第3章 人体感知与运动特征1
合集下载
第三章人体特性
视距：正常观察距离。
二、人的视觉器官特性
—弧度
将单位从弧度转化为分（），则物体大小：
单位： ；Lm
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 临界视角：眼睛对目标细节刚能区分状态下的视角。
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 视敏度(视力):对目标细节分辨能力。
用临界视角(以分为单位)的倒数，即 视敏度＝1／临界视角 (临界视角单位：分)
第四节 人的运动特性
②运动准确性的影响因素
准 确 性
a.运动速度与准确性
第四节 人的运动特性 b.运动方向与准确性
手臂在左、右方向运动准确性高； 上、下方向次之； 前、后方向运动准确性差。
第四节 人的运动特性 c.操作方式与运动准确性
上排动作准确性优于下图。
第四节 人的运动特性 d.运动量与准确性
视角及视敏度
视野与视区
2
明暗适应
目光巡视特性
3
视错觉
4
5
（重点）
二、人的视觉器官特性
视觉系统 眼睛
视神经 视觉中枢
二、人的视觉器官特性
1.视角 注意：一定条是件视确下角定人α被们看能物否体看尺清寸物范体围，的并两不个取端决点于光线物射体入尺眼寸球本的身相，交而角取度决。于它对应的视角。
二、人的视觉器官特性 1.视角
第三节 人的施力特性
所有肌力均随施力持续时间加 长而逐渐减小。
静态施力
第四节 人的运动特性
1.运动速度与频率 ①运动部位、形式、速度
第四节 人的运动特性 ②运动方向与运动速度
右手在“右上——左下”方向运动较快。
第四节 人的运动特性 ③运动负荷与运动速度
肢体运动的速度随阻力增大而减小。
二、人的视觉器官特性
—弧度
将单位从弧度转化为分（），则物体大小：
单位： ；Lm
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 临界视角：眼睛对目标细节刚能区分状态下的视角。
二、人的视觉器官特性
2. 视敏度（视力） 视敏度(视力):对目标细节分辨能力。
用临界视角(以分为单位)的倒数，即 视敏度＝1／临界视角 (临界视角单位：分)
第四节 人的运动特性
②运动准确性的影响因素
准 确 性
a.运动速度与准确性
第四节 人的运动特性 b.运动方向与准确性
手臂在左、右方向运动准确性高； 上、下方向次之； 前、后方向运动准确性差。
第四节 人的运动特性 c.操作方式与运动准确性
上排动作准确性优于下图。
第四节 人的运动特性 d.运动量与准确性
视角及视敏度
视野与视区
2
明暗适应
目光巡视特性
3
视错觉
4
5
（重点）
二、人的视觉器官特性
视觉系统 眼睛
视神经 视觉中枢
二、人的视觉器官特性
1.视角 注意：一定条是件视确下角定人α被们看能物否体看尺清寸物范体围，的并两不个取端决点于光线物射体入尺眼寸球本的身相，交而角取度决。于它对应的视角。
二、人的视觉器官特性 1.视角
第三节 人的施力特性
所有肌力均随施力持续时间加 长而逐渐减小。
静态施力
第四节 人的运动特性
1.运动速度与频率 ①运动部位、形式、速度
第四节 人的运动特性 ②运动方向与运动速度
右手在“右上——左下”方向运动较快。
第四节 人的运动特性 ③运动负荷与运动速度
肢体运动的速度随阻力增大而减小。
人体感知与运动特征
亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明暗调节，不仅会 增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。 7、眩光
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
26
8、对比感度
Cp
L p Lp
Lp Lo Lb
1 Sc Cp
式中：CP ——临界对比度 △Lp——临界亮度差 Lp——背景亮度 Lo ——物体的亮度 SC——对比感度
46
等响曲线
返回
47
响度与响度级的关系
48
3.3.3 听觉的物理特性 • （声音：音调、强度、音色） 1 .频率响应（感受性） • 人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000； • 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图3-10； • 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。
6
图3-2反射弧和信息链
7
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信
息链。见图3-2（b）。
8
3.1.3 感觉通道与适用的信息 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%）、听觉通道（
14%）和触觉和其他通道（6%）。其适用场合参阅表3-1。
9
返回 10
3.2 视觉机能及其特征
一般应根据观察目标的大小和形
状以及工作要求确定视距，普通 操作的视距范围在38～76cm之间 ，在56cm处最为适宜。
20
图3-6 人的垂直视野
