HS2005頭部沖擊強度測試儀

1 產品概述

1.1 用途

HS2005頭部沖擊強度測試儀可應用于學校、幼兒園、居民小區、老年活動中心、休閑康樂場地、醫院、康復中心、體育場、訓練場、健身房、游泳館等等很多運動場所場地鋪上的沙地或是用木屑和橡膠屑鋪成有彈性的軟地板，或是采用了橡膠及彩色的膠粒材料(EPDM)的安全地墊的安全性能測量。通過對地面安全性能的檢測，選擇合適的抗沖擊材料，減少跌落時產生的傷害。

1.2 使用條件

a) 環境溫度：0℃～50℃

b) 相對濕度：＜75%

c) 預熱時間：15min

d) 外磁場：大地磁場

e) 大氣壓力：860hPa～1060hPa

2 主要技術指標

2.1

? 系統采樣速率：20kHz

? 加速度傳感器量程：0～500g，±5g（注：此處的 g 為單位重力加速度）

? 加速度傳感器靈敏度： 0.08mV/g～0.12mV/g（注：此處的 g 為單位重力加速度）

? 系統誤差：±10％

? A/D 轉換分辨率：12bit

? 濾波器：四極點 Butterworth 濾波器，轉折頻率 1,650Hz

? 落體高度測量誤差：±(1％+25mm)

? 接口功能：RS232

? 主機重量：約 3kg

? 功耗為 1W

2.2模擬頭跌落導軌

? 落體導軌高度：3m。導軌由二段組成，下導軌 1.8m，上導軌 1.5m

? 落體方式：沿導軌跌落

? 導軌重量： 約 19kg。

2.3 模擬頭

模擬頭呈半球形，沖擊表面外直徑為 160mm±2mm。模擬頭與其附件（包括加速度

傳感器）的總重量為 4.6kg±0.02kg。

2.4 工作電源

AA 型鎳氫電池 1.2V/1800mAh，4 節。

3.系統工作示意圖

頭部沿著導軌下落經過光電計數器，下落到地面與地面產生撞擊，撞擊的信號通過

安裝在頭部的加速度傳感器轉換成電信號。把該電信號送入 ADC 轉換，把取得的數據分

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析、顯示、保存。

導軌部分：

導軌主要有 3 根平行的 T 型導軌構成，同時在頭部開 3 條槽，讓頭部沿著導軌垂直

下落，以保證頭部對地面的沖擊能正確的反映到加速度傳感器上。

電子線路部分：

電子線路部分主要由加速度傳感器、信號放大器/濾波器、ADC 轉換、CPU、速度計

數器、CPU、程序存儲器、RAM、數據存儲器、鍵盤、電源、接口等部分構成。

加速度傳感器：將頭部對地面沖擊的加速度信號轉換成電信號，該電信號的強弱如

加速度的大小成正比。

ADC：采用 C8051F020 內置的 12bit ADC，采樣率為 20kHz。

儀器軟件部分：

儀器功能主要通過軟件表現出來。軟件分為以下幾個模塊：主程序、HIC 的計算、

顯示、RS232 通信、Flash Memory 存儲、時鐘、鍵盤、光電計數、高度計算、校準、電

池監視等。

上位機軟件主要將儀器存儲的數據在上位機進行顯示、保存等功能。

4 使用方法

4.1 測試 HIC

4.1.1 測試 HIC 屏幕

22

23 24 25 26

27

圖9 測試屏幕顯示

4.1.1.1 波形顯示“22"

顯示測試波形。頭部沖擊地面時產生的加速度波形。

4.1.1.2 電池容量顯示“23"

顯示當前電池容量。

：電池容量滿

：電池容量中

：電池容量低

：電池容量用盡，用戶需要更換儀器的電池。若采用可充電電池，此時需要對電

池進行充電。

本儀器可使用：AA 型 1.2V 鎳氫電池，AA 型 1.5V 堿性電池。

4.1.1.3 內存信息顯示“24"

