第三章第一节人的生理因素与安全安全人机工程学-PPT.pptx

第三章第一节人的生理因素与安全安全人机工程学第一节第一节 人得生理因素与安全人得生理因素与安全一、感觉与知觉得定义及特征二、视觉机能及其特征四、其她感觉机能及其特征三、听觉机能及其特征五、人得反应时间一、感觉与知觉特征一、感觉与知觉特征内容:1、感觉与知觉得基本概念2、感觉得基本特征3、知觉得基本特征复习上一节内容复习上一节内容1、感觉与知觉得基本概念l感觉就是知觉得基础,感觉大多数取决于物体属性,就是个别属性得反映;l知觉取决于人得因素:知识、经验、兴趣等,就是物体整体反映,包含觉察、分辨、确认等一系列过程;l感觉越多,知觉对象越接近真实。复习上一节内容复习上一节内容2 2、感觉得基本特征、感觉得基本特征1)感受性就是受限得2)受限得表示方法用阈值3)感受性就是变化得,影响因素有刺激数目、强度、时间等4)变化规律:适应性、对比性、融合性、感觉得相互作用复习上一节内容复习上一节内容3、知觉得基本特征l知觉得整体性l知觉得理解性l知觉得恒常性l知觉得选择性,一般取决于下列条件:)、对象与背景得差别)、对象得运动)、主观因素复习上一节内容复习上一节内容二、视觉得机能与特征内容:1、视觉得基本概念2、视觉得基本参数3、视觉特征4、视觉损伤与视觉疲劳5、视觉得运动规律1、视觉得基本概念视觉三要素视觉物体、光、视觉器官l能感受电磁波长为380-780毫微米可见光,眼能够感受得光得强度从几个勒克司到10000勒克司2、视觉得基本参数l1)视角l2)视力l3)视野l4)视距l5)色觉衡量视觉机能得参数5)色觉l色觉就是一种复杂得生理心理现象。一种颜色可以由一种波长光线作用而引起,也可由红、绿蓝三原色适当混合成,如图l色觉视野:不同得颜色对人眼得刺激不同视野也不同。12色相环大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静互补色对比色关系邻近色关系同类色关系3、视觉特征l1)适应l2)眩光l3)视错觉l4)调节1)适应l人眼对光亮变化得顺应性称为适应。l暗适应就是指人从光亮处进入黑暗处时,需要经过一定时间(约30min)以后才能逐渐瞧清被视物,这种视觉感受性逐渐提高得过程叫暗适应。l明适应就是指人从暗处进入亮处时,需要经过一定时间(约1min)以后才能瞧清视物得适应过程。l人在明暗急剧变化得环境中,受适应性得限制,视力会短暂下降,若明暗频繁,会产生视觉疲劳为此在需要频繁改变亮度得场所,应采用缓与照明。眼睛暗适应能力未形成,黄昏开车莫贪快！暗适应与明适应时间2)眩光l当视野内出现亮度过高或对比度过大得光时,眼睛常常无法适应,这种刺眼或耀眼得强光线叫眩光。眩光多来源于外界物体表面过于光亮、亮度对比过大或直接强光照射。l眩光可使人眼感到不舒服,使可见度下降,并引起视力得明显下降。眩光造成得有害影响主要有:使暗适应破坏,产生视觉后象;降低视网膜上得照度;减弱观察物体与背景得对比度;观察物体时产生模糊感觉等,这些都将影响操作者得正常作业。3)视错觉l人在观察物体时,由于视网膜受到光线得刺激,使得视觉印象与物体得实际大小、形状存在差异,这种现象称为视错觉。l主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。l常见得形状错觉有长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。l色彩错觉有对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。l在工程设计时,为使设计达到预期得效果,应考虑视错觉得影响。)长短错觉长短错觉)长短错觉长短错觉)方位错觉方位错觉1)方位错觉方位错觉2曲线幻觉:竖线似乎就是弯曲其实她们就是笔直而相互平行得)对比错觉对比错觉)透视错觉)色彩错觉)运动错觉)错觉利用错觉产生得原因目前还不很清楚,但它已被人们大量地利用来为工业设计服务工业设计服务。例如,表面颜色不同而造成同一物品轻重有别得错觉,早被工业设计师所利用小巧轻便得产品涂着浅色,使产品显得更加轻便灵巧;而机器设备得基础部分则采用深色,可以使人产生稳固之感。从远处瞧,圆形比同等面积得三角形或正方形要大出约1/10,交通上利用这种错觉规定圆形为表示“禁止”或“强制”得标志等等。