仪表显示设计

5.6 10.2 19.8 39.9 66.8
中刻度线长度 （mm） 4.1 7.1 14.2 28.4 47.5
短刻度线长度 （mm） 2.3 4.3 8.6 17.3 28.7
500 500～900 900～1800 1800～3600 3600～6000
刻度线间距
仪表的最小刻度表示量表所需的最小单位， 如需读到“秒”，刻度上显示的最小单位 为秒，秒以下的刻度应略去。 实验得出：仪表的读数随刻度间距的增大 而增大。 间距临界值：通常在视角为10’附近，在视 距为750时，间距相约取1-2.5，同时与观 察时间越短，间距越大，当观察时间为 0.5-0.25秒时，取2.3-3.8为佳。
刻度线长度
刻度线长度选择是否合适，对识读准确性关系很大，同时 受照明条件和视距的限制，当视距L一定时， 长刻度线的长度＝Ｌ/90 短刻度线的长度＝L/200 中刻度线的长度=L/125 刻度线间距＝L/600 参考下表选取刻度线
刻度线长度与视距关系
视 距（mm）
长刻度线长度 （mm）
观察时间（秒） 0.82 0.72 0.75
平均反应时间（秒）
读错率 6 4 12
0.76 0.72 0.75
刻度设计－－刻度大小、刻度线的类型、刻度线的宽度和长短
1、刻度大小 根据人眼的最小分辨能力和刻度盘 的材料来确定。 刻度的最小值一般在1～2.5mm， 必要时取４－８； 人眼直接读刻度时，刻度的最小尺 寸不小于0.6－1mm之间。 采用放大镜读数时：刻度大小为１、 Ｘ（Ｘ为放大倍数）。 钢和铝的最小材料为１，黄铜和锌 白铜为０.５
监控性能一般性能综合性能来自局限性发展趋势
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
3 按显示功能分类
按仪表的显示功能可分为读数用仪表、检查用仪表、警戒用仪表、追 踪用仪表和调节用仪表。 • 读数用仪表 用具体数值显示机器的有关参数和状态。如汽车的时速 表，飞机上的高度表，能提供准确测量值、计量值和变化值，宜采用开窗 试、圆形试数字仪表。 • 检查用仪表 用以显示系统状态参数偏离正常值的情况。一般无需读 出其确切数值，常采用指针运动而刻度不动。 • 警戒用仪表 用以显示机器是处于正常区、警戒区还是危险区。在显 示器上可用不同颜色或不同图形符号将警戒区、危险区与正常区明显区别 开来。如用绿、黄、红三种不同的颜色分别表示正常区、警戒区、危险区 。为避免照明条件对分辨颜色的影响，分区标志则可采用图形符号，如图 3—2所示。 • 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，它 根据显示器所提供的信息，进行追踪操纵，以便使机器按照所要求的动态 过程工作。因此，这类显示器必须显示实际状态与需要达到的状态之间的 差距及其变化趋势。宜选择直线形仪表或指针运动的圆形仪表。若条件可 能，选用荧光屏显示更为理想，其目的是通过人的操作，使系统按人的要 求动态过程去工作。 • 调节用仪表 只用以显示操纵器调节的值，而不显示机器系统运行的 动态过程。一般采用指针运动式或刻度盘运动式均可，但最好采用由操纵 者直接控制指针刻度盘运动的结构形式。
表3—3
圆形刻度盘观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系
刻度盘的最小允许直径（mm）
刻度标记的数量
观察距离500 mm时 38 50 70 100 150 200 300 25.4 25.4 25.4 36.4 54.4 72.8 109.0 观察距离900 mm时 25.4 32.5 45.5 64.3 98.0 129.6 196.0
表示当视距为710毫米时，普通刻度标记的三种刻度线间 的最小尺寸关系。
3、刻读方向
刻读方向是指刻度盘上刻度值递增顺序和认读方向。其设计必须遵 循视觉运动规律，而形式可依刻度盘的不同而不同：一般情况是，水平 直线型从左到右，竖直直线型从下到上，圆形顺时针方向安排刻度。
数字累进法
单位值 一个刻度所代表的被测值。 人最容易谳取自然增加数，累进方法对提高判读效率，减少 误差很重要，不同的累进方法的优劣如下：
五种显示器读数准确度比较 显示器类型 开窗式 圆形 半圆形 水平直线形 垂直直线形
最大可见度盘尺寸（cm）
读数错误率（%） 0.5 10.9 16.6 27.5 35.5
4.23 5.40 11.0 18.0 18.0
仪 表 刻 度 盘
—— 仪 表 形 式 与 误 读 率
二、刻度盘的大小
刻度盘尺寸增大时，刻度、刻度线和指针、字符均可增大可提高 清晰度。标记数量增加，最小直径也增大。 刻度盘直径过小，刻度标记过于密集，信息过于集中，不利于认读。 表尺寸过大，视力分散，扫描路线过长，视敏度下降。
２、刻度线的类型
刻度线一般有三级： 长刻度线、中刻度线和 短刻度线（如a,b所示）， 三者之间有明显的区别。
单刻度线、双刻度 线、递增式刻度线 递增式刻度线开锅 牲可以减少误读误 差
刻度线的宽度