在垂直面内，标准视线为水平视线 ，最大固定视野为115°，标准视 线上方50°，下方70°，扩大的视 野为150°，站立时的自然视线低 于水平线10°，坐着时自然视线代 于水平视线15°；人在很低松驰的 状态中，站着和坐着时的自然视线 偏离标准视线分别是30°和38°。 因此，人在轻松的时刻观看展览时 ，展示物的位置在低于标准视线 30°的区域里。
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
26
8、对比感度
Cp
L p Lp
Lp Lo Lb
1 Sc Cp
式中：CP ——临界对比度 △Lp——临界亮度差 Lp——背景亮度 Lo ——物体的亮度 SC——对比感度
46
等响曲线
返回
47
响度与响度级的关系
48
3.3.3 听觉的物理特性 • （声音：音调、强度、音色） 1 .频率响应（感受性） • 人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000； • 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图3-10； • 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。
6
图3-2反射弧和信息链
7
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信
息链。见图3-2（b）。
8
3.1.3 感觉通道与适用的信息 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%）、听觉通道（
14%）和触觉和其他通道（6%）。其适用场合参阅表3-1。
9
返回 10
3.2 视觉机能及其特征
一般应根据观察目标的大小和形
状以及工作要求确定视距，普通 操作的视距范围在38～76cm之间 ，在56cm处最为适宜。
20
图3-6 人的垂直视野
在垂直面内，标准视线为水平视线 ，最大固定视野为115°，标准视 线上方50°，下方70°，扩大的视 野为150°，站立时的自然视线低 于水平线10°，坐着时自然视线代 于水平视线15°；人在很低松驰的 状态中，站着和坐着时的自然视线 偏离标准视线分别是30°和38°。 因此，人在轻松的时刻观看展览时 ，展示物的位置在低于标准视线 30°的区域里。
人机工程学(第三版)第3章-人体感知与运动系统
成。反射活动的全部构造组成反射弧；反射弧 具有五个根本环节，即感受器 传入神经元 中间神经元 传出神经元 放应器，见图 3-2〔a〕。
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程
形成信息链，见图3-2〔b〕。 3.1.3 感觉通道与信息的协调
人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道、 听觉通道和触觉通道。其适用场合参阅表3-1。
人的感觉通道的信息传输速率见图3-18。
2.采样 采样间隔取决于刺激的频率。
假设刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由 此可见，采样频率降低，则采样周期延长。
3.编码 识别工作—数码、字母、斜线 搜寻定位—颜色、数码、外形 计数工作—数码、颜色、外形 比较或验证—各方法几乎没有区分
编码方式的优劣参阅表3-3。
1〕平衡杠杆 2〕省力杠杆 3〕速度杠杆：用力大，但运动速度快
由等功原理，得之于力则失之于速度，反之亦然。因 此，最大的力气与最大的运动范围两者是相冲突的。
3.7.2 主要关节的活动范围
关节的活动范围有肯定的限度，人体处于舒适时，关 节必定处在肯定的舒适调整范围内，参阅表3-4。
肌体的出力范围 肌体所能发挥的力气大小取决于： 1〕人体肌肉的生理特征 2〕施力的姿势、部位、方式和方向，分别见图3-21，图 3-22和图3-23，相应的出力数值参阅表3-5，表3-6。
3.2 视觉机能及其特征
3.2.1 视觉刺激 视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波
只占整个电磁光谱的一小局部，其波长为380~780nm， 见图3-3。 3.2.2 视觉系统
视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成 的，见图3-4 。
眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21~25mm的 球体，其根本构造与照相机类似，见图3-5 。
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程
形成信息链，见图3-2〔b〕。 3.1.3 感觉通道与信息的协调
人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道、 听觉通道和触觉通道。其适用场合参阅表3-1。
人的感觉通道的信息传输速率见图3-18。
2.采样 采样间隔取决于刺激的频率。
假设刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由 此可见，采样频率降低，则采样周期延长。
3.编码 识别工作—数码、字母、斜线 搜寻定位—颜色、数码、外形 计数工作—数码、颜色、外形 比较或验证—各方法几乎没有区分
编码方式的优劣参阅表3-3。
1〕平衡杠杆 2〕省力杠杆 3〕速度杠杆：用力大，但运动速度快