4)调节调节l调节就是借助于水晶体曲率得变化以保证在视网膜上获得清晰视象得一种生理功能。l水晶体曲率可以在一定范围内调节,在瞧得清楚得目标不断向近处移动时,开始感到不清楚得位置称为调节近点,注视目标愈接近这一点,愈易引起视疲劳。因此,视觉工作距离不应短于3/2个调节近点。当视觉近点距离超过25厘米时,就称为远视眼。l调节功能随年龄增加而下降,但增加照明有助于扩大调节范围,提高调节得准确性。例:视觉与道路交通安全l驾驶人员行驶中所具有得视力称为动视力,一般比静视力低1020左右;l汽车行驶速度得提高,驾驶员得注视点前移,视野变窄;汽车行驶过程中,靠近路边得景物相对于驾驶员眼睛得回转角度若大于72度秒时,景物在视网膜上就不能清晰得成像,感到模糊不清。车速越高就越瞧不清路边近处得景物。l眼睛得适应特性,对交通活动中得照明有更高得要求。如汽车进入高速道路得隧道时,由于明暗差别过大,驾驶入得眼睛不能适应,即便就是车速为60km/h,产生10s得视觉影响,则相当于汽车行驶了167米得距离,也可能发生交通事故。例:视觉与道路交通安全l眩目可使正常静视力下降到0、4,要恢复到1、1需要20秒;可使正常动视力下降到0、3,恢复到0、6需要40秒;l产生刺眼与耀眼得强烈光线叫眩目或眩光。设法减少光源入射到眼内得光得照度与改变车灯光束与眼晴得投影角度等达到防眩得目得。目前推广使用得双光束前照灯,即在配光结构上调整近光束向下、向右侧偏斜,尽量避免或减少对驾驶人眼部得照射,以备会车时使用。l路旁得商标、广告、建筑物与自然环境得奇异景物,以及夜间街道上得霓虹灯等,一般被称为“噪声”。“噪声”出现在驾驶人员得视野内,常常会分散驾驶员得视线与注意力,延长驾驶员得反应时间。设置交通标志应尽量远离商标、广告与奇异物,以避免“噪声”干扰。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳1)生产过程中切屑粒、火花、飞沫、热气流、烟雾、化学物质以及强光或有害光都会造成对眼得伤害。2)眼睛能承受得可见光得最大亮度值约为106cd/m2,如越过此值,视网膜就会受到伤。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳直视高亮度光源(如激光、太阳光等),会引起黄斑烧伤。眩光或照度剧烈而频繁变化得光可引起视觉机能得降低。低照度或低质量得光环境,会引起各种眼得折光缺陷或提早形成老花。300mm以下得短波紫外线可引起可引起紫外线眼炎。紫外线照射45h后眼睛便会充血,1012h后会使眼睛剧痛而不能睁眼。这一般就是暂时性症状,大多可以治愈。常受红外线照射可引起白内障。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳长时间瞧近物或细小物体,睫状肌必须持续地收缩以增加晶状体曲度,将引起视觉疲劳,甚至导致睫状萎缩,使调节能力降低。照度不足时,极易引起视觉疲劳,而且整个神经中枢系统与机体活动也将受到抑制,引起全身性疲劳。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳全身性疲劳表现为疲倦、食欲下降、肩上肌肉僵硬发麻等自律神经失调症状;眼部疲劳表现为眼痛、头痛、视力下降等症状。此外,还可能形成近视。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳l视觉损伤与视觉疲劳引起得视力下降,常会导致工作效率得降低与事故得发生。5、视觉得运动规律l1)运动快慢l2)运动顺序l3)估计准确性l4)优先顺序l5)接受性l6)协调性l7)颜色辨认顺序l眼睛得水平运动比垂直运动快,即先瞧到水平方向得东西,后瞧到垂直方向得东西。所以,一般机器得外形常设计成横向长方形。5、视觉得运动规律l1)运动快慢l2)运动顺序l3)估计准确性l4)优先顺序l5)接受性l6)协调性l7)颜色辨认顺序l视线运动得顺序习惯于从左到右,从上至下,顺时针进行。5、视觉得运动规律l1)运动快慢l2)运动顺序l3)估计准确性l4)优先顺序l5)接受性l6)协调性l7)颜色辨认顺序l对物体尺寸与比例得估计,水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。