一種頭盔裝備適戴性能測試評價系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種頭盔裝備適戴性能測試評價系統，它包括頭模矩陣和傳感裝置；所述頭模矩陣包括圓高型、圓正型、中正型、中高型、圓特高型、超圓高型和超圓特高型七種頭型，所述七種頭型按照頭圍尺寸在52cm～60cm內，形成四十四種型號；所述傳感裝置包括能夠與頭部曲面形狀貼合的一底面硅膠層，所述底面硅膠層上表面設置有由若干壓力傳感器和縱橫連接各壓力傳感器的導線組成的矩陣網絡，所述矩陣網絡的外面通過導線連接一用于供電的電源模塊和一用于輸出各所述壓力傳感器信息的采集控制模塊。本實用新型專利技術可以廣泛地用于各種各類軍、警、民用頭盔、安全帽、運動頭盔等產品的適戴性能評價中。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種測試評價系統，特別是關于一種頭盔裝備適戴性能測試評價系統。
技術介紹
現代頭盔是用于阻止彈丸或破片穿透頭部，防止頭部直接和堅硬、高能物體相撞擊，有效保護人體頭部、眼、面部，且不影響人體視線和活動的防護裝具，它在軍事、醫療、運動、娛樂等各個行業都有廣泛的應用。為了保證整個頭盔的人機工效學的合理性，世界各國對三維頭型采集、建模和標準化都開展了深入的研究。美國空軍作戰中心的杰弗里(Jeffrey Μ.Τ.)等采用宇宙電子公司生產的KGR30質量分析儀對“頭模-飛行頭盔”系統的重心進行了測試研究，但該研究并未能直接測量不規則盔體的重心。澳大利亞墨爾本大學的阿斯科(Asko V.)建立了一套SPH-4頭盔動力學性能的評價裝置，但該裝置較為繁雜，且受頭盔佩戴者生理因素的影響較大。目前，我國市面上的頭盔大都是按照西方人的臉型和頭型進行設計的，其原因在于，頭盔的生產過程缺少相應的符合中國人頭型的頭模。另外，國內外對頭盔形狀、頭盔舒適性、穩定性的客觀評價方法很少，幾乎沒有對適體性方面的整體定量測試評價。
技術實現思路
針對上述問題，本技術的目的是提供一種適合于中國人的頭盔裝備適戴性能測試評價系統。為實現上述目的，本技術采取以下技術方案:一種頭盔裝備適戴性能測試評價系統，其特征在于:它包括頭模矩陣和傳感裝置；所述頭模矩陣包括圓高型、圓正型、中正型、中高型、圓特高型、超圓高型和超圓特高型七種頭型，所述七種頭型按照頭圍尺寸在52cm 60cm內，形成四十四種型號；所述傳感裝置包括能夠與頭部曲面形狀貼合的一底面硅膠層，所述底面硅膠層上表面設置有由若干壓力傳感器和縱橫連接各壓力傳感器的導線組成的矩陣網絡，所述矩陣網絡的外面通過導線連接一用于供電的電源模塊和一用于輸出各所述壓力傳感器信息的采集控制模塊；所述傳感裝置的采集控制模塊包括一選通模塊、一運放模塊和一 A/D轉換模塊；所述選通模塊包括若干選通開關，每一所述選通開關都連接所述矩陣網絡的一行或一列，所述運放模塊包括若干運放通道，每一所述運放通道都連接所述矩陣網絡的一列或一行，每一被選通的行或列上的所述壓力傳感器感應的電流值，均通過其所在列或行的所述運放通道放大后送入所述A/D轉換模塊，進行轉換后輸出給外部的計算機。所述傳感裝置中的壓力傳感器采用片層式結構的應變電阻式傳感器。本技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1、本技術系統由于設置了頭模矩陣和傳感裝置，根據被評價頭盔來選取頭模，傳感裝置將測量頭模上的壓力傳給外部的計算機，從而計算出該頭盔適戴性的相關指標，因此評價出該頭盔在號型上是否適于真人佩戴。2、本技術的頭模矩陣是以國家標準所提供的頭型三圍尺寸及其關系為基礎數據，應用逆向建模技術，綜合使用UG、CATIA、Geomagic等建模軟件，最終生成與中國人頭型號的相匹配的三維頭部模型，因此，本技術創建了適合于中國人的頭模，而在頭模基礎上的頭盔適戴性評價，也更適合中國人。3、本技術的傳感裝置由于設置了一底面硅膠層和一頂面硅膠層，因此其既為壓力傳感器陣列提供了均勻的承載面，又起到電氣絕緣的作用，保證了壓力傳感器陣列中電路的穩定工作。4、本技術的傳感裝置由于在底面和頂面硅膠層之間設置有一由壓力傳感器組成的矩陣網絡，且橫向相鄰的壓力傳感器通過盤繞成曲線的導線焊接連接，因此本技術的傳感裝置具有很好的曲面貼合性和延展性，特別適合用于對曲率變化不規則的人體頭部所承受的壓力進行測量。本技術可以廣泛地用于各種各類軍、警、民用頭盔、安全帽、運動頭盔等產品的適戴性能評價中。附圖說明 圖1是本技術系統結構示意圖圖2是本技術頭模矩陣的頭型示意圖圖3是本技術傳感裝置的結構示意圖圖4是本技術傳感裝置佩戴效果的俯視圖圖5是本技術傳感裝置中采集控制模塊的結構示意圖具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術進行詳細的描述。如圖1和圖2所示，本技術系統包括一頭模矩陣I和一傳感裝置2。