汽车正面碰撞试验用人形试验装置(H-Ⅲ女性)校准规范

1汽车正面碰撞试验用人形(H-l|I女性)试验装置校准规范本规范适用于汽车正面碰撞试验用混合III型第5百分位人形(女性)试验装置的校准(以下简称H-III女性假人)。ISO6487道路车辆碰撞试验测量技术仪器设备(RoadVehicles-measurementtechniquesinimSAEJ211-1碰撞试验仪器第一部分电子仪器(InstrumentaCalibrationPro3.2通道频率等级channel23.3零时刻Time-zero摆锤撞击面与蜂窝铝撞击面初始接触的时刻，此时所有数据通道的时间定义为零位(即所有校准参数时间都统一设为零)。术语3.1、3.2引用GB11551《汽车正面碰撞的乘员保护》附录D4概述H-III女性假人其大小和质量代表第5百分位的成年女性。该装置是由与真实人体一一对应的头部、颈部、胸部、上臂、躯干、骨盆、腿、鞋、外衣的人体传感器、位移传感器等器件，测量汽车正面碰撞过程中被测部件的加速5.1通用技术要求H-III女性假人主要外形部件尺寸及质量见附录C及附录D5.2计量特性H-III女性假人计量特性见表1.序号12“D”平面旋转角度p-plme的峰值“D”平面旋转角度ɔ-Plme的峰值345365校准条件6.1校准环境条件校准环境条件见表2。校准项目温度(℃)相对湿度(%)头部6.2校准用仪器设备设备名称测量范围数据通道记录仪12bit及以上频率响应：4角位移传感器线性度≤0.5°角位移传感器线性度≤0.5'位移传感器(3)(胸部用)线性度≤0.5%F.S.位移传感器(膝部用)线性度≤0.5%F.S.士(0°~45°)分辨力：0.1°,MPE=±0.2°。1级注1表3所列为主要标准器，各项目的配套设备在条款7校准前准备中详细描述。2六分量力传感器指同时测量三向力三向力矩的传感器3计算公式见附录F6校准项目和校准方法各校准对象安装完毕需在实验室里静置4小时以上。每个校准项目除有特殊说明，二次校准间隔30分钟以上。7.1.1.1头部跌落台：台面水平钢板长和宽均为610mm±10mm,厚50.8mm±2mm,水平度(见图4),快速释放机构尽可能快速释放。7.1.1.2头部支撑绳索：小于0.025kg。7.1.1.3加速度传感器通道设置频率等7.1.2.1被校对象由头部组件安装三向加速度传感器组成。头部组三轴加速度传感器(或三个加速度传感器带安装块)以及安装螺栓组成(见图2),在头部重心处安装三轴加速度传感器(或三个加速度传感器带安装块)。57.1.2.2将头部组件与头部支撑绳索连接，并将绳索安装到快速释放机构上。头骨孔中心线与水平刚性板表面平行，误差小于1°。头部最低点距离水平刚性板表面376.0mm±1.0mm。(如图3、图4)头骨中心线水平钢板6图4头部悬吊高度示意图不符合时应修补或更换。被校对象应置于符合表2规定的环境条件中至少4小时。如图4所示将头部总成悬吊起来，确保头部的Y方向处于水平，同时确保H-III女性假下并撞击受冲击表面(水平钢板),避免头部组件与受冲击表面间的二次碰撞(一般采用发生碰撞后及时)。从加速度采集通道得出测量结果。所有结果需要符合表1计量特性的要求7.1.5.1合成加速度ag的峰值：头部重心处的三向合成加速度ag的峰值。77.2颈部弯曲、拉伸特性校准7.2.1校准前准备7.2.1.1颈部冲击摆臂装置：由正方型结构钢管制作，边长76.2mm,壁厚4.8mm。总长1657.4mm(见图5)。颈部组件安装平板质量为0.205kg±0.05kg。释放机构可以使摆锤尽可7.2.1.2校准用蜂窝铝密度28.2kg/m³,厚度76.2mm。7.2.1.3角度传感器通道设置频率等级CFC60滤波。7.2.1.4加速度传感器通道设置频率等级CFC180滤波。7.2.1.5力传感器通道设置频率等级CFC1000滤波。7.2.1.6力矩传感器通道设置频率等级CFC600滤波。8捏臂碰撞症(76.2mmx152.4rmx9.5mmY图5刚性摆臂安装示意图7.2.2.2将颈部组件安装在刚性摆臂上。