人的生理和心理及人体生物力学特性

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安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 三 章 ︶
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图 11
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图 3 － 4
人 的 水 平 视 野 和 垂 直 视 野
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工 程 学 ︵
第 三 章 ︶
图3－5 人对不同颜色的视野
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表3－3 几种工作视距的推荐值
安
全
人
任务要求
举例
视距离（cm）
固定视野直 径(cm)
备注
机
安 （1）人耳构造和听觉过程（见图3-8，图3-9） 全 • 将声能有骨膜经放大传达到相当于鼓膜面积1/20
人 的卵圆窗，继而传给前庭阶的液。传到前庭的每
机 一个振动，都使一定量的液体从前庭向耳蜗的前
工 程 学
庭阶移动，并使听细胞受到刺激，转化成神经脉 冲，经听神经传给大脑，这就是听觉过程。
︵ （2）听觉特征
进行。
人 机
• 对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、 迅速、且不易疲劳。
工 • 当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观
程
察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。
学 • 两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可
︵
能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不
第
需要一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。
︵ 第
• 掩蔽效应
三 一个声音被另一个声音所掩盖的现象称为
章 ︶
掩蔽。一个声音的听阈因另一个声音的掩 蔽作用而提高的效应称为掩蔽效应。
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图3－8 人耳的构造
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安
全
人
机
工
程
学
︵
安
感
觉
阈
全
感觉
人
下
Hale Waihona Puke Baidu
限
上限
机
视觉
（2.2～5.7）×10-17J
（2.2－5.7）×10-8J
工 程
听觉
1×10-12J/m2
1×102J/m2
学
嗅觉
2×10-7kg/m3
︵ 第
味觉
4×10-7(硫酸试剂摩尔浓度)
三 章
触觉
2.6×10-9J
︶
温度觉
6.28×10-9kg ·J/m2·s
9．13×106kg· J/m2·s
第
三
章
︶
图 3-9 人耳的剖面图
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安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章 ︶
图3－10 年龄对听力敏感性的影响
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工 程 学 ︵
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图3-11 人的听觉阈限
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安 6、人的嗅觉、味觉和肤觉特性
• 同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉 信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽视其 它信息，如果同时输入的是两个强度相同的听觉信息， 则对要听的那个信息的辨别能力将下降50%，并且只
章
能辨别最先输入的或是强度校大的信息。
︶ • 感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，
产生适应现象。
情感）的基础。在生产过程中，培养和 发挥大家的感知能力，对减少和防止事
︵ 故的发生具有十分重要的意义。
第 三
• 感受器是指分布在体表或各种组织内部
章 的能够感受机体内外变化的一种组织或
︶
器官。感觉器官是机体内的感受器，如
视觉器官、听觉器官、前庭器官等。
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2、感觉的基本特征
全
人 （1）嗅 觉（P59） 机
工 （2）味 觉（P59） 程
学 ︵
（3）肤 觉（P59）
第 三
• 触觉（触觉感受器见图10 ，触觉阈限）
章 ︶
• 温度觉
• 痛觉（见图11）
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图 10 部分触觉感受器
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工 程 学 ︵
第 三
• 人的各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限。 （表3-1）
• 从人的感觉阈限来看，刺激本身必须达到一定强度才 能对感受器官发生作用。（表3-2）
• 一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征， 眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。人的感觉印 象80%来自眼睛，14%来自耳朵，6%来自其他器官。
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安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章
︶
图 3 知觉的整体性
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工 程 学 ︵
第 三 章 ︶
图 4 知觉的理解性
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安
全
人
机
工
程
学
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第
三
章
︶
图 5 人头托盘双关图
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4、人的视觉及其特性
安 • （1）人眼的构造
全 人
视觉是由眼、视神经和视觉中枢共
机
同完成，眼是视觉的感受器官。
工 程
眼球的基本结构（见图6）
学
眼球的水平解剖图 （见图3-2）
︵ 第
来自物体的光线通过角膜、玻璃体、
三
瞳孔、晶体、聚焦在视网膜的中央窝。
章 ︶
视网膜的锥体细胞及杆体细胞接受光
刺激，转换为神经冲动，经由视神经
皮肤 感觉
舌
皮肤及 皮下 组织
被唾液溶 解的物质
物理或化学物 质对皮肤作用
甜酸、苦辣、咸等
触觉、痛觉、 温度觉、压觉
鉴别 报警
︶
深部 感觉
肌体 神经 及关节
物质对肌 体的作用
撞击、重力、姿势等
平衡感 觉
前庭 器官
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运动和位
旋转运动、直线
置变化
运动和摆动等
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调整
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表3－2 人体主要感觉阈值
学 ︵
第 三
周围神经 按功能分
（运 传动 出神 ）经
（支配骨骼肌) 植物性神经
（支配内脏器官）
章
︶
图 2 人的神经系统结构
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5
2、感觉的基本特征
安 全 人
• 感觉可以说是一切知识源泉，是人们认 识世界获得信息的门户，也是各种复杂
机 的高级心理过程（如记忆、思维、想象、
工 程 学
程
从而导致事故的发生。
学 • 对比感度
︵
人眼刚刚能辨别到物体时，背景与物体之间
第 三 章 ︶
的最小亮度差称为临界亮度差，其与背景亮度 之比成为临界对比。临界对比的倒数称为对比 感度。 • 视错觉 （见图3-7a，图3-7b，图3-7c ）