由等功原理，得之于力则失之于速度，反之亦然。因 此，最大的力气与最大的运动范围两者是相冲突的。
3.7.2 主要关节的活动范围
关节的活动范围有肯定的限度，人体处于舒适时，关 节必定处在肯定的舒适调整范围内，参阅表3-4。
肌体的出力范围 肌体所能发挥的力气大小取决于： 1〕人体肌肉的生理特征 2〕施力的姿势、部位、方式和方向，分别见图3-21，图 3-22和图3-23，相应的出力数值参阅表3-5，表3-6。
3.2 视觉机能及其特征
3.2.1 视觉刺激 视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波
只占整个电磁光谱的一小局部，其波长为380~780nm， 见图3-3。 3.2.2 视觉系统
视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成 的，见图3-4 。
眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21~25mm的 球体，其根本构造与照相机类似，见图3-5 。
第三章 人体感知及其特征
色视野：图3-10，p53
6. 暗适应和明适应
暗适应：人从明亮环境突然变化到黑暗环境时，视觉逐步适 应于黑暗环境的过程 。 暗适应一般经历4～6min可基本适应，完全适应大 约需经过30～50min。 暗适应过程中，瞳孔直径2mm→8mm，光通量增加16倍。锥 状细胞转换为杆状细胞起作用。如猫的眼睛。
3.5 记忆、思维
3.5.1 记忆
瞬时记忆（感觉记忆、感觉存储） 工作记忆（短时记忆、操作记忆） 长时记忆
人类的记忆非常庞大，但并不完美：1）我们在长时记忆中 处理大量庞杂的信息，但往往当我们需要提取某一信息时， 还是会遇到麻烦；2）尽管我们的信息存储能力很强大，但 我们还是经常会忘记一个人名或数字，仅仅是在听到或看到 后的几秒钟。
《人因工程》
第3章 人体感知及其特征
内容大纲
感觉与知觉的特征 视觉机能及其特征 听觉机能及其特征 其他感觉机能及其特征 记忆、注意、思维和想象 人的个性心理特征
3.1 感觉与知觉的特征
3.1.1 感觉与知觉的概念
1 感觉 感觉是有机体对客观事物的个别属性的反映，是感觉器官 受到外界的光波、声波、气味、温度、硬度等物理与化学 刺激作用而得到的主观经验。 2 知觉 知觉是人对事物的各个属性、各个部分及相互关系的综合 的整体的反映。 3 感觉与知觉的区别与联系 感觉所反映的只是事物的个别属性。如形状、大小、颜色 等。通过感觉还不知道事物的意义，知觉反映的是包括各 种属性在内的事物的整体，通过知觉，可以知道所反映的 事物的意义。 感觉反映个别，知觉反映整体，感觉是知觉的基础，知觉 是感觉的深入。
3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉 肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界刺 激，形成多种感觉。 1. 触觉，见图3-15和图3-16。 2. 温度觉 3. 痛觉 3.4.2 本体感觉 本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感 受身体和四肢所在位置的信息。
第三章人体感知与运动特征
第六节运动系统的技能及其特征
运动系统是人体完成各种动作 和从事生产劳动的器官系统。 由骨、关节和肌肉三部分组成。 全身的骨借关节连接构成骨骼。 肌肉附着于骨，且跨过关节。 由于肌肉的收缩与舒张牵动骨， 通过关节的活动而能产生各种 运动。所以，在运动过程中， 骨是运动的杠杆，关节是运动 的枢纽，肌肉是运动的动力。
在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布图如下，最大拉力 产生在180度的位置上，最大推力产生在0度的位置上。
图3-22 立姿直臂时的拉力与推力分布
坐姿时下肢不同位置上的蹬力大小不同。图中的外围曲线就是足蹬力的界限，箭 头表示用力方向。最大蹬力一般在膝部屈曲160度时产生。脚产生的蹬力也与体位 有关，蹬力的大小与下肢离开人体中心对称线向外偏转的角度大小有关，下肢向 外偏转10度时的蹬力最大。
三，人的运动输出 （一）反应时间
反应时间（ RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应 的时间间距。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。 素如下： • 1.不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视 觉次之。味觉对咸的刺激反应时间最短，甜、酸次之，对苦的刺 激反应时间最长。触觉的反应时间随部位的变化最明显。如，对 手和脸部的刺激反应时间最短小腿的刺激反应时间最长。听觉的 简单反应时间比视觉快约30ms。据此，在报警信号设计中，常以 听觉刺激作为报警信号形式，在常用信号设计中，则多以视觉刺 激作为主要信号形式。 •
二，主要关节的活动范围 骨与骨之间除了由关节相连之外，还由肌肉和韧带连接在一起。因韧带除了有 连接两骨、增加关节的稳固性的作用之外，它还有限制关节运动的作用。因此， 人体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。另外人体处于各 种舒适姿势时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。