如圖2所示，本技術的頭模矩陣I是以國家標準GB/T 23461-2009《成年男性頭型三維尺寸》所提供的頭型三圍尺寸及其關系為基礎數據，應用逆向建模技術，綜合使用UG (Unigraphics NX)、CATIA、Geomagic等建模軟件，在基礎數據的基礎上，通過頭部數據三維建模，最終生成三維頭部模型。頭模矩陣I分為圓高型11、圓正型12、中正型13、中聞型14、圓特聞型15、超圓聞型16和超圓特聞型17七種頭型；每個頭型按照頭圍尺寸在52cm 60cm (增量為I厘米)內又分為5 8個號，因此形成44種型號的頭模(如表I所示):如圖3、圖4所示，本技術傳感裝置2包括一與頭部曲面形狀緊密貼合的底面硅膠層21，在底面硅膠層21上表面設置有由若干壓力傳感器22和縱橫連接各壓力傳感器22的導線23組成的矩陣網絡24，在矩陣網絡24的外面通過導線連接一電源模塊25和一采集控制模塊26，在矩陣網絡24和底面硅膠層21上設置有一頂面硅膠層27，頂面硅膠層27將底面硅膠層21、壓力傳感器22和導線23粘接成一個整體，形成一柔性傳感裝置。表I頭模矩陣的44種型號型號頭型圓高型11圓正型12中正型13中高型14圓特高型15超圓ft型16超圓特高型175217-525311-5312-5314—5315-5317—535411—5412-5413-5414-5415-5416—5417-5411—5512—5513—5514-5515—5516-5517—555611-5612-5613-5614-5615-5616-5617-565711-5712-5713-5714-5715-5716-575811—5812-5813-5814-5816—585911—5912-5913-596011—6012-6013—60覆蓋率 48.062 16.537 11.111 9.991 8.269 3.273 2.498如圖5所示，電源模塊25用于為壓力傳感器22和采集控制模塊26供電。采集控制模塊26包括一選通模塊261、一運放模塊262和一 A/D轉換模塊263。選通模塊261包括若干選通開關264，每一選通開關264都與矩陣網絡24的一行相連(以行選通為例)；運放模塊262包括若干運放通道265，每一運放通道265都與矩陣網絡24的一列相連。如圖4所示，矩陣網絡24中連接各相鄰壓力傳感器22之間的導線23均采用彎曲或盤繞的曲線方式進行連接，這樣在佩戴測量的時候，可以使整個矩陣網絡24具有很好的延展性能，再加之底面硅膠層21和頂面硅膠層27自身的可抻拉性能，使本技術傳感裝置2非常柔性可伸縮。上述實施例中，選通模塊261和運放模塊262的連接位置是可以有所變化，比如將每一選通開關264都與矩陣網絡24的一列相連，而將每一運放通道265都與矩陣網絡24的一行相連。上述實施例中，壓力傳感器22可以采用片層式結構的應變電阻式傳感器，比如:壓力傳感器22采用Tekscan公司的微型壓力傳感器，其具有體積小，安裝簡單等特點。當輸入恒定的電壓時，壓力傳感器將輸出與施加壓力成線性相關的電流值。本技術傳感裝置2當有頭盔、安全帽等防護頭具佩戴在頭模上進行壓力測量時，選本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種頭盔裝備適戴性能測試評價系統，其特征在于：它包括頭模矩陣和傳感裝置；所述頭模矩陣包括圓高型、圓正型、中正型、中高型、圓特高型、超圓高型和超圓特高型七種頭型，所述七種頭型按照頭圍尺寸在52cm～60cm內，形成四十四種型號；所述傳感裝置包括能夠與頭部曲面形狀貼合的一底面硅膠層，所述底面硅膠層上表面設置有由若干壓力傳感器和縱橫連接各壓力傳感器的導線組成的矩陣網絡，所述矩陣網絡的外面通過導線連接一用于供電的電源模塊和一用于輸出各所述壓力傳感器信息的采集控制模塊。

【技術特征摘要】
1.一種頭盔裝備適戴性能測試評價系統，其特征在于:它包括頭模矩陣和傳感裝置；所述頭模矩陣包括圓高型、圓正型、中正型、中高型、圓特高型、超圓高型和超圓特高型七種頭型，所述七種頭型按照頭圍尺寸在52cm 60cm內，形成四十四種型號；所述傳感裝置包括能夠與頭部曲面形狀貼合的一底面硅膠層，所述底面硅膠層上表面設置有由若干壓力傳感器和縱橫連接各壓力傳感器的導線組成的矩陣網絡，所述矩陣網絡的外面通過導線連接一用于供電的電源模塊和一用于輸出各所述壓力傳感器信息的采集控制模塊。2.如權利要求1所述的一種頭盔裝備適戴性能測試評價系統，其特征在于:所述傳感裝置的采集控制模塊包括一選通模塊、一運...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曉，鈕建偉，蔣毅，祖媛媛，周宏，王啟志，王英澤，
申請(專利權)人：中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所，
類型：實用新型
國別省市：