频率计权的基本原理

为原始的渴望

频率计权是对信号进行变换或约束的一种方法，其本质就是对不同频段的能量加以不同的权重系数从而更精确地衡量和描绘人体感受。全身振动顾名思义，指人体支撑表面发生振动，即全身各个部位都受到影响；手传振动即通过手或手指直接加在或传到手臂系统的机械振动并且有定义局部坐标系；运动病主要指在0.1-0.5Hz的共振频率下所导致的不舒服的感受和心理干扰等，时间越长，感受越强烈，心理干扰越强。

根据国际标准《关于全身振动评价指南》ISO 2631定义，人体基本中心坐标系，以坐姿、立姿和卧姿三种姿势为基准。本文主要以坐姿为主要研究方向，以心脏为坐标原点，胸背前后方向为X轴，肩臂左右为Y轴，头脚上下方向为Z轴，除三个平动，还有以X轴为旋转中心的滚转（Roll）、以Y轴为旋转中心的俯仰（Pitch）和以Z轴为旋转中心的偏转（Yaw）。对于不同姿态、不同接触面和不同频段，应选择对应的计权方式和方向因数。在ISO 2631中，坐姿规定使用3个主要区域：座椅支撑面、座椅-靠背处和放脚处。座椅支撑面的测量应当在坐骨突起部位的下面，座椅-靠背处的测量应当在支撑人体的主要区域进行，放脚处的测量应当为常用支撑面。对于全身振动以坐姿状态暴露时，Z向采用Wk计权、Y向采用Wd计权和X向采用Wd计权。

ArtemiS SUITE中可实现不同通道的不同计权方式和VDV方向因数相关设置计算。

人体全身振动度量评价指标主要包括加速度均方根值（RMS）、最大瞬时峰值、振动剂量（VDV）和运行均方根值（MTVV）。

加速度均方根值是行业内最常用也是最基本的评价方法，能有效地表征能量大小。计算方法为先平方再开方，单位是m/s^2，定义式为:

式中 代表在时间t瞬时计权加速度值，T代表测试持续时间， 代表计权后的加速度均方根。

最大瞬时峰值指整个测量时间出现的最大瞬时加速度，而RMS值是在预先设置的时间内（如1s周期）平方后取平均再开方，所以时间域的最大瞬时加速度一定比均方根值大。

与基本评价方法相比，振动剂量VDV是全身振动测量的累加值，以加速度时间历程的四次方作为计算基础，对峰值更加敏感，单位m/s^1.75，定义式为：

式中 代表在时间t瞬时计权加速度值，T代表测试持续时间， 代表振动剂量值。


运行均方根值（MTVV）评价方法通过使用一个短的积分时间常数来考虑偶然性冲击和瞬态振动，由 的时间历程给定最大值，定义式为：

式中 代表在时间t瞬时计权加速度值， 代表运行积分时间，   代表观测时间（瞬时时间）。


最大瞬时振动值定义式为：

那我们应该如何选择评价方法呢？

从基本评价方法的适用性出发，首先定义波峰因数CF即时间域的最大瞬时峰值与均方根的比值，是一个无量纲系数，其意义主要用来研究基本评价方法是否适用于描述振动对人体影响的轻重程度。

当CF图片9时则使用计权加速度均方根值，每个方向独立计权评测，反之CF>9时，基本评价方法均方根值不再适用，而要选择振动剂量或运行均方根评价。

对于不同的姿态、不同的接触面和不同的感知度需要选择不同的计权方式、方向因数来更精确地描绘和衡量人体振动感知。