人机工程学(第三版)第3章 人体感知与运动系统
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人机工程学
错觉（？）
视觉机能及其特征
• 视觉概述
• 视觉系统 • 视觉刺激
• 视觉机能
• 视觉特征
视觉概述
在人们认知世界的过程中，大约有80%的 信息是通过视觉系统获得的，14%来自耳朵， 6%来自其他器官。因此，视觉系统是人与外 界相互联系的最主要途径。
视觉系统
和 视 觉视 中觉 枢系 的统 共是 同由 活眼 动睛 完、 成视 。神 经
刚刚能引起差别感觉的刺激之间的最小差别 量。
适应
感觉器官经过连续刺激一段时间后，在 刺激不变的情况下，感觉会逐渐减少以致消 失，这种现象称为“适应” 。通常所说“久 而不闻其臭”就是嗅觉器官产生适应的典型 例子。 适应表现的速度是不同的。除暗适应外， 其余各种感觉适应大都表现为感觉逐渐下降 乃至消失。视觉适应中的暗适应约需30min以 上；明适应约需1min；听觉适应约需1min。
感觉和知觉的特征 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 人的信息处理系统
运动系统的机能及其特征
人的运动输出
课后练习
感觉和知觉的特征
• • • • • •
感觉 知觉 感觉与知觉的联系 感觉与知觉的区别 感觉的基本特性 知觉的基本特性
感觉：定义
感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事 物个别属性的反映，是人们了解自身状态和 认识客观世界的开端，也是一切复杂心理活 动的基础和前提。
视距是指人在操作系统中正常的观察距 离。一般操作的视距范围在38－76cm之间。 视距过远或过近都会影响认读的速度和准确 性，而且观察距离与工作的精确程度密切相 关，因而应根据具体任务的要求来选择最佳 的视距。表8一1几种工作任务的视距的推荐 值（见书Ｐ106页） 。
人机工程学-03人体感知PPT精品课件
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
知觉的整体性
在知觉时，把由许 多部分或多种属性 组成的对象看作具 有一定结构的统一 整体，这一特征称 为知觉的整体性。
Department of Industry Design, SME, USTB
视角与视力
视角：被看目标物的 两点光线投入眼球的 交角。
在设计中，视角是确 定设计对象尺寸大小 的依据。
视力是眼睛分辨物体 细节能力的一个生理 尺度，用临界视角的 倒数来表示。
视角
D
L
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
Chapter 3: Information Input and Processing
Selectivity of Perception 知觉的选择性
在知觉时，把某些对象从某背景中优先区分出 来，并予以清晰反映的特征，称为知觉的选择 性。
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
Misconception 错觉-1 错觉是对外界事物不正确的知觉。
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
触觉的定位
头部,面部,手指触觉 定位准确较高; ~1mm
Chapter 3: Information Input and Processing
知觉的整体性
在知觉时，把由许 多部分或多种属性 组成的对象看作具 有一定结构的统一 整体，这一特征称 为知觉的整体性。
Department of Industry Design, SME, USTB
视角与视力
视角：被看目标物的 两点光线投入眼球的 交角。
在设计中，视角是确 定设计对象尺寸大小 的依据。
视力是眼睛分辨物体 细节能力的一个生理 尺度，用临界视角的 倒数来表示。
视角
D
L
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
Chapter 3: Information Input and Processing
Selectivity of Perception 知觉的选择性
在知觉时，把某些对象从某背景中优先区分出 来，并予以清晰反映的特征，称为知觉的选择 性。
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
Misconception 错觉-1 错觉是对外界事物不正确的知觉。
Department of Industry Design, SME, USTB
Chapter 3: Information Input and Processing
触觉的定位
头部,面部,手指触觉 定位准确较高; ~1mm
《人机工程学》第三章人体感觉与信息处理
自然的广告
浑然天成
会展中心一
红毯迎宾
l 生活之美，在于发现
人的感觉
一、引言
l 人机关系如图所示：
一、引言
l
一、引言
l 内容： l 感觉系统、神经系统、运动系统的功能限制和
技能特点 l 为人机工学设计和人体生理学、心理学打下基
础
二、感觉和知觉的特征
l 一）、感觉和知觉的定义 l 感觉：直接作用于感觉器官的客观事务个别属性的反
二、感觉和知觉的特征
l 同时对比》》有不同的颜色作的广告，
l
路边的警示牌等—学校西面的广告分析
l 继时对比》》冷热
l
一种坚持30秒后特别甜的糖，用了酸甜继
时对比的感念
l 6）余觉
l 刺激消失，记忆留一定的时间
l 》》电影
l 》》鬼影
l 》》》幻觉
l
二、感觉和知觉的特征
l 三、知觉的基本特征 l 定义：直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况的整
体的反映 1、整体性 l 把许多的部分或多种的属性组成看作具有一定结构的
统一整体。 l 熟悉的物体 l 》》只要有主要特征和个别属性 l 不熟悉的物体 l 》》倾向于感知为一个整体。如： l 数码管 如图的体：
二、感觉和知觉的特征
l 影响知觉整体性的因素有： l 接近
二、感觉和知觉的特征
l 相似
l 二、视觉系统 l 》》眼睛、视神经、视觉中枢的共同活动完成 l 如图：
数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
人的视觉系统
处理数字的能力较强
四、视觉技能及其特征
l 视网膜由三层神经细胞组成，最外层的最重要， 起着不同的作用。