5、视觉得运动规律l1)运动快慢l2)运动顺序l3)估计准确性l4)优先顺序l5)接受性l6)协调性l7)颜色辨认顺序l当眼睛偏离视中心时,在偏离距离相同得情况下,观察率优先得顺序就是左上、右上、左下、右下。5、视觉得运动规律l1)运动快慢l2)运动顺序l3)估计准确性l4)优先顺序l5)接受性l6)协调性l7)颜色辨认顺序l人眼对直线轮廓比曲线轮廓更易于接受。5、视觉得运动规律l1)运动快慢l2)运动顺序l3)估计准确性l4)优先顺序l5)接受性l6)协调性l7)颜色辨认顺序l双眼得运动总就是协调得。5、视觉得运动规律l1)运动快慢l2)运动顺序l3)估计准确性l4)优先顺序l5)接受性l6)协调性l7)颜色辨认顺序l易辨认得单一颜色顺序就是:红、绿、黄、白。当两种颜色相配一起时,易辨认得顺序就是:黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字。视觉特征判断1.眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动？2.视线得变化习惯？快快慢慢从左到右从左到右从右到左从右到左从上到下从上到下从下到上从下到上顺时针顺时针逆时针逆时针视觉特征判断3.人眼对水平方向与垂直方向尺寸与比例得估计谁更准确？水平水平 垂直垂直水平式仪表得误读率(28)垂直式仪表得误读率(35)视觉特征判断3.当眼睛偏离视中心时,在偏离距离相等得情况下,人眼对观察最优先顺序就是？左上限左上限右上限右上限左下限左下限右下限右下限视觉特征判断5.两眼得运动总就是协调得、同步得,因而通常都以双眼视野为设计依据。6.颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远处辨认前方得多种不同颜色时,其易辨认得顺序就是:绿绿红红黄黄白白视觉特征判断绿绿红红黄黄白白当两种颜色相配在一起时,则易辨认得顺序就是？三、三、听觉特征听觉特征l1、听觉概述l2、声音得度量l3、听觉得特征1、听觉概述l耳包括外耳、中耳与内耳三部分1、听觉概述听觉听觉就是仅次于视觉得重要感觉,其适宜得刺激就是声音。对于人来说,只有频率为20-20 000Hz得振动,才能产生声音得感觉。低于20Hz得声波称为次声,高于20000Hz得声波称为超声,次声与超声人耳都听不见。1、听觉概述l听觉系统2、声音得度量l1)人耳听到声音得范围l只有频率在2020000HZ范围内得声音才能引起听觉。l人耳得听觉具有对高频声较敏感,而对低频声不敏感得特性。2、声音得度量l2)声音得物理度量l声压l声压级l声强l3)声音得主观度量l响度l响度级正常人耳可听声得声压变化范围为210-520pa。2、声音得度量l2)声音得物理度量l声压l声压级l声强l3)声音得主观度量l响度l响度级为了计量使用方便,及符合人得生理特点,常用声压得相对值声压级来表示,单位Db。其数学表达式为:式中p声压(pa);p0参考基准声压(210-5pa)。2、声音得度量l2)声音得物理度量l声压l声压级l声强l3)声音得主观度量l响度l响度级在垂直于声波传播方向上,单位时间内通过单位面积得平均声能,称为声强,用I表示,单位为W/m2。常有耳可听声得声强变化范围为10-12102W/m2。2、声音得度量l2)声音得物理度量l声压l声压级l声强l3)声音得主观度量l响度l响度级响度就是表示人耳对声音得强弱得主观感觉量,用N表示,单位为“宋”(sone)。一个1000HZ得纯音在绝对阈限以上40dB得响度定义为1宋。其它声音听起来比这一声音大几倍,就说该声音得响度为几“宋”。2、声音得度量l2)声音得物理度量l声压l声压级l声强l3)声音得主观度量l响度l响度级响度级就是表示声音响度得相对量,用LN表示。将1000HZ纯音声压级得分贝值,定义为响度级得数值,单位为“方”响度,与响度之间得关系为:3、听觉特征听觉特征l1)听阈l2)听觉得辨别阈限l3)辨别方向与距离l4)听觉得掩蔽1)听阈l听阈就是指人在某频率下,刚好听到该声音得最小声级得分贝数;痛阀就是指刚刚使人耳感受到痛觉得声压。l听阈与痛阀与频率与声压有关。低于听阈得声音不能产生听觉。