刻度线宽度占刻度间距的5～15%，10%左右识读误 差最小，普通刻度线宽通常取为0.1±0.02毫米， 远距离观察时，可取为0.6～0.8毫米，高精度装置 时，可取为 0.0015～0.11毫米。 动态刻度盘或者瞬间观察的刻度，采用宽线刻度线： 为满足人观察时最佳视角，线宽采用２倍的线间 距，同时增加刻度标记与的对比度。
刻度盘的设计
实验表明开窗式读范围小，视线集中，眼睛扫描路线短，误读率 低，因此优于其他四种形式。圆形式和半圆形式的误读率虽高于开 窗式，但它给出长期以来人们观察仪表所形成的习惯，因此，圆形 式和半圆形式优于直线式。由于眼睛的运动规律是水平运动比垂直 运动速度快准确度高，故水平直线式又优于垂直直线式。列出了五 种显示器读数准确度的比较，可以为仪表设计和选择时作为重要的 参考依据。
优 1 2 3 4 5
5 10 15 20 25
10 20 30 40 50 50 100 150 200 250
100 200 300 400 500 600
良 2 4 6 8 10
20 40 60 80 100
200 400 600 800 1000
差 3 6 9 12 4 8 12 16 1.25 2.5 5 7.5 15 30 45 600 12 180
仪表的形式：开窗式、圆形式和半圆 式、直线式（水平直线式、垂直直线 式
仪表设计
仪表的分类： 开窗式 特点：显露刻度少，识读范围小，视线集中，眼睛移动路 线短，误读率低。 设计要求: 观察口至少可以看到相邻两个有刻有数字的刻 度线，否则会引起混淆； 圆形和半圆形：眼睛对这两个形状扫描路线短，视线较集 中，误读准确，优于直线形； 直线形 水平优于竖直。
仪表显示设计的一般原则 1、准确性原则 读数的准确性可通过类型、大小、形状、 颜色匹配、刻度、标记等设计来解决。 2、简单性原则 显示格式应简单明了，显示意义应明确 易懂、以利于使用者正确理解。尽量直接表达信息，减少 编码，符合使用目的，不使用不利于读数的装饰。 3、一致性原则 使指针运动方向与机器本身或控制器的 运动方向一致，全球尽量信息编码尽量标准化。 4、排列原则 最常用的和最主要的显示器尽量排列在视 野中心3度范围内；显示器很多时要按功能分区，区与区 之间应有明显的区；显示器尽量靠近，以缩小视野范围， 水平排列范围比垂直方向大，形成椭圆形的大型仪表盘， 排列上应该符合人的视觉特征，在光线暗的地方必须设合 适的照明设备。
3.1仪表显示的一般概念
一、仪表显示的种类
仪表是信息显示器中应用极为普遍的一种显示器，按其认读特征分为 两大类：数字式显示器和模拟显示器。 1. 数字式显示器：是直接用数数码显示信息：如各种数字显示屏，机械和 电子的数字记数器等，这类型显示器的特点是：认读过程简单，认读速 度快，显示简单、直接、精确、、准确。且不易产生视觉疲劳等优点, 适用于读数或读取数值的作业。 2. 模拟式显示器：是用标定在刻度上的指针来显示信息的，如手表，电流 表，压力表等，其特点是：连续、直观的反映信息变化趋势，使人对模 拟值在全量程范围内所处的位置一目了然。
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
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
质量信息
调节性能
中：调节运动方向不明显，批 示的变动难控制，快速调节时 不易读数 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
刻度、刻度线与单位值的关系
1、最小刻度不标数，最大的刻度必及标数； 2、指针运动式仪表、标示的数字应当呈竖直状；对表盘运动的仪表数字 则应沿经向布置； 3、为了避免指针对标数的遮挡，在条件允许时，数字应放在刻度标记的 外侧，若条件不允许才放在刻度标记的内侧，但刻度线间距应适当增大。 4、指针在表盘外侧的仪表，数字应一律设置在刻度的内侧； 5、开窗式仪表窗口的大小至少应当足以显示被指示的数字及其前后两侧 的两个数字。以便看清指示运动的方向和趋势； 6、对于圆形仪表，不论仪表刻度盘运动还是指针运动刻度标数的顺序应 按顺时针方向依次增大，0位常设置在时钟的12点位置，以符合人的认读 习惯。 7、刻度盘上标数应尽量取整数，避免采用小数或分数，更要避免需要挽 算后才能读出的标数。 8、每一刻度线最好为被测量的一个单位值或2个、5个单位值或1、2、 5×10n倍（n为整数）个单位值。 9、对扇形仪表可使用刻度标记长度随数字增大而渐加长的递增式刻度线
1. 2. 3. 4. 5.
仪表显示的一般概念 指针式显示器的设计 数字显示设计 信号显示设计 荧光屏显示设计
6.
7.
听觉传示装置设计
图形符号设计
产品的信息显示设计，必须符 合人的感觉通道的传输特点， 以保证人能够迅速而准确地获 得这些信息。显示器设计除要 完整、准确反映产品的状况外， 还应适合人的感觉器官生理特 征，使人与显示器能够充分协 调，既要考虑显示器的形状、 位置、色彩、环境等因素，还 要考虑到人的生理、心理、社 会等因素。 人接受信息的主要感觉通 道分别是视觉、听觉、肤觉。 依据人的感觉特征来分；显示 方式也分为三种：视觉显示、 听觉显示和肤觉显示。由于人 的大部分信息来源依赖于视觉， 因此，视觉显示应用最为广泛。