浑然天成
会展中心一
红毯迎宾
l 生活之美，在于发现
人的感觉
一、引言
l 人机关系如图所示：
一、引言
l
一、引言
l 内容： l 感觉系统、神经系统、运动系统的功能限制和
技能特点 l 为人机工学设计和人体生理学、心理学打下基
础
二、感觉和知觉的特征
l 一）、感觉和知觉的定义 l 感觉：直接作用于感觉器官的客观事务个别属性的反
二、感觉和知觉的特征
l 同时对比》》有不同的颜色作的广告，
l
路边的警示牌等—学校西面的广告分析
l 继时对比》》冷热
l
一种坚持30秒后特别甜的糖，用了酸甜继
时对比的感念
l 6）余觉
l 刺激消失，记忆留一定的时间
l 》》电影
l 》》鬼影
l 》》》幻觉
l
二、感觉和知觉的特征
l 三、知觉的基本特征 l 定义：直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况的整
体的反映 1、整体性 l 把许多的部分或多种的属性组成看作具有一定结构的
统一整体。 l 熟悉的物体 l 》》只要有主要特征和个别属性 l 不熟悉的物体 l 》》倾向于感知为一个整体。如： l 数码管 如图的体：
二、感觉和知觉的特征
l 影响知觉整体性的因素有： l 接近
二、感觉和知觉的特征
l 相似
l 二、视觉系统 l 》》眼睛、视神经、视觉中枢的共同活动完成 l 如图：
数字
左视野
文字
右视野
处理文字的能力较强
人的视觉系统
处理数字的能力较强
四、视觉技能及其特征
l 视网膜由三层神经细胞组成，最外层的最重要， 起着不同的作用。
【人体工程学】第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
3.2.3 恒常性
人体工程学
人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当 前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变了的 时候，知觉对象仍然保持相对不变，这种特性称为知 觉恒常性。
大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中 的知觉恒常性 知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按 事物的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。
人体工程学
第三章 人体感知和心理特征
长春理工大学艺术设计系
本章大纲
1.感觉及其特征 2.知觉及其特征 3.心理特征
人体工程学
长春理工大学艺术设计系
神经系统的组成及其功能
人体工程学
中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；
小脑；大脑
神
脊髓
经 脑神经；脊神经
系 统
按 解 剖
分
周围神经 按功能分
感觉（传入）神经
人体工程学
认识过程是指人在认识客观事物活动中表现出的各
种心理现象。 人对感觉和知觉的材料进行分析、判断，揭示事物的
规律，使认识活动又深入一步，这叫做思维过程。看见机 器运转时发生抖动，作出判断为出了故障，这就是根据感 觉和知觉材料进行思维活动的结果。人可以在已有知识的 基础上，在头脑中构思出未曾经历过的事物形象，如根据 文献介绍的机械原理和结构，可以构思出该机械的大致轮 廓，这种认识活动叫做想象过程。
感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将
其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感 觉中枢，便产生了感觉。
长春理工大学艺术设计系
3.1.1 适宜刺激
人体工程学
感觉器官只对相应的刺激起反应，这种刺激形式被称为 该感觉器官的适宜刺激。
教学课件 人机工程学(第三版)--丁玉兰
1.5 人机工程学与工业设计
1.5.1 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度 参数
1.5.2 为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科 学依据
1.5.3 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则 1.5.4 为进行人－机－环境系统设计提供理论依据 1.5.5 为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程
2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究 如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以 舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。
3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发， 如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健 康不受影响，事故危险性最小。如本书9、10章的内容。
4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低 主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体 相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交 流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。如本书第11 章的内容。
变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量 数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统 计规律和特征参数。
1. 均值
x
1 n
n i 1
xi
2.方差 3.标准差
s2
1n
n 1 i1
2
xi x
1 n 1
n i 1
xi 2
欢迎使用
人机工程学（第三版）
多媒体教学课件
课件目录