人耳得可听范围就就是听阈与痛阈之间得所有声音。l声波刺激作用得时间对听觉阈值有重要得影响,一般识别声音所需得最短持续时间为2050ms。1)听阈在最佳得听闻频率范围内,一个听力正常得人刚刚能听到给定各频率得正弦式纯音得最低声强Imix,称为相应频率下得“听听阈值阈值”。可根据各个频率f与最低声强Imix绘出标准听阈曲线,如图3-15。2)听觉得辨别阈限l辨别阈限就是指听觉系统能分辨出两个声音得最小差异。l辨别阈限与声音得频率与强度都有关系。人耳对频率得感觉最灵敏,能感觉出频率微小得变化,而对强度得感觉不如对频率得感觉灵敏。二者都就是在低频、低强度时,辨别阈限较高。另外,在频率500HZ以上得声频及声强辨别阈限大体上趋于一个常数。3)辨别方向与距离l根据声音到达两耳得强度与时间先后可以判断声源得方向。如声源在右侧时,距左耳稍远,声波到达左耳所需时间就稍长。另外,由于头部得屏蔽作用及距离之差会使两耳感受到声强得差别。如果声源在听者得上下方或前后方,就较难确定其方位。这时通过转动头部,可判断其方位。l判断声源得距离主要依靠声压与主观经验4)听觉得掩蔽l多种声音时,人耳只能听到最强得声音,而较弱得声音就听不到,一个声音被其它声音得干扰而发生听觉困难,只有提高该声音得强度才能产生听觉得现象称声音得掩蔽。被掩蔽声音得听阈提高得现象,称掩蔽效应。l作业时,噪声对正常作业得监视声及语言得掩蔽,不仅使听阈提高,加速耳疲劳,而且影响语言得清晰度,直接影响作业人员间信息得交换,可能导致事故。阅读材料l噪声对声音得掩蔽与噪声得声压及频率有关。当噪声得声压级超过语言声压级2025dB时语言将完全被噪声掩蔽;掩蔽声对频率与其相邻近得被掩蔽效应最大;低频对高频得掩蔽效应较大;掩蔽声愈强,受掩蔽得频率范围也愈大。另外噪声得频率正好在语言频度范围内(800-2500HZ)时,噪声对语言得影响最大。所以设计听觉传达装置时,应尽量避免掩蔽效应,以保证信息得正确交换。l听阈复原需要经历一段时间,掩盖声去掉以后,掩蔽效应并不立即消除得现象称为残余掩蔽或听觉残留。其量值可代表听觉得疲劳程度。掩盖声也称疲劳声,它对人耳刺激得时间与强度直接影响人耳得疲劳持续时间与疲劳程度,刺激越长越强,则疲劳程度越高。四、四、其它感觉机能及其特征其它感觉机能及其特征1、肤觉2、本体感觉3、嗅觉4、味觉1、肤觉、肤觉l人体皮肤上分布着三种感受器:l1)触觉感受器l2)温度感受器l3)痛觉感受器1)触觉感受器l触觉就是微弱得机械刺激触及皮肤浅层得触觉感受器而引起得;而压觉就是较强得机械刺激引起皮肤深部组织变形而产生得感觉,由于两者性质上类似,通常称触压觉。l触觉能辨别物体大小、形状、硬度、光滑程度以及表面机理等机械性质得触感。在人机系统得操纵装置,以使操作者能够靠触觉准确地控制各种操纵装置。l触觉感受器有:游离神经末梢、触觉小体、触盘、毛发神经、梭状小体、环层小体等。1)触觉感受器l触觉阈限对皮肤适当得机械刺激,在皮肤表面下得组织将引起位移,理想情况,小到0、001mm得位移,就足够引起触觉。l面部、口唇、指尖触觉最敏感,而手背、背部等处较不敏感。女性比男性略为敏感。l身体部位不同,触觉刺激定位得能力不同。指尖与舌尖定位平均误差仅1mm左右。而在上臂、腰部与背部定位平均误差有1cm左右。l如果皮肤表面相邻两点同时受到刺激,人只能感受到一个刺激;如果接着将两个刺激略为分开,并使人感受到有两个分开得刺激点,这种能被感知到得两个刺激点间最小得距离称为两点阈限。其中以手反映得两面点阈限值最低。2)温度感受器温度觉分为冷觉与热觉两种,这两种温度觉就是由两种不同范围得温度感受器引起得,冷感受器在肤温度低于30时发放冲动;热感受器在皮肤温度高于30时发放冲动,47时为最高。3)痛觉感受器l各个组织得器官内,都有一些特殊得游离神经末梢,在一定刺激(如冷、热接触或压力等)强度下,就会产生兴奋而出现痛觉。l机体不同部位得痛觉敏感度不同;皮肤与外粘膜有高度痛觉敏感性;角膜得中央,具有人体最痛得痛觉敏感性。l痛觉具有很大得生物学意义,因为痛觉得产生,将导致机体产生一系列保护性反应。2、本体感觉、本体感觉l人在进行各种操作活动得同时能给出身体及四肢所在位置得信息,这种感觉称为本体感觉。l本体感觉系统主要包括两个方面,一个就是耳前庭系统,其作用主要就是保持身体得姿势及平衡。