运动系统是人体完成各种动作 和从事生产劳动的器官系统。 由骨、关节和肌肉三部分组成。 全身的骨借关节连接构成骨骼。 肌肉附着于骨，且跨过关节。 由于肌肉的收缩与舒张牵动骨， 通过关节的活动而能产生各种 运动。所以，在运动过程中， 骨是运动的杠杆，关节是运动 的枢纽，肌肉是运动的动力。
在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉力和推力的分布图如下，最大拉力 产生在180度的位置上，最大推力产生在0度的位置上。
图3-22 立姿直臂时的拉力与推力分布
坐姿时下肢不同位置上的蹬力大小不同。图中的外围曲线就是足蹬力的界限，箭 头表示用力方向。最大蹬力一般在膝部屈曲160度时产生。脚产生的蹬力也与体位 有关，蹬力的大小与下肢离开人体中心对称线向外偏转的角度大小有关，下肢向 外偏转10度时的蹬力最大。
三，人的运动输出 （一）反应时间
反应时间（ RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应 的时间间距。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。 素如下： • 1.不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视 觉次之。味觉对咸的刺激反应时间最短，甜、酸次之，对苦的刺 激反应时间最长。触觉的反应时间随部位的变化最明显。如，对 手和脸部的刺激反应时间最短小腿的刺激反应时间最长。听觉的 简单反应时间比视觉快约30ms。据此，在报警信号设计中，常以 听觉刺激作为报警信号形式，在常用信号设计中，则多以视觉刺 激作为主要信号形式。 •
二，主要关节的活动范围 骨与骨之间除了由关节相连之外，还由肌肉和韧带连接在一起。因韧带除了有 连接两骨、增加关节的稳固性的作用之外，它还有限制关节运动的作用。因此， 人体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。另外人体处于各 种舒适姿势时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。
第3章_人体感知与运动特征(1)
操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求看到
周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产生影
响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员时， 必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小 10° 以内者称为工业盲。
24
3.2.3 视觉机能
4. 双眼视觉和立体视觉
双眼视物：视野范围较大；具有分辨物体深浅、远近等相 对位置的能力；能形成立体视觉。
5. 色觉和色视野
色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围，图3-7。
25
3.2.3 视觉机能
6. 暗适应和明适应(视觉的适应)
人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程， 有暗适应和明适应两种。 见图3-8。 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使 其亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明暗调节， 不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。
约为0.01，也就是其对比感度达到100。
30
3.2 视觉机能及其特征
3.2.4 视觉特征
疲劳程度：水平优于垂直。 视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。
准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。
观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下视区，仪表的布置 必须考虑这一点。 设计依据：因正常情况不可能一只眼动，另一只不动，故一般操 作，应以双眼视野为设计依据。 接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白；
7. 眩光
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
27
3.2.3 视觉机能
8、对比感度
目标与背景有一定的对比度
时，人眼才能看清其形状。
Cp
L p Lp
周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产生影
响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员时， 必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小 10° 以内者称为工业盲。