第1章 人机工程学概论 第2章 人体测量与数据应用 第3章 人体感知与运动系统 第4章 人的心理与行为特征 第5章 人机的信息界面设计 第6章 工作台椅与工具设计 第7章 作业姿势与动作设计 第8章 作业岗位与空间设计 第9章 人与环境的界面设计 第10章 事故控制与安全设计 第11章 人机系统总体设计 第12章 人机工程发展趋势
人因工程第三章课件
13
二、感觉旳基本特征
余觉 刺激取消后来，感觉能够存在一极短时
间，这种现象叫“余觉”。
14
三、知觉旳基本特征
整体性
15
三、知觉旳基本特征
整体性 接近
16
三、知觉旳基本特征
整体性 相同
17
三、知觉旳基本特征
整体性 封闭
18
三、知觉旳基本特征
整体性 连续
19
三、知觉旳基本特征
人因工程 第三章 人体感知及其特征
1
目录
第一节 感觉和知觉旳特征 第二节 视觉机能及其特征 第三节 听觉机能及其特征 第四节 其他感觉机能及其特征
2
人—机—环境系统
3
第一节 感觉和知觉旳特征
概述 感觉旳基本特征 知觉旳基本特征
4
一、概述
感觉 ➢ 感觉是人脑对直接作用于感觉器官旳客观事
低于20Hz旳声波称为次声；高于20230Hz旳声 波称为超声，次声和超声人耳都听不见。
61
二、听觉系统
62
三、听觉旳物理特征
频率响应
人耳能听闻旳频率比为:
f min 1 :1000 f max
图3－13 听力损失曲线
63
三、听觉旳物理特征
听觉绝对阈限
听觉旳绝对阈限是人旳听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音 旳强度。它与频率和声压有关。
54
三、视觉机能
暗适应和明适应
55
四、视觉特征
眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而 且不易疲劳；一般先看到水平方向旳物体， 后看到垂直方向旳物体。所以，诸多仪表外 形都设计成横向长方形。
视线旳变化习惯于从左到右，从上到下和顺 时针方向运动。所以，仪表旳刻度方向设计 应遵照这一规律。
二、感觉旳基本特征
余觉 刺激取消后来，感觉能够存在一极短时
间，这种现象叫“余觉”。
14
三、知觉旳基本特征
整体性
15
三、知觉旳基本特征
整体性 接近
16
三、知觉旳基本特征
整体性 相同
17
三、知觉旳基本特征
整体性 封闭
18
三、知觉旳基本特征
整体性 连续
19
三、知觉旳基本特征
人因工程 第三章 人体感知及其特征
1
目录
第一节 感觉和知觉旳特征 第二节 视觉机能及其特征 第三节 听觉机能及其特征 第四节 其他感觉机能及其特征
2
人—机—环境系统
3
第一节 感觉和知觉旳特征
概述 感觉旳基本特征 知觉旳基本特征
4
一、概述
感觉 ➢ 感觉是人脑对直接作用于感觉器官旳客观事
低于20Hz旳声波称为次声；高于20230Hz旳声 波称为超声，次声和超声人耳都听不见。
61
二、听觉系统
62
三、听觉旳物理特征
频率响应
人耳能听闻旳频率比为:
f min 1 :1000 f max
图3－13 听力损失曲线
63
三、听觉旳物理特征
听觉绝对阈限
听觉旳绝对阈限是人旳听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音 旳强度。它与频率和声压有关。
54
三、视觉机能
暗适应和明适应
55
四、视觉特征
眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而 且不易疲劳；一般先看到水平方向旳物体， 后看到垂直方向旳物体。所以，诸多仪表外 形都设计成横向长方形。
视线旳变化习惯于从左到右，从上到下和顺 时针方向运动。所以，仪表旳刻度方向设计 应遵照这一规律。
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3章人体感知与运动系统
听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，
人的听感范围：20~20000HZ。
听觉通道适用的场合
传递比较简单简短的信息
反应时运 动时实验
传递要求立即作出快速响应的信息
作业情况要求操作者不断走动的场合
所处环境不适合使用视觉通道的场合
虽适合视觉传递，但视觉通道已过载的场合
……
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
不同分贝水准声音示例
24
3.3 听觉机能及其特征
3.3.3 听觉的物理特性
课堂 测试实验
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
25
3.3 听觉机能及其特征
1. 动态范围
听觉声强的动态范围=正好可忍
受的声强 / 正好能听见的声强。
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
2
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节”
把操作者 作为人机系统 中的一个“环 节”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，如右 图所示。
15
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
16
6. 暗适应和明适应。暗适应与明适应曲线如下图所示。
Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology
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2. 视野与视距
视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛 观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表 示。分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野，见图3-6。 视距：指人在操作系统中正常的观察距离，几种工作 视距推荐值参阅表3-2。 3. 中央视觉和周围视觉 中央视觉—视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物 体）。 周围视觉—视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物 体）。
3.编码
辨认工作—数码、字母、斜线 搜索定位—颜色、数码、形状 计数工作—数码、颜色、形状 比较或验证—各方法几乎没有区别 编码方式的优劣参阅表3-3。
3.6.4中枢信息处理
