人体疲劳测试器

张爱迪

你学习用功是否疲劳，是否需要及时休息?有时连自己也不很清楚，只在极度疲劳时才会出现头昏眼花的现象。

这个疲劳测试器可以测出你是否疲劳以及疲劳的程度，虽然不一定十分精确，但它的趣味性和一定的实用性。必将吸引你自己动手制作一个。

一、工作原理

人体疲劳测试器的电路如图1所示。实质上，它是一个以单结晶体管(也叫双基极二极管)vT为核心元器件而构成的频率可调式超低频张弛振荡器。VT所输出的振荡信号直接驱动发光二极管VD产生同步闪光。通过观察闪光，可以进行自我测试身体，尤其是眼睛是否疲劳。

众所周知，人的眼睛有一个重要的被称为“视觉暂留特性”(也称“视觉惰性”)的现象。即人们所看到的物体消失后，其图像在眼睛中并不会随之立即消失。而是仍将留下0.1s～0.2s的短暂视觉印象。

正是由于人眼有这个特性，所以人们看电影、看电视和在普通荧光灯下工作时，虽然上述这三样东西都存在着一定的闪动频率，但人眼所看到的画面或运动物体等却是连续的，而不是闪动或断续的。

实践证明：当频率连续可调节的闪光作用于人眼时，人眼对断续闪光刚刚产生连续融合感觉的频率(称“临界闪烁频率”)，与人的疲劳程度和饮酒量等有关。当人疲劳、尤其是用眼过度时，人眼的视觉暂留时间会延长，所感觉到的临界闪烁频率将会显著下降，人体疲劳测试器正就是利用这一参数变化来测试人的疲劳程度的。

电路工作过程：闭合电源开关sA，由单结晶体管VT与电位器RP、电容器c等组成的超低频张弛振荡器通电工作。电池G的6V电压通过电阻器R1、R2，加在单结晶体管VT的第一基极b1和第二基极b2之间，并通过电位器RP向电容器c充电。

当电容器c两端的充电电压较小时，单结晶体管VT的发射极e电流很小，VT处于截止状态；当电容器c两端充电电压达到单结晶体管VT的峰点电压时，VT的发射极e与第一基极h1间导通，c通过发射结和R2放电。使并联在R2两端的发光二极管VD点亮。这时电路处于“张”阶段。

当电容器c两端电压降至单结晶体管VT的谷点电压时。VT的发射结因反向偏器而截止，电路处于“弛”阶段。随后，电池G又通过电位器RP向电容器c充电，并重复上述过程。

由于电路一张一弛，周而复始，所以就形成了张弛振荡。张弛振荡器的工作频率取决于电位器RP和电容器c的数值大小。由于电容器c的容量较大，故在电阻器R2及发光二极管VD两端输出的是超低频脉冲电压，发光二极管VD发出的是人眼睛能够分辨出来的闪烁光。

对于发光二极管VD所发出的按一定频率闪烁的亮光，不疲劳的人可以准确地看出亮光在闪烁。而疲劳的人由于视觉暂留时间延长，便不能够看出亮光在闪烁。

通过改变发光二极管VD发光的闪烁频率，让被测者判断亮光是否闪烁，即可测试出被测者是否疲劳以及疲劳的程度等。由于大多数人在正常情况下所能感测到的临界闪烁频率为每秒30Hz～40Hz，所以，需要将电位器RP的频率调整范围设计在20Hz～50Hz之间。

二、元器件选择

VT选用BT32或BT33型单结晶体管，要求分压比大于0.5以上。该管的外形与引脚排列如图2所示，它的外形与一般金属外壳的小功率二三极管类似，辨认管脚的方法是：

将管脚对准自己，从管壳凸出块开始，按顺时针方向，依次为发射极e、第一基极hl和第二基极h2。挑选时，可用万用表测量单结晶体管h1、h2极间的直流电阻Rbb，一般为3kn一10kn。安装时，严防管脚焊接错。

VD宜用5mm高亮度红色发光二极管。这里采用发光二极管VD做发光源，相比较白炽小灯泡而言，具有发光惰性小、工作频率高、耗电省及寿命长等特点。

R1、R2均用RTX-1／8W型碳膜电阻器。RP用WS5-1型小型有机实芯电位器，亦可用WH9-1型合成膜电位器等。c用CD11-10V型电解电容器。SA用CKB-I型拨动开关。c用4节5号干电池串联(配带塑料电池架)而成，电压6V。

三、制作与使用

图3所示为该人体疲劳测试器的印制电路板接线图。印制电路板用刀刻法制作，实际尺寸仅为30mm×25mm。

焊接好的电路板按照图4所示，装入体积合适的绝缘密闭小盒(如塑料香皂盒等)内。盒面板开孔固定拨动式电源开关SA，并分别开孔引出发光二极管VD的发光帽、伸出电位器RP的轴柄。在电位器RP的轴柄上安装一只合适的旋钮，并在面板上刻出旋钮调节挡位。

装配成的人体疲劳测试器，只要元器件质量保证，接线无误，不需任何调试便可满意工作。由于采用发光二极管VD做光源，所以不论在白天或夜晚均可使用。

使用时，一般可采取对比测试法。即被测试者先观察图4所示发光二极管VD的闪光，并顺时针方向缓慢旋转电位器RP的旋钮(指示刻度由0至10)，闪光频率随之不断提高。

当被测试者观察不出发光二极管VD的间断闪烁时，这时如果别人(已知是不疲劳者)仍能看出发光二极管VD的间断闪烁，说明被测试者已疲劳；如果别人也同样看不出间断闪烁，则说明被测试者不疲劳。

也可采取自我测试法。在已知自己不疲劳时(可在休息良好、身体恢复得最为彻底的星期天早晨醒来时进行)，顺时针方向缓慢转动电位器RP旋钮(指示刻度由0至10)，在疲劳测试器上找出刚刚不能看出发光二极管VD间断闪烁的一点(即“临界闪烁频率”点)，并做好记号，将刻度划分成为左边的“闪烁区”和右边的“非闪烁区(指眼睛分辨不出间断闪烁)”两部分。

以后在进行自我测试时，如果在“闪烁区”内的刻度处就看不出明快的间断闪烁光，并感觉眼前直冒火星时，说明自己已经疲劳了；并且指示刻度的数字越小，说明越疲劳。