确保摆臂静止时H-II女性假人头部“D”平面与摆90%~100%面积接触9图6颈部弯曲安装示意图图7颈部拉伸安装示意图如图6、图7所示，在H-Ⅱ女性假人头部安装颈部载荷传感器，测量上颈部力F和上颈7.2.4.1被校对象外观应无损坏，其大小、质量应符合附录C、附录D的要求，应修补或更换。被校对象应置于表2规定的环境条件中至少4小时。7.2.4.2安装好颈部组件和全部传感器后，在摆臂自然垂直状态下，调整两个角度传感器其自由下落并撞击蜂窝铝块，避免发生二次碰撞。摆臂运动过程须满足表4要求，从角度传颈部弯曲颈部拉伸(测量位置为摆锤的轴线处)10ms时摆锤速度20ms时摆锤速度30ms时摆锤速度所有结果需符合表1要求心线位于H-II女性假人肋骨中心线(第三根肋骨)以下12.7图8胸部校准安装示意图7.3.3.1在摆锤上沿其中轴线安装单轴加速度传感器，敏感轴方向指向碰撞方向，测量摆锤加速度acst。7.3.3.2在H-Il女性假人胸部安装胸部位移传感器，压缩为负方向，测量胸部位移Do。7.3.4.1被校对象应做外观检查以确定其是否损坏，其大小、质量应符合附录C、附录D要求，不符合时应修补或更换。被校对象应置于表2规定的环境条件中至少4小时。7.3.4.2连接设备，启动数据通道记录仪，释放释放机构，将摆锤以6.71m/s±0.12m/s碰撞速度(测量位置为摆锤的轴线处)冲击H-IIl女性假人胸部，采集通道数据，从位移传感器所有结果需要符合表1计量特性的要求7.4.1.1躯干弯曲装置：能够将H-III女性假人躯干沿人体正中矢量方向弯曲的校准设备，将H-III女性假人固定在校准设备上(见图9)。7.4.1.2角度传感器通道按照四阶巴特沃斯滤波，截止频率变化量2dB。7.4.2.1整个假人水平安置于金属台面，下腿部调节至松弛状态或者拆卸，用骨盆安装支架固定在金属台面上，安装负载连接支架，调节H-II女性假人躯干坐姿如图9所示。全属台面图9躯干安装示意图时力值Fy。7.4.4.1被校对象应置于表2规定的环境条件中至少4小时。曲三次后此姿态保持30分钟，随后释放，卸去骨盆安装支架，2分钟后测量初始角度，即初录10秒内的最大力值。结果需要符合表1计量特性的要求7.5.1.1膝部冲击校准设备：膝部冲击摆锤质量2.99kg±0.023kg,直径76.2mm±0.25mm(如7.5.2安装要求调节小腿角度使小腿与水平方向呈66°±1°夹角，腿部不应与任何地方接触(如图10)图10膝部冲击安装示意图7.5.4.1被校对象应做外观检查以确定其是否损坏，其大小、质的要求，不符合时应修补或更换。被校对象应置于实验室环境条件中至少4小时。7.5.4.2连接设备，启动数据通道记录仪，将摆锤以2.10m/s±0.03m/s的碰撞速度(测量位置为摆锤的轴线处)冲击膝部，从加速度传感器采集通道获得膝部冲击加速度，通过计算F=0.00980665×Mknax×axage——摆锤加速度，g;7.6.1.1膝部位移冲击装置：膝部位移冲击摆锤质量7.26kg±0.09kg,直径76.2mm±0.25mm(如图11)。摆锤由6根刚性铰链悬吊连接水平安装，摆锤水平零时刻时中大腿力传感图11膝部位移安装示意图将缓冲支架和位移传感器安装在膝部组件上，再将膝部组件以40.7Nm的紧固力矩安装在大腿力传感器或替代件上并保持水平，允许偏差±0.5°(如图11)7.6.3膝部位移测点布置在膝盖内部安装位移传感器，测量膝部位移值Dxne。必要时，被校对象应置于实验室环境条件中至少4小时。7.6.4.2连接设备，启动数据通道记录仪，将摆锤以2.75m/s±0.05m/s的碰撞速度(测量位置为摆锤的轴线处)冲击膝部组件，测量大腿轴向膝部位移值。在冲击过程中确保摆锤没有膝部位移Dza为-12.7至-15.5mm8.2各部位校准结果应在校准证书或校准报告上反映。校准证书或校准报告至少应包括以下a)标题，“校准证书”或“校准报告”;1)校准证书或校准报告签发人的签名、职务，以及签发日期；温度(℃):相对湿度(%):校准日期校准结果相对扩展测量不确定度合成加速度(g)2.