记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为 三种形式： 1. 感觉信息储存 2. 短时记忆 3. 长时记忆，记忆曲线见图3-19。
4. 双眼视觉和立体视觉，双眼视物时，具有分辨物 体深浅、远近等相对位置的能力，形成立体视觉。 5. 色觉和色视野，见图3-7。 6. 暗适应和明适应，见图3-8。
视觉特征：
1.疲劳程度：水平优于垂直。 2.视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。 3. 准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。 4.观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下。视区 内的仪表布置必须考虑这一点。 5.设计依据：以双眼视野为设计依据。 6 .接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。 7.颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白； 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。 据上述特征，适用视觉的原则参阅表3-2。
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。
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。
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部分，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，其基本构造与照相机类似，见图3-5 。 视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们 是接受信息的主要细胞。
3.7.4 肢体的动作速度与频率
动作速度取决于肢体肌肉收缩的速度，而操作动作 速度还取决于动作方向和动作轨迹等特征。 动作频率取决于动作部位和动作方法，参阅表3-7。
3.8 人的运动输出
3.8.1 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。 即RT=tz+td。 影响反应时间的主要因素如下： 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，参阅表3-8。 2.反应时间与刺激信号的强度有关，参阅表3-9。 3.刺激的环境影响反应时间。信号与背景的亮度、颜色、信噪 比及频率的对比程度越强越好。此外，刺激信号的数目、显示器及操 纵器的设计也影响反应时间，参阅表3-10，表3-11。 4.人的主体因素也影响反应时间，如习俗、个体差异、疲劳等 个人生理、心理状况。
3.3 听觉机能及其特征
3.3.1 听觉刺激
听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范围： 20~20000HZ。
3.3.2 听觉系统
起主要作用的部位：内耳耳蜗 起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见图3-9。
3.3.3 听觉的物理特性
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。
3.8.2 运动速度（用完成动作的时间来表示）
1.动作特点 2.目标距离 3.运动方向，见图3-24，图3-25 4.动作轨迹特征
3.8.3 运动准确性
1. 运动速度与准确性：速度越慢，准确性越高， 见图3-26 2. 盲目定位的准确性：正前方盲目定位准确性最高， 见图3-27 3. 运动方向与准确性，见图3-28 4. 操作方式与准确性，见图3-29
3.2.3 视觉机能
1.视角与视力 视角：确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球 的相交角度。 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； 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
第3章 人体感知与运动特征
第2章链接
第4章链接
3.1 人在系统中的功能
3.1.1 人是系统中的重要“环节”
把操作者作为人机系统中的一个“环节”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。
3.1.2 人的感知与反应机能
1. 反射弧 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 中间神经元 传出神经元 放应器，见图 3-2（a）。
2. 动态范围（声音的强度） 听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强 / 正好能听见 的声强。 （1）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人 刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。 （2）痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生 疼痛感的极限声强Imax。 （1）与（2）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈 值或痛阈值。 （3）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区,见 图3-11。
用概率定义，若出现“0”的概率不是1/2，而是P，
出现“1”的概率是1-P，则该信息量可由下式计算： H=-Plog2P-(1-P)log2(1-P)； 注：当P=1/2时，恰好H=-log2(1/2)=log22
若信号源S中有n个相互独立的不同信号，某个信号j出 现的概率为Pj,且Pj之和为1，j信号应出现nPj次，则所有 信号的平均信息量为： H=（-nP1log2P1-nP2log2P2-„-nPnlog2Pn）/n
