機械振動測試及振動對人體影響

摘要：人們在日常生活以及工作中經常接觸到振動。從我們最常見的交通系統，到我們日常生活中使用的各種機械設備，很多情況下會使我們的身體處于振動的環境中。這些廣泛存在的機械振動，在生產實踐中對我們的人體生理活動會產生很大的影響。為了保障人的身體健康并為人們創造一個舒適的工作和生活環境，研究振動對我們人類來說是有巨大意義的。本文主要講述我們周圍環境產生的振動對我們人體健康的影響，以及人們應該如何來對其進行有效的控制。與此同時我們也可以利用振動，給我們帶來利益，來保證我們的安全和健康。

關鍵字：振動 健康 危害 應用

一、振動的定義和分類

機械振動，是指物體在平衡位置附近做重復的運動，是機械系統運動的位移、速度、加速度量值的大小隨時間在其平均值上下交替重復變化的過程，根據振動信號的數學特征，機械振動可分為確定性振動和隨機振動兩大類，確定性振動的振動位移是時間的函數，可用明確的數學關系式來描述，而隨機振動因其振動波形呈不規則變化，一般用概率統計的方法來描述。

二、振動的測試方法

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

1.機械式測量方法

振動傳感器將工程振動的參量轉換成機械信號，再經機械系統放大后，進行測量、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。但在現場測試時較為簡單方便。

2.光學式測量方法

將工程振動的參量轉換為光學信號，經光學系統放大后顯示和記錄。如讀數顯微鏡和激光測振儀等。

3.電測方法

將工程振動的參量轉換成電信號，經電子線路放大后顯示和記錄。電測法的要點在于先將機械振動量轉換為電量（電動勢、電荷、及其它電量），然后再對電量進行測量，從而得到所要測量的機械量。

三、振動的測量系統

上述三種測量方法的物理性質雖然各不相同，但是，組成的測量系統基本相同，它們都包含拾振、測量放大線路和顯示記錄三個環節。

1.拾振環節把被測的機械振動量轉換為機械的、光學的或電的信號，完成這項轉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計的。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、記錄環節。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、相位計等）、記錄設備（如光線示波器、磁帶記錄儀、X—Y記錄儀等）等。也可在必要時記錄在磁帶上，然后再輸入到信號分析儀進行各種分析處理，從而得到最終結果。

四、振動傳感器

振動傳感器在測試技術中是關鍵部件之一，它的作用主

要振動傳感器原理是將機械量接收下來，并轉換為與之成比例的電量。由于它也是一種機電轉換裝置。所以我們有時也稱它為換能器、拾振器等。振動傳感器并不是直接將原始要測的機械量轉變為電量，而是將原始要測的機械量做為振動傳感器的輸入量，然后由機械接收部分加以接收，形成另一個適合于變換的機械量，最后由機電變換部分再將變換為電量。因此一個傳感器的工作性能是由機械接收部分和機電變換部分的工作性能來決定的。

五、振動對人體的影響

機械振動對人體的危害主要表現在兩個方面：一是振動產生的噪聲對人體的危害；二是使人體產生振動疾病。機械振動使機械本身及其基礎產生上下、前后、左右變位，如果人體處在該條件下，亦將隨之產生相應的變位。人們通過操作振動工具的手、站立時的腳、坐下時的臀部或躺臥時的軀干而感受到振動。人體各部位都有其共振頻率，在引起共振的部位會有異樣的感覺。所以人體長期暴露在強振動之下，會在神經系統、心血管系統、骨骼和聽覺等方面發生病癥。

振動對心血管系統的影響。主要有：周圍毛細血管張力的改變，是振動作用引起的極其明顯的體癥。振動能使周圍血管神經調節機能發生障礙，使末梢血管呈現痙攣、短小，而后呈無力狀態而擴張、扭曲；受振動作用的手指掌面皮溫度較正常人低2～5℃；心肌能改變，最主要的變化是節律與傳導系方面的異常，其中心動過緩者占受檢人數的42.5%，且多伴有以竇性心律不齊。傳導系方面出現的異常在心房內、心室內、心房室間傳導阻滯為多見。

振動對骨質的影響。骨質的改變一般發生較晚，大多數人要在強振動環境中生活4～5年才出現。最常見的是囊樣改變、尺骨矩狀突和各種變形性骨關節病。其次為末指指骨管養性破壞、肩關節周圍炎、橈骨莖突炎、局限性骨質硬化、骨質疏松及外生骨疣等。

振動對聽覺的影響。振動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；振動性聽力損傷則以低頻125～250Hz為主。長期的振動能使耳蝸頂部受損傷，使耳蝸螺旋神經節細胞發生萎縮性病變，導致語言聽力下降。振動引起的人體機能障礙。一般以性機能下降、氣體代謝增加等機能障礙較為多見。婦女則有子宮下垂、流產及異常分娩等。

六、減振，隔振措施

（1）減輕車輛的簧下質量避免車輛與軌道產生共振，這樣可降低振動強度（2）對于地鐵而言，適當增加埋深，使振動振幅隨距離（深度）增加而加大衰減，采用較重的隧道結構也可降低振動幅度。

（3）在某些情況下，可以利用一定的材料和裝置，把振源封閉，使其與周圍環境隔絕起來，如隔振罩、隔振墻。隔振結構應該嚴密，以免產生共振影響隔振結果。為了防止通過地板和墻壁等固體材料傳播的振動噪聲，在機器的基礎和地板、墻壁聯結處設減振裝置，如膠墊、瀝青等。

結束語

機械振動對人體的危害不僅是振動產生的機械噪聲的影響，還可能會使我們產生振動疾病。假如我們把隔振墻運用到學校的建筑里，那樣下課同學走樓梯引起的振動就不會影響其他同學上課了。因此，了解我們周圍環境的振動，研究它對我們的影響，最后進行測試并合理的控制和預防，對我們的人體健康有重要意義。