24
3.2.3 视觉机能
4. 双眼视觉和立体视觉
双眼视物：视野范围较大；具有分辨物体深浅、远近等相 对位置的能力；能形成立体视觉。
5. 色觉和色视野
色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围，图3-7。
25
3.2.3 视觉机能
6. 暗适应和明适应(视觉的适应)
人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程， 有暗适应和明适应两种。 见图3-8。 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使 其亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼睛的频繁明暗调节， 不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。
约为0.01，也就是其对比感度达到100。
30
3.2 视觉机能及其特征
3.2.4 视觉特征
疲劳程度：水平优于垂直。 视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。
准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。
观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下视区，仪表的布置 必须考虑这一点。 设计依据：因正常情况不可能一只眼动，另一只不动，故一般操 作，应以双眼视野为设计依据。 接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白；
7. 眩光
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
27
3.2.3 视觉机能
8、对比感度
目标与背景有一定的对比度
时，人眼才能看清其形状。
Cp
L p Lp
第3章 人体感知与运动系统
5
4、感知的产生
6
5、感受器（感觉器官）
传统上将眼、耳、鼻、舌、肤、平衡等有 关的器官称之为感觉器官。 人生活在不断变化的外部条件中，故能够 被机体感受的外界变化称之为刺激
7
3.1.2 感觉的基本特性
1、刺激 （1）刺激三要素：
刺激强度、作用时间、强度－时间变化率 （2）适宜刺激： 感觉器官对外界刺激最敏感的能量形式。
3.4 其他感觉机能及其特征
3.4.1 肤觉
肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界 刺激，形成各种感觉。皮肤觉又分为： 1. 触觉 触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的触觉感受 器而引起的。通过触觉人可以辨别物体的大小、形状、 硬度、光滑度及表面机理等机械性质。 对皮肤施以适当的刺激，将引起皮肤表面下的组 织产生位移（小到0.001mm），激发触的感觉。 触觉感受器在体表的各处有所不同，舌尖、唇部 和指尖等处较为敏感，背部、腿和手背等处较差。
3.方向敏感度（双耳效应） （1）时差：∆t=声源到两耳的时间差。人耳可觉察到的声 信号入射的最小偏角为3°。 （2）人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同， 见图3-12。由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。 4.掩蔽效应 掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。 掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提 高的效应。
同时输入两个相等强度的听觉信息，对其中一个 信息的辨别能力将降低50%；不同感觉器官的影响是 不同的，听觉信息对视觉信息的干扰比较大。
相互作用对交通信息设计的效果有着重要作用。
11
5、对比
同一感觉器官接受两种完全不同但属同一类的刺 激物的作用，而使感受性发生变化的现象被称为 对比。
例如，同样是灰色，在白色背景上看起来显 得颜色深一些，而在黑色背景上则显得颜色浅一 些；左手放入热水，右手放入冰水，然后双手同 时放入温水中，左手感觉凉，而右手感觉热。 6、余觉 刺激消失以后，感觉仍然可以存在较短短的时间， 这种现象叫余觉。
人体感知与运动特征
7. 眩光
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
26
3.2.3 视觉机能
8、对比感度
Cp
Lp Lp
Lp Lo Lb
Sc
1 Cp
式中：CP ——临界对比度 △Lp——临界亮度差 Lp——背景亮度 Lo ——物体的亮度 SC——对比感度
目标与背景有一定的对比度 时，人眼才能看清其形状。 这种对比可以用颜色（背景 与物体具有不同的颜色）， 也可以用亮度（背景与物体 在亮度上有一定的差别）。
人眼刚刚能看辨别到物体时， 背景与物体之间的最小亮度 差称为临界亮度差。临界亮 度差与背景亮度之比称为临 界对比度；临界对比的倒数 称为对比感度。
28