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图3-18
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图3-19
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图3-20
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图3-21
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图3-22
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图3-23
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图3-25
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图3-26
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图3-27
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图3-29
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=-∑Pjlog2Pj (j=1„n) 显然，当Pj=1/n时,H达到最大 Hmax=∑(1/n)*log2n=log2n 当n=2时,即与一位二进制编码表达的最大信息量一致 H=log221=log22 Hmax=log22
3.6.3感觉的信息处理 人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。 1.信息传输速度 C=H/T 其中：C—信息传输速率； H—传输的信息量；T—传输的时间 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。 若刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由此 可见，采样频率降低，则采样周期延长。
第 3 章 结 束
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Байду номын сангаас
附录
本章所附插图
图3-1
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图3-2
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图3-3
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图3-4
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图3-5
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图3-6
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图3-7
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图3-8
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图3-9
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图3-10
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图3-11
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图3-12
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图3-13
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图3-14
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图3-15
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图3-16
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图3-17
3.5.1 神经系统 1. 中枢神经系统，包括脑和脊髓。 2. 周围神经系统，中枢神经以外全部神经的总 称，见图3-15。 3.5.2 大脑皮质功能定位 1. 躯体感觉区，见图3-16（a） 2. 躯体运动区，见图3-16（b） 3. 其他功能区
3.6 人的信息处理系统
3.6.1 人的信号处理系统模型 人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比为一种信息传递和处 理过程，见图3-17。 感觉 信号处理 反应 输入 系统 输出 3.6.2 信息计量 信息：对数据加工后所得的结果。 信息 知识内容 信息可以严格定量，信息量用bit为基本单位。 定义H=log22n。 其中：H—信息量 n—某信号中所含的二进制码的个数
3.7.2 主要关节的活动范围
关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时，关 节必然处在一定的舒适调节范围内，参阅表3-4。 肌体的出力范围 肌体所能发挥的力量大小取决于： 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。
3.4 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3-13和图3-14。 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。
3.5 神经系统机能及其特征
3.7 运动系统的机能及其特征
骨—运动的杠杆 关节—运动的枢纽 肌肉—运动的动力
3.7.1 骨的功能和骨杠杆
1.骨的功能 2.骨杠杆，见图3-20 根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）三者不 同的位置分布，分为： 1）平衡杠杆 2）省力杠杆