1 產(chǎn)品概述

1.1 用途

HS2005頭部沖擊強(qiáng)度測(cè)試儀可應(yīng)用于學(xué)校、幼兒園、居民小區(qū)、老年活動(dòng)中心、休閑康樂(lè)場(chǎng)地、醫(yī)院、康復(fù)中心、體育場(chǎng)、訓(xùn)練場(chǎng)、健身房、游泳館等等很多運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所場(chǎng)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(cè)量。通過(guò)對(duì)地面安全性能的檢測(cè)，選擇合適的抗沖擊材料，減少跌落時(shí)產(chǎn)生的傷害。

1.2 使用條件

a) 環(huán)境溫度：0℃～50℃

b) 相對(duì)濕度：＜75%

c) 預(yù)熱時(shí)間：15min

d) 外磁場(chǎng)：大地磁場(chǎng)

e) 大氣壓力：860hPa～1060hPa

2 主要技術(shù)指標(biāo)

2.1

? 系統(tǒng)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(tǒng)誤差：±10％

? A/D 轉(zhuǎn)換分辨率：12bit

? 濾波器：四極點(diǎn) Butterworth 濾波器，轉(zhuǎn)折頻率 1,650Hz

? 落體高度測(cè)量誤差：±(1％+25mm)

? 接口功能：RS232

? 主機(jī)重量：約 3kg

? 功耗為 1W

2.2模擬頭跌落導(dǎo)軌

? 落體導(dǎo)軌高度：3m。導(dǎo)軌由二段組成，下導(dǎo)軌 1.8m，上導(dǎo)軌 1.5m

? 落體方式：沿導(dǎo)軌跌落

? 導(dǎo)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(jié)。

3.系統(tǒng)工作示意圖

頭部沿著導(dǎo)軌下落經(jīng)過(guò)光電計(jì)數(shù)器，下落到地面與地面產(chǎn)生撞擊，撞擊的信號(hào)通過(guò)

安裝在頭部的加速度傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。把該電信號(hào)送入 ADC 轉(zhuǎn)換，把取得的數(shù)據(jù)分

8/11

析、顯示、保存。

導(dǎo)軌部分：

導(dǎo)軌主要有 3 根平行的 T 型導(dǎo)軌構(gòu)成，同時(shí)在頭部開(kāi) 3 條槽，讓頭部沿著導(dǎo)軌垂直

下落，以保證頭部對(duì)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(hào)放大器/濾波器、ADC 轉(zhuǎn)換、CPU、速度計(jì)

數(shù)器、CPU、程序存儲(chǔ)器、RAM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)、電源、接口等部分構(gòu)成。

加速度傳感器：將頭部對(duì)地面沖擊的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)的強(qiáng)弱如

加速度的大小成正比。

ADC：采用 C8051F020 內(nèi)置的 12bit ADC，采樣率為 20kHz。

儀器軟件部分：

儀器功能主要通過(guò)軟件表現(xiàn)出來(lái)。軟件分為以下幾個(gè)模塊：主程序、HIC 的計(jì)算、

顯示、RS232 通信、Flash Memory 存儲(chǔ)、時(shí)鐘、鍵盤(pán)、光電計(jì)數(shù)、高度計(jì)算、校準(zhǔn)、電

池監(jiān)視等。

上位機(jī)軟件主要將儀器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在上位機(jī)進(jìn)行顯示、保存等功能。

4 使用方法

4.1 測(cè)試 HIC

4.1.1 測(cè)試 HIC 屏幕

22

23 24 25 26

27

圖9 測(cè)試屏幕顯示

4.1.1.1 波形顯示“22"

顯示測(cè)試波形。頭部沖擊地面時(shí)產(chǎn)生的加速度波形。

4.1.1.2 電池容量顯示“23"

顯示當(dāng)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(shí)需要對(duì)電

池進(jìn)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(nèi)存信息顯示“24"

本儀器按照 12 個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)為 1 組的方式進(jìn)行顯示。內(nèi)存顯示的方式為 MA-BB。其中

M 表示內(nèi)存（Memory）；A 表示內(nèi)存當(dāng)前的組，顯示范圍 0～8；BB 表示 A 組內(nèi)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(dòng)換算

4.1.1.5 測(cè)試時(shí)間顯示“26"

4.1.1.6 測(cè)試結(jié)果顯示“27"