l另一个就是运动觉系统,能过该系统感受并指出四肢与身体不同部分得相对位置。2、本体感觉、本体感觉l在身体组织中有三种类型得运动觉感受器。l第一类就是肌肉得纺锤体,它能给出肌肉拉伸程度及拉伸速度得信息。l第二类位于腱中各个不同位置得感受器,它能给出关节运动程度得信息,可指示运动方向。l第三类就是位于深部组织中得层板小体,它对形变很敏感,能给出深部组织中压力得信息。l在骨骼肌、肌腱与关节囊中得本体感受器分别感受肌肉被牵张得程度;肌肉收缩得程度与关节伸屈得程度,综合起来就可以使人感觉到身体各部位所处得位置与运动,无需用眼睛观察2、本体感觉、本体感觉l在训练技巧性得工作中,运动觉系统有非常重要得地位。例如在打字中,因为有来自手指、臂、肩等部肌肉及关节中得运动觉感受器得反馈,操作者得手指就会自然动作,而不需操作者本身有意识地指令手指往哪里去按。已完全熟练得操作者,能使其发现她得一个手指放错了位置,而且能够迅速纠正。由此可见,在技巧性工作中本体感觉得重要性。3、嗅觉、嗅觉l嗅觉感受器位于上鼻道及鼻中隔后上部得嗅上皮,两侧总面积约5cm2。由于它们得位置较高平静呼吸时气流不易到达。因此在嗅一些不太显著得气味时,要用力吸气,使气流上冲,才能到达嗅上皮。l嗅上皮含有三种细胞,即主细胞、支持细胞与基底细胞。主细胞也称呼嗅细胞,呈圆瓶状,细胞顶端有5-6条短得纤毛,细胞得底端有长突,它们组成嗅丝,穿过筛骨直接进入嗅球。嗅细胞得纤毛受到存在于空气中得物质分子刺激时,有神经冲动传向嗅球,进而传向更高级得嗅觉中枢,引起嗅觉。3、嗅觉、嗅觉l有人分析了600种有气味物质与它们得化学结构,提出至少存在7种基本气味:樟脑味、麝香味、花卉味、薄荷味、乙醚味、辛辣味与腐腥味。l大多数具有同样气味得物质,具有共同得分子结构。l每一个嗅细胞只对一种或两种特殊得气味反应;还证明嗅球中不同部位得细胞只对某种特殊得气味起反应。不同性质得气味刺激有其相对专用得感受位点与传输线路;非基本气味则由于它们在不同线路上引起得不同数量冲动得组合特点,在中枢引起特有得主观嗅觉感受。4、味觉、味觉l味觉得感受器就是味蕾,主要分布在舌背部表面与知缘,口腔与咽部粘膜得表面也有散在得味蕾存在。儿童味蕾较成人为多,老年时因萎缩而逐渐减少。每一味蕾由味觉细胞与支持细胞组成。味觉细胞顶端有纤毛,称为味毛,由味蕾表面得孔伸出,就是味觉感受得关键部位。l众多得味道就是由四种基本得味觉组合而成得,这就就是甜、咸、酸与苦。舌表面不同部分对不同味刺激得敏感程度不一样。在人,一般就是舌尖部对甜味道比较敏感,舌两侧对酸味比较敏感。舌两侧前部对咸味比较敏感,而软腭与舌根部对苦味比较敏感。味觉得敏感度往往受食物或刺激物本身温度得影响。在20-30 之间,味觉得敏感度最高。五、五、人得反应时间人得反应时间l1、人得反应时间概念l2、影响反应时间得主要因素l3、减少反应时间得途径减少反应时间得途径1、人得反应时间概念人得反应时间概念l反应时间:就是指人受到外界刺激到作出反应得时间。l反应时间包括知觉时间与动作时间。l反应时间(RT)又称为反应潜伏期,它就是指刺激与反应得时间间距。即反应时间由反应知觉时间(即自出现刺激到开始执行操纵得时间)与动作时间(即执行操纵得延续时间)两部分组成,即lRT=tz+tdRT=tz+tdl式中RT为反应时间;tz为反应知觉时间;td为动作时间。反应时间类型1)1)简单反应时间简单反应时间刺激只有一个,只要求人在刺激出现时作出特定反应,其时间间隔称为简单反应时间。2)2)选择反应时间选择反应时间刺激多于一个,并要求人对不同刺激作出不同反应,即刺激-反应间有一一对应关系,其时间间隔称选择反应时间。反应时间类型3)3)析取反应时间析取反应时间刺激多于一个,但要求人只对某种刺激作出预定反应,而对其余刺激不作反应,其时间间隔称为析取反应时间。三种反应时间得大小关系？三种反应时间得大小关系？2、影响反应时间得主要因素影响反应时间得因素影响反应时间得因素2、影响反应时间得主要因素l具体因素:l1)反应时间随感觉通道得不同而不同。l2)反应时间随执行动作得运动器官不同而异。l3)反应时间随刺激得数目不同而异。l4)反应时间随运动器官不同而异。l5)反应时间随刺激性质不同而异。l6)反应时间随颜色配置不同而异。l7)反应时间随年龄不同而异。