人机工程学 第5章

作业环境因素
◦ 人的感管、运动器官和大脑思维的敏锐程度都会受到作业 环境（温度、湿度、强光、噪声、振动以及有毒气体的影 响。因此，在设计和选择显示仪表时，应考虑显示信号的 强度、形式、数值大小、信噪比等，使其突出与其它视觉 或听觉背景，以利于操作者正确理解、接受和判断及反应。

准确性


简单性 一致性 排列性
刻度线分为长刻度线、中刻度线和短刻度线，其高度与视距有关。 伍德森提出的视距与刻度线高度的关系如表所示。
表1 视距与刻度线最佳高度

长刻度线宽度应在0.89mm以上，中刻度线宽度 应在0.76mm以上，短刻度线宽度在0.64mm以 上。短刻度线宽度至少为刻度间距的25％。
假设最大视距为L(mm)时，各刻度线的最小尺寸可 由下列各式求出。

刻度盘上两个最小刻度标记（刻度线）间的距离和 刻度标记统称为刻度。认读速度和认读准确性与刻 度间距、刻度标记、刻度标数有关。
(1)刻度线间距
指两个最小刻度标记的间隔距离，它与人眼睛的分辩能力和距离 大小有关。仪表认读效率随刻度间距的增大而提高。在达到临界 值后，认读效率下降。临界间距一般在视角为10分（弧度）附近
综合性能
可靠性高 稳定性好 易于显示信号的变化趋向 易于判断信号值与额定值之差
显示速度较慢 易受冲击和振动的影响 环境因素影响较大 过载能力差 质量控制困难
局限性 发展趋势
提高精度与速度 采用模拟与数字混合型显示仪表
提高可靠性 采用智能化显示仪表
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人接受信息的特性



1）人的视觉水平运动比垂直运动快，且眼睛沿垂直方向运动比沿水 平方向运动容易引起疲劳。所以尽量采用水平式显示效率高差错率低。 2) 人们的视线习惯从左到右或从上到下运动，顺时针方向，所以各 种形式的显示仪表和多个仪表的排列顺序，一般应遵循这一特点进行 设计。 3)在偏离视觉中心相同情况下，人眼对左上角的观察效率优于右上角， 其次左下、右下。这是显示仪表板面合理布局的依据。 4）人对视野最佳范围内的目标，认读迅速而准确；对视野有效范围 内的目标，不易引起视觉疲劳、因此，重要的显示仪表应布置在最佳 视野范围内，而视野最大范围内不应布置显示仪表，或只布置不经常 认读的仪表。 5）在特殊条件下，人的视觉特性会发生变化。如在过分摇晃或振动 严重的情况下，人的视觉能力会受到损害，影响视觉显示信号的认读； 又如在缺氧的条件下，人的视觉机能减弱。所以，在设计时要考虑环 境对视觉机能的影响。

传统：主要是指生产过程中显示信息的各种仪表。 现代：显示器是指任何把信息由机器或环境传递给人的 媒介。 包括：各种工业仪表是显示器，各种交通符号是显示 器，各种警报也是显示器，日常生活中的报纸、电视、 收音机等都是显示器，产品的说明书也是显示器，都是 以不同方式把信息传递给人的。
按照接受感觉器官的不同：可分为视觉显示器、听觉 显示器和触觉显示器等。 其中以视觉显示器最为普遍。
表2 刻度标数进级法
数字递增方向的一般原则是：
①顺时针方向为增加；②从左向右的方向为增加；③从下向上的 方向为增加。


②数字式仪表。它是直接用数码来显示
有关参数或工作状态的显示装置。常用的 有数码显示屏、数字计数器、数码管及液 晶数码显示器等。其特点是简单、准确， 便于认读，不易产生视觉疲劳。

适用于需要计 数或读取数值 的信息显示， 如里程表、 电表等。
表5—1 显示仪表的功能特点
模拟显示仪表
比较项目
指针活动式 指针固定式 中：刻度移动时读数困难
差：未读出数值和刻度时，难 以确定变化方向和大小 中：调节运动方向不明显，指 针的变动难控制，快速调节时 不易读数 好：能读出精确数值，速度快、 差错少 差：必须读出数字，否则难以 得知变化的方向和大小
好：数字调节的监测结果精确，数 字调节与调节运动无直接关系，快 速调节时难以读数
①长刻度线高度 L／90mm L／5000mm ②中刻度线高度 L／125mm L／600mm ③短刻度线高度 L／200mm P L／50mm
④刻度线宽度
⑤短刻度线间距 ⑥长刻度线间距
汽车驾驶仪表距离 大约700mm ①长刻度线高度 L／90mm 700/90=8 ②中刻度线高度 ③短刻度线高度 ④刻度线宽度 L／125mm L／200mm 6.5 3.5