对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适应情况等 因素有关。在理想情况下，视力好的人，其临界对比度 约为0.01，也就是其对比感度达到100。
要使闭环系统有效运行，需要人体 结构中许多部位协同发挥作用。首 先是感觉器官，其次是传入、传出 神经通过大脑和肌肉的传递过程， 最后是身体的运动器官执行操作动 作。本章为安全人机工程设计提供 有关人体生理学和心理学的基础。
2
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）
1. 反射弧（反射的生理结构基础） 反射是神经系统调节肌体活动的一种形式，是对内、外环
按 标 准 规 定 ， 人 站 在 离 视 力 检 查 表 5m 远 处 观 看 表 中 第 十 行 “E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视力正常，此时的临界 视角=1´(1分)。
（3）视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以 临界视角的倒数来表示。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
17
3.2.3 视觉机能
物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。
26
3.2.3 视觉机能
8、对比感度
Cp
Lp Lp
Lp Lo Lb
Sc
1 Cp
式中：CP ——临界对比度 △Lp——临界亮度差 Lp——背景亮度 Lo ——物体的亮度 SC——对比感度
目标与背景有一定的对比度 时，人眼才能看清其形状。 这种对比可以用颜色（背景 与物体具有不同的颜色）， 也可以用亮度（背景与物体 在亮度上有一定的差别）。
人眼刚刚能看辨别到物体时， 背景与物体之间的最小亮度 差称为临界亮度差。临界亮 度差与背景亮度之比称为临 界对比度；临界对比的倒数 称为对比感度。
28
对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适应情况等 因素有关。在理想情况下，视力好的人，其临界对比度 约为0.01，也就是其对比感度达到100。
要使闭环系统有效运行，需要人体 结构中许多部位协同发挥作用。首 先是感觉器官，其次是传入、传出 神经通过大脑和肌肉的传递过程， 最后是身体的运动器官执行操作动 作。本章为安全人机工程设计提供 有关人体生理学和心理学的基础。
2
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）
1. 反射弧（反射的生理结构基础） 反射是神经系统调节肌体活动的一种形式，是对内、外环
按 标 准 规 定 ， 人 站 在 离 视 力 检 查 表 5m 远 处 观 看 表 中 第 十 行 “E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视力正常，此时的临界 视角=1´(1分)。
（3）视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以 临界视角的倒数来表示。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角
17
3.2.3 视觉机能
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-3 全部电磁波中的可见光谱
人机工程学
返回
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征 数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
人机工程学
处理数字的能力较强
返回
图3-4 人的视觉系统
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-5 眼睛结构示意图 返回
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-1 人机系统示意图
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应） 1. 反射弧（反射的生理结构基础） 反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成。 反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基 本环节，即感受器 传入神经元 中间神经 见图 3-2 （a） 元 传出神经元 效应器。 效应器。见图 见图3-2 3-2（
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
2. 视野与视距 , 视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围 视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围, (静视野、注视视野、动视野 ) 常以角度来表示。 常以角度来表示。( 静视野、注视视野、动视野) /双视野） 见图 3-6 : 水平视野（单视野 水平视野（单视野/ 双视野）见图 见图3-6 特优视区；（物象落在黄斑上） 1.5º—3.0º—— ——特优视区；（物象落在黄斑上） —— 最优视区； 10º以内 以内—— ——最优视区； 瞬息视区；（能在很短的时间内看 10º—20º—— ——瞬息视区；（能在很短的时间内看 清物体） 有效视区；（需集中注意力看） 20º—30º—— ——有效视区；（需集中注意力看） 其余：良好视区。