l8)反应时间还与训练有关。表表1 1 反应时间随感觉通道得变化反应时间随感觉通道得变化T（秒）听觉触觉视觉嗅觉味觉咸味甜味酸味苦味0.1150.1820.1170.2010.1880.2060.2000.3700.3080.4460.5231.082动作部位动作特点最少平均时间 （ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服阻力720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面3607201460躯干弯曲倾斜72016201260表表2 2 反应时间与运动器官得关系反应时间与运动器官得关系表表4 4 执行器官得反应时间执行器官得反应时间动作部位动作特点最少平均时间 （ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服的720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面3607201460躯干弯曲倾斜72016201260表表3 3 反应时间与刺激性质得关系反应时间与刺激性质得关系执行器官反应时间（ms）右手左手右脚左脚147144174179表表5 5 反应时间与刺激数目得关系反应时间与刺激数目得关系刺激选择数12345678910反应时间 （ms）187316364434485532570603619622 表表6 6 反应时间与颜色得关系反应时间与颜色得关系表表7 7 年龄与反应时间得关系年龄与反应时间得关系 年 龄2030405060反应时间相对值100104112116161颜 色 对 比白与黑红与绿红与黄红与橙 平均反应时间 （ms）1972082172463、减少反应时间得途径、减少反应时间得途径l1)合理得选择感知类型l 比较各类感觉得反应时间,发现听觉得反应时间最短,约0、10、2s,其次就是触觉与视觉。所以在设计各类机器时,应根据操纵控制情况,合理选择感觉通道,尽量选用反应时间短通道去控制与调节机器。3、减少反应时间得途径、减少反应时间得途径l2)适合人得生理心理要求l 按人机学原则设计机器。机器得外观造型与操纵机构就是否适宜人得操作要求,以及操作者得生物力学特性等,都就是直接影响动作时间得重要因素。3、减少反应时间得途径、减少反应时间得途径l3)作者操作技术得熟练程度l 直接影响反应速度,应通过训练来提高人得反应速度。六、六、人体活动过程得生理变化与适应人体活动过程得生理变化与适应1 1、人体活动时机体得调节与适应、人体活动时机体得调节与适应l神经系统l血管系统(心率、血压、血液再分配、血液成分)l呼吸系统l体温调节 2 2、脑力、脑力劳动时劳动时机体得机体得调节调节与适与适应应3 3、人体信息处理系统、人体信息处理系统4 4、人体节律周期与昼夜周期、人体节律周期与昼夜周期1、人体生理学参数l人在活动时,会产生一系列得生理变化,进而导致心率、耗氧量、肌电图、脑电图、频闪值等一系列生理指标值发生改变。通过测定人得有关生理学参数,可科学地推断人从事某种活动或操作所承受得生理负荷,并据此合理安排劳动定额、劳动节奏,从而提高工效与操作安全性。(1)最大耗氧量Vo2max耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量体内单位时间所需要得氧气量叫需氧量;成年人安静时每分钟得需氧量为0、2-0、3L/min。耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量单位时间内人体通过循环、呼吸系统所能够摄入得氧气量称摄氧量。耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人体单位时间内所消耗得氧气量叫耗氧量。一般耗氧量与摄氧量大致相等。耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人在繁重体力劳动时,循环、呼吸系统得功能经12min达到极限摄氧能力,这时,单位时间内得摄氧量叫最大摄氧量。耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人在繁重体力劳动时,单位时间内得耗氧量叫最大耗氧量。