刻度盘的形状
◦ ◦ ◦ ◦ 开窗式 圆形（半圆形） 水平直线式 垂直直线式



仪表刻度盘的大小对仪表的认读速度和准确性有很 大影响，并直接影响认读效果。它与刻度盘上刻度 标记的数量和观察距离有密切关系。 当刻度盘的直径在25～35mm时，认读效果随直 径增大而提高；当刻度盘直径为35～70mm时， 认读效果趋于稳定；当刻度盘直径超过70mm时， 认读效果反而下降。直径小于17.5mm时，无错认 读速度大为下降。 在空间受限制时，为了保证仪表具有良好的可读性， 必须按刻度盘上的刻度标记的数量和观察距离来选 择刻度盘的最小直径。

人的信息传递能力
◦ 人的视觉通道信息的传递率一般在3～10比特/s之间

仪表显示与人的反应相协调
◦ 对于一般仪表的显示，口头读数时的反应比手动动作时的 反应（按开关）要快；对于不同空间位置的信号灯作定位 反应，则手动作反应（按下对应位置的按钮）比口头报告 方式要快；对于连续变化的信号作追踪反应（如汽车驾驶 员）以采用操纵杆和足蹬等连续操作为最佳。显示－反应 通道协调性好的系统，其操作效率高，人为差错率低。如： 显示仪表的指针运动方向与操纵器运动方向一致，可以减 少人对信息加工的复杂处理。
L／5000mm 0.14
⑤短刻度线间距
L／600mm
1.1 14
⑥长刻度线间距P L／50mm
(3)刻度标数进级和递增方向
刻度盘的数字进级方法和递增方向，对提高判读效率、减少误读 有重要作用。数字进级方法可参考美国海军研究结果，如表2所示。 一般应采用表中“优”的进级法，在不得已的情况下才使用“可”， 绝对禁止使用“差”的进级法。
（1）按仪表的功能分类
①读数用仪表。其刻度指示各种状态参数的具体数值，供操作者
读取数值之用。如高度表、时速表、煤气表等。 ②检查用仪表。使用时一般不是为了获取正确数值，而是检查仪
表的指示是否偏离正常位置，
当偏离时要及时调节。警戒用仪表也属于检查


③追踪用仪表。
追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一，目的是通

仪表显示的类型
◦ 按显示功能分类
读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表 调节用仪表
◦ 按显示形式分类
数字式显示仪表 模拟式显示仪表 屏幕式显示
仪表是一种应用最广的信息显示装置， 它在生产过程中起着重 要作用， 仪表显示的好坏直接影响工作效率。
1．仪表的种类
数字显示仪表
中：指针活动时读数困难 好：易判定指针位置，不需读 出数值和刻度就能迅速发现指 针的变动趋势 好：指针运动与调节活动有简 单而直接的关系，便于调节和 控制 好：能很快确定指针位置,并进 行监控，指针与调节监控制活 动关系最简单
中：占用面积大，照明可设在控制台 上，刻度的长短有限，尤其在使用多 指针显示时认读性差

(2)按照仪表指示方式分类
①指针刻度式仪表。它是用模拟量显示机器有关参数和状 态。其特点是显示的信息直观、形象，使人对模拟量在全量 程范围内所处的位置一目了然，并能明显显示出偏差量，特 别适合于监控作业。这类仪表又可分为指针运动式和指针固 定式两种，后者也称刻度移动式仪表。它在用于检查、追踪、 调节方面不如前者。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压 力表。
数量信息 质量信息 调节性能 监控性能 一般性能
中：指针无变化有利监控，但 指针与调节监控活动的关系不 明显 中：占用面积小，仪表需局部 照明，只在很小一段范围内认 读，认读性好
差：不便按变化的趋势进行监 控 好：占用面积小，照明面积也 是最小，表盘的大小只受字符 的限制
精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用 显示易跳动或失效 干扰因素多 需内附或外附电源 元件或焊件存在失效问题
过手动Βιβλιοθήκη Baidu制，使机器系统按照人所要求的动态过程或者按照客观
环境的某种动态过程去工作。如追踪和瞄准运动中的目标就是一 种追踪工作。追踪用仪表应当显示追踪的目标和实际状态与目标
之间的差距及变化趋势。

④调节用仪表。
主要用于指示操纵调节的量值，而不是指示机器系统的状态。 如收音机上的调频显示装置就是这类仪表。
伍德森建议：各刻度线的间距应在1.143mm以上。 在视距为750mm时，大体上相当于刻度间距1～2.5mm。所以 刻度间距最小尺寸一般在1～2.5之间选取。在观察时间很短（如 当采用放大镜时间距可取1/Xmm(X为放大倍数)
0.5～0.25s）的情况下，可选取2.3～3.8mm间距，而不宜过小。
(2)刻度线