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
眼睛的色视野
图3-7 人的色视野
人机工程学 Ergonomics
返回
第三章 人体感知与运动特征
图3-8 明适应与暗适应
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.2.4 视觉特征 � 1. 疲劳程度：水平优于垂直。 —右，上 —下，顺时 视线变化习惯：左— 右，上— � 2. 视线变化习惯：左 针。 � 3. 准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。 ：左上 —右上 —左 观察情况的优先性：左上 ：左上— 右上— � 4. 观察情况的优先性 ,仪表的布置必须考虑这一点。 下—右下视区 右下视区, � 5. 设计依据：以双眼视野为设计依据。 接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 .接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 �6 .
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
人机工程学
返回
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.2 视觉机能及其特征 3.2.1 视觉刺激 人的两眼可以感受到的 视觉的适宜刺激是光。 视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的 光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为 ～780nm ，见图 3-3 。 380 380～ 780nm， 见图3-3 3-3。
在标准视线左 右各 5 ° ～ 30 ° 右各5 30° 视野内可以辨别 字母，在标准视 30 °～60 ° 线右 线右30 30° 60° 范围是颜色视 野，人最敏锐的 视力是在标准视 10 °的 线两侧各 线两侧各10 10° 视野内。 图3-6 人的水平视野
人机工程学 Ergonomics
返回
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
人在很低松驰的状态 中，站着和坐着时的 自然视线偏离标准视 线分别是 30 °和38 ° 线分别是30 30° 38° 。因此，人在轻松的 时刻观看展览时，展 示物的位置在低于标 30 °的区域里 准视线 准视线30 30° 。 图3-6 人的垂直视野 返回
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.2.3 视觉机能 1.视角与视力 视角：由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角 （如图 3-5 ） 度。 度。（如图 （如图3-5 3-5） α=2arctg(D/2L) α—视角； D—被看物体上两端点的直线距离； L—眼睛到被看物体的距离。 在工业设计中，视角是确定设计可视 对象尺寸大小的依据。
人机工程学 Ergonomics
视视觉觉的的运运动动规规律律
第三章 人体感知与运动特征
颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白； 7.颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白； � 7. 颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底 � 白字、蓝底白字、白底黑字、白底红字。 � 8、物体的颜色在有色光源的照射下会产生变 化，显现的颜色与物体本色，照射光线的颜色 如表 B2 。 之间的关系有一定规律性。 之间的关系有一定规律性。如表 如表B2 B2。 � 9、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的 情况。 如表 B3 。 情况。如表 如表B3 B3。
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
在垂直面内，标准视 线为水平视线，最大 115 °， 固定视野为 固定视野为115 115° 50 °， 标准视线上方 标准视线上方50 50° 70 °，扩大的视 下方 下方70 70° 野为 150 °，站立时 野为150 150° 的自然视线低于水平 °，坐着时自然 线10 10° 视线位于水平视线 °； 15 15° 图3-6 人的垂直视野 返回
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程 见图 3-2 （b）。 形成信息链。 形成信息链。见图 见图3-2 3-2（