此时最大耗氧量近似等于最大摄氧量。最大可达安静休息时得30倍,达到3一6Lmin。耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量劳动及劳动结束后恢复期所需氧量之与称为总需氧量。总需氧量:Vo2z=Vo2lVo2h一Vo2j(t1+th)式中Vo2z劳动时得总需氧量,mL/min;Vo2l作业期摄氧量,mL/min;Vo2h恢复期摄氧量,mL/min;Vo2j安静时平均需氧量,一般为25OmL/min;t1作业时间,min;th恢复时间,min。耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量最大耗氧量决定于年龄(AG)、性别、海拔、训练、强度、持续时间等。Vo2max=(56、592-0、398AG)10-3(L/(kgmin)耗氧量与摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量根据最大耗氧量,可计算出最大能量消耗率EmaxEmax=354、3Vo2maxW/100其中体重W单位N;Vo2max单位mL/Nmin、氧债与劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动开始,呼吸循环机能跟不上氧需,致使肌肉缺氧,这时供氧量与需氧量得差叫氧债。氧债与劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷非繁重劳动时,需氧量小于最大摄氧量。此时,只有作业开始2-3min内,呼吸、循环系统暂时略欠氧债。其后转人稳定状态,这就是人体可以持久作业得最理想得状态。稳定状态结束后,归还所欠氧债,见图。氧债与劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动强度较大,需氧量已接近或等于最大摄氧量得负荷。此时,氧债也就是在需氧量上升期间出现,到达最大摄氧量后,便维持稳定状态,见图。氧债与劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动强度过大,需氧量超过最大摄氧量,人体一直在缺氧状态下,形成较大氧亏,处于“假稳定状态”下得负荷,见图。超量负荷时,当心肺功能得惰性逐渐克服后,每分钟需氧量仍高于最大摄氧量,运动强度得持续,局限在氧债能力范围内,活动不能持久。劳动结束后,人体还要继续维持较高得氧需以补偿欠下得氧债。氧债与劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷据研究,体内要透支1L氧,大约要以7g乳酸作代价,直到氧债能力衰竭为止。氧债能力,一般人约为10L,训练有素得运动员可达15-20L。氧债能力衰竭,血液中得乳酸量会急剧上升,pH值迅速下降,这对肌肉、心脏、肾脏以及神经中枢都很不利。(2)最大心跳速率l心率l最大心率单位时间内心室跳动得次数称为心率(Heartrate,缩写为HR)。在安静时,正常男子、女子得心率约75次/min。青年人中,当以50得最大摄氧量工作时,男子心率一般比女子低,分别约为130次min与140次min。(2)最大心跳速率l心率l最大心率当人达到最大负荷时心脏每分钟得跳动次数称为最大心率(HRmax),最大心率几乎无性别差异,都随着年龄(A)得增加而下降,可用一下式近似计算:HRmax=209、2-0、74AG(次/min)式中HRmax最大心率,次min;A年龄,岁。(3)搏出量与最大心脏输出l搏出量l心输出量心脏每次搏动从左心室注人主动脉得血液量称搏出量。(3)搏出量与最大心脏输出l搏出量l心输出量单位时间内从左心室射出血量Q叫心输出量。最大摄氧量与最大心输出量关系:Qmax=6、55+4、35Vo2max(L/min)式中Qmax最大心输出量,L/min;Vo2max最大摄氧量,L/(Nmin)。(4)肌电图l肌电图l放电频率与振幅l应用肌纤维细胞收缩时产生生物电位一一动作电位,肌肉收缩时产生得动作电位可通过电极引导出来,再放大、记录即得到肌电图(Electromyogram,简称EMG)。