人观察外界物体形象和图形所得的印象与实
际形状和图形不一致的现象。
完全坐着，
工 程
最精细的 工作
安装最小部件 （表·电子元件）
12～25
学
︵
精细工作
第
安装收音机、 电视机
25～35（多 为30～32）
20～40 40～60
部分地依靠 视觉辅助手
段
坐着或站着
三 章
中等粗活
印刷机、钻井机、 机床旁工作
50以下
至80
坐着或站着
︶
粗活
包装、粗磨
50～150
30～250
多为站着
︶ 感觉系统、神经系统和运动系统。
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2
第一节 人的生理特性
安
全 人
一、人的感知特性
机
工 程
1、人的感知反应过程 • 人机系统 （见图3-1）
学
• 人的神经系统结构（见图2）
︵
第 三 章 ︶
• 感觉和知觉合称感知。感觉反映的是客观 事物的个别属性，知觉反映的是客观事物 的整体属性。感觉是知觉的基础，没有感 觉，也就不可能有知觉。对事物的个别属 性的反映的感觉越丰富，对事物的整体反
第 三
• 可听范围 （见图3-10）
章 能感觉到的频率范围16-20000Hz，最佳20-
︶ 20000Hz，但随着年龄的增长，频率感受的上限
逐年连续降低。
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5、听觉特性
（2）听觉特征
安 • 可听声音的强度（见图3-11）
全 听阈指在某频率下，仍能够听到的该纯音的最小声级的分
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安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章 ︶
图3－6 暗适应和亮适应曲线
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图3－7a 几种常见视觉错误
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第 三 章 ︶
图 3- 7 b 一系列视错觉图
传导到各视觉中枢。
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4、人的视觉及其特性
• （2）视觉的基本参数
安
• 波长和强度效应
全
• 视角（见图3-3）
人 机
工
视角是确定被观测物尺寸范围的两端光线射入眼球 的相交角度，视角的大小与观察距离及被观测物体 上两端点直线距离有关。
程 学 ︵
第 三
• 视力
视敏度是能够辨出视野中空间距离非常小的两个物 体的能力，医学上视敏度即为视力。
远看
黑板、开汽车
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150以上
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250以上
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坐着或站着
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（3）常见的几种视觉现象
安 • 暗适应与亮适应 （见图3-6）
全
在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程叫暗适
人
应；对光适应的过程叫亮适应。
机
亮暗的频繁变化，眼睛不能很快适应，不仅
工
增加了眼睛的疲劳而且观察和判断容易失误，
⑤除了200-5000Hz之间有一段谷值外，开始感觉疼痛的极 限声强几乎与频率无关；
⑥在1000Hz时平均听阈值为10-12（Wm-2）。
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5、听觉特性
安 （2）听觉特征
全 • 方向敏感度
人
机 根据声音到达两耳的时间先后和响度差别
工 程 学
可判定声源的方向。频率越高，响应对于 方向的依赖程度越大。
人 贝数，也称听力。
机 图3-11表明：
工 ①在800-1500Hz这段频率范围内，听阈无明显变化；
程 学 ︵
第 三 章 ︶
②低于800Hz，可听响度随着频率的降低而明显减小；
③在3000-4000Hz之间达到最大的听觉灵敏度，在该频率 范围内灵敏度高达标准指的10倍；
④超过6000Hz灵敏度继续下降，大约在17000Hz，减至标 准值得1/10；
安 全
第三章
人
机
工 人的生理和心理及生物力学特性
程
学
︵
第
三
章
︶
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1
安
第一节 人的生理特性
全
人
机
工 程
机体在生存过程中表现出的功能活 动，称之为生命现象。从形态和功能上
学 将机体划分为运动系统、消化系统、呼
︵ 吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系
第 三 章
统、内分泌系统、感觉系统和神经系统。 在人机系统中，人与机的沟通主要通过
三 • 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。
章 ︶
• 颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处 辨认前方的多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、 绿、黄、白。当两种颜色相配在一起时，易于辨认的
顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字
等。
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5、听觉特性
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图 3 － 2 眼 球 的 水 平 解 剖 图
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安
全
人
机
工
程
学
︵
第
图3－3 视角
三
章 ︶
＝2arctgD
2L
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-c
图 3 7
视 错 觉 图
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（4）视觉运动规律
• 眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的
安 全
东西，后看到垂直方向的东西。 • 视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针
• 视野（见图3-4，图3-5 ）
章 ︶
视野（静视野）是指当头部和眼球固定不动时所能 看到的正前方空间范围，眼球自由转动（动视野）
• 视距（见表3-3）
视距是指人在操作系统中正常的观察距离。
• 色觉 2008.9
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图 6 人眼球的基本结构
应的知觉就越完整、越正确。
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-
图 3 1 人 机 系 统 图
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4
中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑；间 脑；小脑；大脑
安
脊髓
全 人
神 经
脑神经；脊神经
机系
工 程
统
按 解 剖 分
感觉（传入）神经
躯体运动神经
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第 7 页 前进7
表3－1 刺激及感觉反应
安
感觉 种类
感觉 器官
适宜刺激
识别特征
作用
全
形状、大小、位置、
人
视觉
眼
机
工
听觉
耳
光
远近、色彩、明暗、
鉴别
运动方向等
声
声音的高低、 强弱、方向和远近
报警、 联络
程 学
嗅觉
鼻
挥发和飞 散的物质
辣气、香气、臭气
报警、 鉴别
︵
第 三 章
味觉
振动觉
振幅2.5×10-4mm
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9
3、知觉的基本特征
安 全
人的知觉一般分为空间知觉，时间知
人
觉，运动知觉与社会知觉等，它们有
机 工
如下共同特征：
程 • 知觉的整体性 （见图3）
学 ︵
• 知觉的理解性 （见图4）
第 三
• 知觉的恒常性
章 • 知觉的选择性 （见图5）
︶
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