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
图3-2反射弧和信息链
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
6. 暗适应和明适应(视觉的适应) 人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发 3-8 生变化的过程，有暗适应和明适应两种。 见图 见图3-8 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作 面照明时，需使其亮度均匀而且不产生阴影，否则 ，眼睛的频繁明暗调节，不仅会增加眼睛的疲劳， 而且会引起错误操作。
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
表3-2不同工作任务视距的推荐值
任务要 求 最精细 的工作 精细工 作 中等粗活 粗活 远看 举例 安装最小部件 （表、电子元 件） 安装收音机、 电视机 在印刷机、钻 井机床旁工作 包装、粗磨 黑板、开汽车 固定视 视距离（眼 野直径 至视觉对象） 单位： 单位：cm cm 12～25 25～35 50以下 50～150 150以上 20～40 40～60 至80 30～ 250 250… 备注 完全坐着，部分 地依靠视觉辅助 手段（小型放大 镜、显微镜） 坐着或站着 坐或站 多为站着 坐或站 返回
人机工程学 Ergon界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。 5m 远处观看表 （按标准规定，人站在离视力检查表 （按标准规定，人站在离视力检查表5m 5m远处观看表 “E”字，若能分辨清楚，视力为 1.0 即视 中第十行 中第十行“ 字，若能分辨清楚，视力为1.0 1.0即视 =1´。） 力正常，此时的临界视角 力正常，此时的临界视角=1 视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度 ，以临界视角的倒数来表示。 =1/ 能够分辨的最小物体的视角 视力 视力=1/ =1/能够分辨的最小物体的视角
第三章 人体感知与运动特征
3. 中央视觉和周围视觉 中央视觉（明视觉） —视维细胞（感色能力 中央视觉（明视觉）— 强、能清晰分辨物体）。 —视杆细胞（观察空间 周围视觉（暗视觉） 周围视觉（暗视觉）— 范围和正在运动的物体）。 操作者在进行作业时，除要注视操作对象外 ，还要求看到周围情况。如果视野很小或缺损， 将会对工作效率产生影响，甚至造成工作事故。 因而，在选择车、船驾驶员时，必须检查其正常 10 °以内者 视野范围。如果各方面的视野都缩小 视野范围。如果各方面的视野都缩小10 10° 称为工业盲。 人机工程学
人机工程学 Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
：指人在操作系统中正常的观察距 视距 视距：指人在操作系统中正常的观察距 表3-2 。 离，几种工作视距推荐值参阅 离，几种工作视距推荐值参阅表 3-2。 一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确 38 ～76cm 之间，在 定视距，普通操作的视距范围在 定视距，普通操作的视距范围在38 38～ 76cm之间，在 56cm 处最为适宜。 56cm处最为适宜。
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.1 人在系统中的功能 “环节 ” 3.1.1 人是系统中的重要 人是系统中的重要“ 环节” “环 把操作者作为人机系统中的一个 把操作者作为人机系统中的一个“ 人与外界发生联系的主要是三个 节”来研究， 来研究，人与外界发生联系的主要是三个 子系统，即感觉系统、神经系统、运动系统。 见图 3-1 。 见图3-1 3-1。 感知响应系统 感知响应过程
第三章 人体感知与运动特征
3.1.3 感觉通道与适用的信息 80% 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（ 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80% ）、听觉通道（ 14% ）和触觉和其他通道（ 6% ）。其适 ）、听觉通道（14% 14%）和触觉和其他通道（ ）和触觉和其他通道（6% 6%）。其适 表3-1 。 用场合参阅 用场合参阅表 3-1。
人机工程学
Ergonomics
第三章 人体感知与运动特征
3.2.2 视觉系统 视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同 活动组成。 见图 3-4 。 活动组成。见图 见图3-4 21 ～ 眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为 眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21 21～ 25 mm 的球体，其基本构造与照相机类似，见 图3-5 25mm mm的球体，其基本构造与照相机类似，见 的球体，其基本构造与照相机类似，见图 。