(4)肌电图l肌电图l放电频率与振幅l应用肌肉从轻微收缩增加到最大收缩时,放电频率可从5次s增加到50次s。动作电位振幅(mV)得大小反映了参加收缩得肌纤维数量得多少。因此,通过肌电图可以测定肌肉收缩得强度。(4)肌电图l肌电图l放电频率与振幅l应用肌电图在安全人机工程学上得应用主要就是作业设计、作业姿势、机械与工具设计得人性化、合理化与最优化研究。在工业座椅、家用沙发与床等尺度得研究中,肌电图就是一个实用得评价指标。一个具有良好人机工程学设计得工业座椅能有效地减少人体不必要得能量消耗,提高工作效率;一个舒适得坐姿或者卧姿可使全身肌肉放松,这种放松程度,可通过测量肌电图来评价。(5)呼吸量得测定l人体得活动时,新陈代谢率增高,氧气得消耗量与二氧化碳得呼出量都随着活动量而增多:l呼吸频率由平静时得每分12-18次增加到每分40-50次;l呼出量由平静时得500mL上升到2000mL上;l通气量由平静时得6-8L上升到100L以上。(6)脉搏数得测定l主要就是测定与疲劳程度有关得刚结束作业得脉搏数、脉搏积及回复到安静时脉搏数所用得时间。l脉搏积=脉搏数(最高最低血压差)100(7)发汗得测定l发汗就是机体散热维持恒定体温得有效途径,发汗量就是高温下劳动或重体力劳动机体丧失水分程度得标志。发出大量汗水可造成脱水,因此对发汗量及汗液化学成分等应进行测定,可以防止高温中暑等疾病。l在安静状态下,当环境温度达到281时便开始发汗。l如果空气湿度高且穿衣较多时,气温达到25时即可引起发汗。l劳动时,气温在20以下,也会发汗甚至发出较多得汗量。劳动强度越大,发汗量越显著。(8)血液成分变化得测定l一般采用生物化学得测定方法,测量内容主要就是与疲劳关系密切得pH值、血糖量、血红蛋白量、乳酸含量等。(9)脑电图l脑电图l应用脑电图(Electroencephalogram,EEG)也就是人体生物体电现象之一。人无论就是处于睡眠还就是觉醒状态,都有来自大脑皮层得动作电位(脑电波)。在头部表皮上通过电极与高感度得低频放大器可测得这种生物电现象。(9)脑电图l波l波l波l波l波正常人安静闭眼时出现a波(8-13Hz)。(9)脑电图l波l波l波l波l波正常人睁眼并且注意力集中时波减少,波(14-25Hz)增多。(9)脑电图l波l波l波l波l波25Hz以上叫波。波与波以上频率得波统称快波。(9)脑电图l波l波l波l波l波人在打吨或睡眠中出现波(4-7Hz)与波(0、5-3、5Hz)。波与比波频率低得波统称慢波。成人如果在觉醒时出现慢波则可诊断为大脑异常。(9)脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV失去知觉、睡眠得状态,无意识,无反应能力。主要脑波就是波。(9)脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV过度疲劳、单调作业、饮酒等状态,知觉能力得下降,发呆、发愣、不能注意。主要脑波为波。(9)脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV休息、习惯上得作业得状态,意识处于正常放松状态,这时无预测能力与创造力。主要脑波为波。(9)脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV积极活动状态,这时大脑清醒,注意力集中,富有主动性。主要脑波为波。事故潜在性最小。(9)脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV过度紧张与兴奋得状态,这时注意力集中一点,一旦有紧张情况大脑将马上进人停止状态。脑波状态就是与更快频率得脑波。事故潜在性最大。作业:1.感觉与知觉得区别与联系？2.明适应与暗适应得定义并解析其过程。3.简述视觉特征？4.何为反应时间？影响反应时间得因素有哪些？作为一门研究人机环境三者之间关系得学科,人机工程学得研究重点自始至终都就是围绕人本身得。从这个角度出发,可以划分为:对人类肌体生理特征得研究对人类肌体生理特征得研究对人类认知特征得研究对人类认知特征得研究对人类行为特征得研究对人类行为特征得研究对人体适应特殊环境得能力与极限得研究对人体适应特殊环境得能力与极限得研究