測(cè)試結(jié)果時(shí)顯示 Gmax，HIC，Ht。Gmax 表示模擬頭在上一次測(cè)試跌落過(guò)程中的最大

加速度。HIC 表示模擬頭在上一次測(cè)試跌落過(guò)程中的頭部傷害評(píng)判值 HIC，由以下公式

計(jì)算求得：

Ht 表示模擬頭在上一次測(cè)試跌落過(guò)程中模擬頭等效跌落的高度。

4.1.2 儀器操作過(guò)程

把加速度傳感器和光控開(kāi)關(guān)通過(guò) Accel 插座“8"和 Gate 插座“7"與儀器連接好。據(jù)測(cè)量要求把模擬頭用 CAM 固定在跌落導(dǎo)軌的一定高度。按下 Arm 鍵“4"，儀器進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，Gmax、HIC、Ht 的顯示值被清零，測(cè)試指示燈“3"被點(diǎn)亮。操作 CAM，模擬頭沿導(dǎo)軌下落。等待模擬頭在地面停止。此時(shí)測(cè)試指示燈“3"被熄滅，保存指示燈“2"被點(diǎn)亮，表示有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生并且沒(méi)有被保存。屏幕上顯示當(dāng)前測(cè)試的數(shù)據(jù)。用戶根據(jù)需要對(duì)當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，如果已對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了保存，則保存指示燈“2" 被熄滅。

4.2 “Field Cal"

將“Cal-Test" 開(kāi)關(guān)“16"撥至“Cal"端，此時(shí)儀器進(jìn)入“Field Cal"狀態(tài)。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(diào)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(shí)的 DC 值 dc1；把加速度傳感器沿垂直方向翻轉(zhuǎn) 180o，記錄此時(shí)的 DC 值 dc2。若 dc1 與 dc2 的差值為 200mV，則說(shuō)明儀器目前校準(zhǔn)值正常，否則需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。對(duì) Gain 可調(diào)電位器“14"進(jìn)行調(diào)整，使該測(cè)試符合要求。

4.3 模擬頭沿導(dǎo)軌跌落

把模擬頭放置到一定高度，由 CAM 來(lái)固定，啟動(dòng)儀器測(cè)試功能，轉(zhuǎn)動(dòng) CAM 使模擬頭

沿導(dǎo)軌跌落。

4.4 電池的更換

儀器底部有一電池盒，用戶通過(guò)擰開(kāi)螺絲更換電池。

5 常見(jiàn)故障及排除方法。

a) 儀器在使用過(guò)程中顯示混亂，可能是微機(jī)受到干擾，應(yīng)重新復(fù)位。

b) 儀器顯示“請(qǐng)充電"，電池電量過(guò)低,應(yīng)及時(shí)充電。

c) 儀器無(wú)法正常啟動(dòng)，請(qǐng)更換電池。

6 成套性和保管要求

6.1 成套性

儀器的包裝應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a) 主機(jī) 1 臺(tái)

b) 模擬頭 1 個(gè)

c) 模擬頭跌落導(dǎo)軌 1 套

d) PC 機(jī)軟件安裝光盤(pán) 1 張

e) 數(shù)據(jù)線（USB 轉(zhuǎn) RS232） 1 根

f) 加速度傳感器（含 4m 導(dǎo)線） 1 個(gè)

g) 光控開(kāi)關(guān)（含 1.5m 導(dǎo)線） 1 個(gè)

h) CAM 釋放機(jī)構(gòu) 1 個(gè)

6.2 質(zhì)量保證
HS2005頭部沖擊強(qiáng)度測(cè)試儀可按常規(guī)水、陸、空方式運(yùn)輸，運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按包裝箱外觀上的標(biāo)記搬運(yùn)，嚴(yán)禁日曬和水、雨、雪及腐蝕性等物質(zhì)的直接侵襲，禁止跌落或碰撞。運(yùn)輸過(guò)程中的溫度為-40℃～55℃，相對(duì)濕度不超過(guò) 95%（25℃），大氣壓力為 860hPa～1060hPa。包裝后的儀器應(yīng)保存在溫度為-40℃～55℃、相對(duì)濕度不超過(guò) 95%（25℃）、大氣壓力為 860hPa～1060hPa、不含有足以引起腐蝕的物質(zhì)和通風(fēng)良好的室內(nèi)，并禁止重壓堆放。當(dāng)用戶遵守本說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的儀器運(yùn)輸、保管、安裝和使用規(guī)則，從本儀器發(fā)貨日起一年的保證期內(nèi)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品不符合技術(shù)指標(biāo)或不能正常工作時(shí)，本單位可無(wú)償為用戶修理或更換儀器。