颈部弯曲温度(℃):相对湿度(%):摆锤速度(m/s)10ms时摆锤减速度(m/s)20ms时摆锤减速度(m/s)30ms时摆锤减速度(m/s)校准日期校准结果相对扩展测量不确定度“D”平面旋转角度峰值(°)值(N*m)3颈部拉伸校准结果相对扩展测量不确定度“D”平面旋转角度峰值(°)值(N*m)温度(℃):相对湿度(%):摆锤速度(m/s)10ms时摆锤减速度(m/s)20ms时摆锤减速度(m/s)30ms时摆锤减速度(m/s)校准日期4胸部冲击温度(℃):相对湿度(%):速度(m/s)项目校准结果相对扩展测量不确定度“-58~-50mm”位移变化时刻冲击力(N)“-50~-18mm”位移变化时刻冲击力(N)胸部位移峰值(mm)5膝部冲击温度(℃):相对湿度(%):速度(m/s):项目冲击力峰值(N)6躯干弯曲校准温度(℃):相对湿度(%):平均速度(deg/s):项目初始角度(°)回转角度(°)最大角度时力值(N)校准证书内页1.头部跌落校准结果相对扩展测量不确定度合成加速度(g)2.颈部弯曲校准结果相对扩展测量不确定度“D”平面旋转角度峰值(°)头颈部链接力矩峰值(N*m)3颈部拉伸校准结果相对扩展测量不确定度“D”平面旋转角度峰值(°)值(N*m)项目校准结果相对扩展测量不确定度“-58~-50mm”位移变化时刻冲击力(N)“-50~-18mm”位移变化时刻冲击力(N)胸部位移峰值(mm)校准结果相对扩展测量不确定度冲击力峰值(N)校准结果相对扩展测量不确定度初始角度(°)回转角度(°)最大角度时力值(N)附录C表C.1正碰撞女性(5%)H-III女性假人尺寸表尺寸(mm)允差A整体坐姿高度B肩关节离坐平面高度CDE肩关节到背平面距离F大腿厚度GH头骨后侧到背平面距离I肩部到肘部距离J肘部下侧到坐平面高度KL士10.2M土12.7N小腿后侧到背平面距离0胸部厚度(不包括皮肤)P足部长度RS头部宽度T头部深度U臀部宽度V肩部宽度W足部宽度X头围Y胸围(包括皮肤)Z腰围正碰撞女性(5%)H-III女性假人部件质量图D1H-III女性假人部件示意图表D.1H-III女性假人部件质量表部件名称质量(kg)头部颈部上躯干(含皮肤)下躯干上臂(一个)下臂(一个)手(一个)大腿(一个)小腿(一个)脚(一个)总计用于提供冲击输入能量的头部跌落装置、测量加速度量值的传感器，以及数据处理(算法)组成。跌落试验装置输入冲击能量，被试件(头部)按照一定方式安装、跌落并吸收一定的能量后，其输出的加速度响应由测量传感器(配套信号适调仪)转换为电信号并经数据采集变D.3不确定度的来源(1)头部跌落试验装置(2)测量传感器(配套信号适调仪)(3)数据采集(4)算法(5)重复性当水平度为0.5°,表面平面度为0.054mm时，若假定二者引起的跌落高度变化为5.3mm,标其在跌落冲击过程中吸收的能量变化为0.001%,被试件(头部)所获取的能量变化为0.001%*147.4/4.565≈0.03%,其引入的相对不确定度为0.03%。其中钢板的质量为147.4kg,头部及其支撑绳索两者的质量为(4.54+0.025)kgD.4.4头部跌落试验装置的钢板表面硬度、粗糙度引入的相对不确定度钢板表面硬度变化会影响碰撞过程中能量的分配，影响加速度度峰钢板粗糙度会引起冲击加速度波形的信噪比变差，影响加速度度峰D.4.5温度、湿度影响被试件引入的相对不确定度校准时，头部本身对温度、湿度要求严格，校准时要求温度在(18.9～25.6)℃,相对湿度为(10.0~70.0)%RH恒温恒湿环境里放置4小时以上，而且两次标定试验间隔至少为30被试件(头部)跌落时的角度会影响等效跌落接触面面积，影响冲击加速度峰值和冲击D.4.7测量传感器(配套信号适调仪)引入的相对不确定度幅值线性度、频率响应、基座安装方式等，信等，二者通常是作为一个整体进行校准，校准证书给出的不确定度为3.4%,3.5%,3.6%,k取2。由于是三