第三章第一节人的生理因素与安全安全人机工程学-PPT.pptx
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1、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、
2、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
3、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
4、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
5、;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
6、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,
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、)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
17、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
18、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
19、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
20、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
21、)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
22、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
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