-17 22:29:41 更新時(shí)間：2025-08-16 22:29:41

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

測(cè)試用假人設(shè)置與檢測(cè)全流程詳解

在汽車安全、人體工程學(xué)研究、運(yùn)動(dòng)防護(hù)裝備評(píng)估以及航空航天等高安全性領(lǐng)域，測(cè)試用假人（Anthropomorphic Test Device, ATD）作為模擬人體響應(yīng)的關(guān)鍵工具，其設(shè)置與檢測(cè)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性與可靠性。測(cè)試用假人的正確設(shè)置是確保碰撞測(cè)試、沖擊測(cè)試或動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)。設(shè)置過程通常包括假人型號(hào)選擇、生理參數(shù)匹配、傳感器安裝、姿態(tài)調(diào)整、連接系統(tǒng)校準(zhǔn)以及環(huán)境條件控制等多個(gè)環(huán)節(jié)。首先，需根據(jù)測(cè)試目標(biāo)（如兒童安全座椅測(cè)試、正面碰撞、側(cè)碰或后碰）選擇合適的假人型號(hào)，如Hybrid III、WorldSID或THOR系列。隨后，依據(jù)被測(cè)人群的體型特征（如身高、體重、腰圍等）進(jìn)行尺寸匹配，確保假人與人體生理結(jié)構(gòu)高度相似。在安裝傳感器方面，應(yīng)嚴(yán)格按照制造商技術(shù)手冊(cè)布置加速度計(jì)、力傳感器、應(yīng)變片等，覆蓋頭部、頸部、胸部、骨盆、大腿及小腿等關(guān)鍵部位，以實(shí)現(xiàn)多維度生物力學(xué)數(shù)據(jù)采集。姿態(tài)設(shè)定則需參照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況（如座椅安裝角度、頭枕位置、安全帶預(yù)緊力等），并使用激光定位儀或三維掃描儀輔助校準(zhǔn)。此外，連接系統(tǒng)（如假人與測(cè)試臺(tái)架之間的接口）必須牢固且阻尼特性符合規(guī)范，避免因機(jī)械松動(dòng)或振動(dòng)衰減影響數(shù)據(jù)真實(shí)性。在所有物理設(shè)置完成后，還需進(jìn)行系統(tǒng)自檢，包括傳感器零點(diǎn)校準(zhǔn)、信號(hào)傳輸穩(wěn)定性驗(yàn)證及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步測(cè)試，確保從假人到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)鏈路完整可靠。只有在上述步驟均嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)流程后，才能開展后續(xù)的正式測(cè)試，從而保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可重復(fù)性與行業(yè)認(rèn)可度。

常用檢測(cè)項(xiàng)目

測(cè)試用假人的檢測(cè)項(xiàng)目主要涵蓋機(jī)械性能、傳感器精度、姿態(tài)穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性等方面。其中，機(jī)械性能檢測(cè)包括假人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍、阻尼特性與疲勞壽命測(cè)試，確保其在反復(fù)沖擊下不發(fā)生結(jié)構(gòu)變形或部件脫落。傳感器精度檢測(cè)則涉及加速度、力與應(yīng)變信號(hào)的線性度、重復(fù)性與溫度漂移測(cè)試，通常在恒溫箱內(nèi)進(jìn)行對(duì)比校準(zhǔn)。姿態(tài)穩(wěn)定性檢測(cè)通過三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)評(píng)估假人在不同安裝狀態(tài)下是否偏離標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)，防止因初始偏差導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真。環(huán)境適應(yīng)性檢測(cè)則關(guān)注假人在高溫、低溫、濕度變化等極端條件下的性能表現(xiàn)，以驗(yàn)證其在各類實(shí)際場(chǎng)景中的適用性。

關(guān)鍵檢測(cè)儀器

用于測(cè)試用假人檢測(cè)的核心儀器包括：三維激光掃描儀（用于姿態(tài)與尺寸校準(zhǔn)）、高精度力傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)（如S.E. Laboratory的校準(zhǔn)平臺(tái)）、加速度計(jì)校準(zhǔn)儀（如PCB 480B系列）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（如NI CompactDAQ或LMS Test.Lab）、以及可編程振動(dòng)臺(tái)（用于模擬動(dòng)態(tài)沖擊）。此外，還配備有環(huán)境模擬艙，用于測(cè)試假人在不同溫濕度條件下的響應(yīng)一致性。所有儀器均需定期通過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量檢定，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)威性與可追溯性。

主流檢測(cè)方法

檢測(cè)方法主要分為靜態(tài)校準(zhǔn)法與動(dòng)態(tài)驗(yàn)證法。靜態(tài)校準(zhǔn)法通過在固定條件下對(duì)傳感器輸出進(jìn)行標(biāo)定，例如使用標(biāo)準(zhǔn)重力加速度源對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行零位與滿量程校準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)驗(yàn)證法則模擬真實(shí)沖擊場(chǎng)景，如使用落錘沖擊裝置對(duì)假人頭部或胸部施加已知沖擊能量，通過對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論模型判斷系統(tǒng)響應(yīng)是否符合預(yù)期。此外，還采用“雙假人對(duì)比法”，即在相同測(cè)試條件下使用兩個(gè)同型號(hào)假人并行測(cè)試，通過數(shù)據(jù)一致性分析評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定性。近年來，基于數(shù)字孿生技術(shù)的仿真校準(zhǔn)方法也逐步應(yīng)用于假人檢測(cè)，通過虛擬模型與物理實(shí)體數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證，提升檢測(cè)效率與精度。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)試用假人的檢測(cè)需遵循一系列國(guó)際與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確保方法統(tǒng)一、數(shù)據(jù)可比。主要標(biāo)準(zhǔn)包括：ISO 13232《道路車輛—人體模型—測(cè)量方法》、FMVSS 208（美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)第208條，涉及碰撞測(cè)試假人要求）、ECE R94（歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)第94號(hào)法規(guī)，關(guān)于碰撞安全測(cè)試）以及GB/T 20913-2023《機(jī)動(dòng)車乘員保護(hù)用假人技術(shù)要求》（中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）。這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了假人的結(jié)構(gòu)尺寸、材料性能、傳感器布置位置、信號(hào)采集頻率、校準(zhǔn)周期及測(cè)試報(bào)告格式等關(guān)鍵參數(shù)，是檢測(cè)工作必須遵守的法律與技術(shù)依據(jù)。