HS2005头部冲击强度测试仪

1 产品概述

1.1 用途

HS2005头部冲击强度测试仪可应用于学校、幼儿园、居民小区、老年活动中心、休闲康乐场地、医院、康复中心、体育场、训练场、健身房、游泳馆等等很多运动场所场地铺上的沙地或是用木屑和橡胶屑铺成有弹性的软地板，或是采用了橡胶及彩色的胶粒材料(EPDM)的安全地垫的安全性能测量。通过对地面安全性能的检测，选择合适的抗冲击材料，减少跌落时产生的伤害。

1.2 使用条件

a) 环境温度：0℃～50℃

b) 相对湿度：＜75%

c) 预热时间：15min

d) 外磁场：大地磁场

e) 大气压力：860hPa～1060hPa

2 主要技术指标

2.1

? 系统采样速率：20kHz

? 加速度传感器量程：0～500g，±5g（注：此处的 g 为单位重力加速度）

? 加速度传感器灵敏度： 0.08mV/g～0.12mV/g（注：此处的 g 为单位重力加速度）

? 系统误差：±10％

? A/D 转换分辨率：12bit

? 滤波器：四极点 Butterworth 滤波器，转折频率 1,650Hz

? 落体高度测量误差：±(1％+25mm)

? 接口功能：RS232

? 主机重量：约 3kg

? 功耗为 1W

2.2模拟头跌落导轨

? 落体导轨高度：3m。导轨由二段组成，下导轨 1.8m，上导轨 1.5m

? 落体方式：沿导轨跌落

? 导轨重量： 约 19kg。

2.3 模拟头

模拟头呈半球形，冲击表面外直径为 160mm±2mm。模拟头与其附件（包括加速度

传感器）的总重量为 4.6kg±0.02kg。

2.4 工作电源

AA 型镍氢电池 1.2V/1800mAh，4 节。

3.系统工作示意图

头部沿着导轨下落经过光电计数器，下落到地面与地面产生撞击，撞击的信号通过

安装在头部的加速度传感器转换成电信号。把该电信号送入 ADC 转换，把取得的数据分

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析、显示、保存。

导轨部分：

导轨主要有 3 根平行的 T 型导轨构成，同时在头部开 3 条槽，让头部沿着导轨垂直

下落，以保证头部对地面的冲击能正确的反映到加速度传感器上。

电子线路部分：

电子线路部分主要由加速度传感器、信号放大器/滤波器、ADC 转换、CPU、速度计

数器、CPU、程序存储器、RAM、数据存储器、键盘、电源、接口等部分构成。

加速度传感器：将头部对地面冲击的加速度信号转换成电信号，该电信号的强弱如

加速度的大小成正比。

ADC：采用 C8051F020 内置的 12bit ADC，采样率为 20kHz。

仪器软件部分：

仪器功能主要通过软件表现出来。软件分为以下几个模块：主程序、HIC 的计算、

显示、RS232 通信、Flash Memory 存储、时钟、键盘、光电计数、高度计算、校准、电

池监视等。

上位机软件主要将仪器存储的数据在上位机进行显示、保存等功能。

4 使用方法

4.1 测试 HIC

4.1.1 测试 HIC 屏幕

22

23 24 25 26

27

图9 测试屏幕显示

4.1.1.1 波形显示“22"

显示测试波形。头部冲击地面时产生的加速度波形。

4.1.1.2 电池容量显示“23"

显示当前电池容量。

：电池容量满

：电池容量中

：电池容量低

：电池容量用尽，用户需要更换仪器的电池。若采用可充电电池，此时需要对电

池进行充电。

本仪器可使用：AA 型 1.2V 镍氢电池，AA 型 1.5V 碱性电池。

4.1.1.3 内存信息显示“24"

本仪器按照 12 个测试数据为 1 组的方式进行显示。内存显示的方式为 MA-BB。其中

M 表示内存（Memory）；A 表示内存当前的组，显示范围 0～8；BB 表示 A 组内的位置，

显示范围 0～12。

4.1.1.4 日期显示“25"

日期显示到 2099 年，闰年自动换算

4.1.1.5 测试时间显示“26"

4.1.1.6 测试结果显示“27"

测试结果时显示 Gmax，HIC，Ht。Gmax 表示模拟头在上一次测试跌落过程中的最大

加速度。HIC 表示模拟头在上一次测试跌落过程中的头部伤害评判值 HIC，由以下公式

计算求得：

Ht 表示模拟头在上一次测试跌落过程中模拟头等效跌落的高度。

4.1.2 仪器操作过程

把加速度传感器和光控开关通过 Accel 插座“8"和 Gate 插座“7"与仪器连接好。据测量要求把模拟头用 CAM 固定在跌落导轨的一定高度。按下 Arm 键“4"，仪器进入测试状态，Gmax、HIC、Ht 的显示值被清零，测试指示灯“3"被点亮。操作 CAM，模拟头沿导轨下落。等待模拟头在地面停止。此时测试指示灯“3"被熄灭，保存指示灯“2"被点亮，表示有新的数据产生并且没有被保存。屏幕上显示当前测试的数据。用户根据需要对当前的测试数据进行保存，如果已对数据进行了保存，则保存指示灯“2" 被熄灭。

4.2 “Field Cal"

将“Cal-Test" 开关“16"拨至“Cal"端，此时仪器进入“Field Cal"状态。仪器操作及屏幕显示如下：

a) 把加速度传感器水平放置，按 Arm 键“10"，调整传感器输出的偏移电压，使其为 1200mV。

b) 把加速度传感器水平放置，记录此时的 DC 值 dc1；把加速度传感器沿垂直方向翻转 180o，记录此时的 DC 值 dc2。若 dc1 与 dc2 的差值为 200mV，则说明仪器目前校准值正常，否则需要进行现场校准。对 Gain 可调电位器“14"进行调整，使该测试符合要求。

4.3 模拟头沿导轨跌落

把模拟头放置到一定高度，由 CAM 来固定，启动仪器测试功能，转动 CAM 使模拟头

沿导轨跌落。

4.4 电池的更换

仪器底部有一电池盒，用户通过拧开螺丝更换电池。

5 常见故障及排除方法。

a) 仪器在使用过程中显示混乱，可能是微机受到干扰，应重新复位。

b) 仪器显示“请充电"，电池电量过低,应及时充电。

c) 仪器无法正常启动，请更换电池。

6 成套性和保管要求

6.1 成套性

仪器的包装应包括以下内容：

a) 主机 1 台

b) 模拟头 1 个

c) 模拟头跌落导轨 1 套

d) PC 机软件安装光盘 1 张

e) 数据线（USB 转 RS232） 1 根

f) 加速度传感器（含 4m 导线） 1 个

g) 光控开关（含 1.5m 导线） 1 个

h) CAM 释放机构 1 个

6.2 质量保证
HS2005头部冲击强度测试仪可按常规水、陆、空方式运输，运输过程中应严格按包装箱外观上的标记搬运，严禁日晒和水、雨、雪及腐蚀性等物质的直接侵袭，禁止跌落或碰撞。运输过程中的温度为-40℃～55℃，相对湿度不超过 95%（25℃），大气压力为 860hPa～1060hPa。包装后的仪器应保存在温度为-40℃～55℃、相对湿度不超过 95%（25℃）、大气压力为 860hPa～1060hPa、不含有足以引起腐蚀的物质和通风良好的室内，并禁止重压堆放。当用户遵守本说明书中规定的仪器运输、保管、安装和使用规则，从本仪器发货日起一年的保证期内，发现产品不符合技术指标或不能正常工作时，本单位可无偿为用户修理或更换仪器。