本儀器按照 12 個測試數據為 1 組的方式進行顯示。內存顯示的方式為 MA-BB。其中

M 表示內存（Memory）；A 表示內存當前的組，顯示范圍 0～8；BB 表示 A 組內的位置，

顯示范圍 0～12。

4.1.1.4 日期顯示“25"

日期顯示到 2099 年，閏年自動換算

4.1.1.5 測試時間顯示“26"

4.1.1.6 測試結果顯示“27"

測試結果時顯示 Gmax，HIC，Ht。Gmax 表示模擬頭在上一次測試跌落過程中的最大

加速度。HIC 表示模擬頭在上一次測試跌落過程中的頭部傷害評判值 HIC，由以下公式

計算求得：

Ht 表示模擬頭在上一次測試跌落過程中模擬頭等效跌落的高度。

4.1.2 儀器操作過程

把加速度傳感器和光控開關通過 Accel 插座“8"和 Gate 插座“7"與儀器連接好。據測量要求把模擬頭用 CAM 固定在跌落導軌的一定高度。按下 Arm 鍵“4"，儀器進入測試狀態，Gmax、HIC、Ht 的顯示值被清零，測試指示燈“3"被點亮。操作 CAM，模擬頭沿導軌下落。等待模擬頭在地面停止。此時測試指示燈“3"被熄滅，保存指示燈“2"被點亮，表示有新的數據產生并且沒有被保存。屏幕上顯示當前測試的數據。用戶根據需要對當前的測試數據進行保存，如果已對數據進行了保存，則保存指示燈“2" 被熄滅。

4.2 “Field Cal"

將“Cal-Test" 開關“16"撥至“Cal"端，此時儀器進入“Field Cal"狀態。儀器操作及屏幕顯示如下：

a) 把加速度傳感器水平放置，按 Arm 鍵“10"，調整傳感器輸出的偏移電壓，使其為 1200mV。

b) 把加速度傳感器水平放置，記錄此時的 DC 值 dc1；把加速度傳感器沿垂直方向翻轉 180o，記錄此時的 DC 值 dc2。若 dc1 與 dc2 的差值為 200mV，則說明儀器目前校準值正常，否則需要進行現場校準。對 Gain 可調電位器“14"進行調整，使該測試符合要求。

4.3 模擬頭沿導軌跌落

把模擬頭放置到一定高度，由 CAM 來固定，啟動儀器測試功能，轉動 CAM 使模擬頭

沿導軌跌落。

4.4 電池的更換

儀器底部有一電池盒，用戶通過擰開螺絲更換電池。

5 常見故障及排除方法。

a) 儀器在使用過程中顯示混亂，可能是微機受到干擾，應重新復位。

b) 儀器顯示“請充電"，電池電量過低,應及時充電。

c) 儀器無法正常啟動，請更換電池。

6 成套性和保管要求

6.1 成套性

儀器的包裝應包括以下內容：

a) 主機 1 臺

b) 模擬頭 1 個

c) 模擬頭跌落導軌 1 套

d) PC 機軟件安裝光盤 1 張

e) 數據線（USB 轉 RS232） 1 根

f) 加速度傳感器（含 4m 導線） 1 個

g) 光控開關（含 1.5m 導線） 1 個

h) CAM 釋放機構 1 個

6.2 質量保證
HS2005頭部沖擊強度測試儀可按常規水、陸、空方式運輸，運輸過程中應嚴格按包裝箱外觀上的標記搬運，嚴禁日曬和水、雨、雪及腐蝕性等物質的直接侵襲，禁止跌落或碰撞。運輸過程中的溫度為-40℃～55℃，相對濕度不超過 95%（25℃），大氣壓力為 860hPa～1060hPa。包裝后的儀器應保存在溫度為-40℃～55℃、相對濕度不超過 95%（25℃）、大氣壓力為 860hPa～1060hPa、不含有足以引起腐蝕的物質和通風良好的室內，并禁止重壓堆放。當用戶遵守本說明書中規定的儀器運輸、保管、安裝和使用規則，從本儀器發貨日起一年的保證期內，發現產品不符合技術指標或不能正常工作時，本單位可無償為用戶修理或更換儀器。