1、第第3 3章章 人体感知与运动特征人体感知与运动特征主要内容主要内容 1.1.人在系统中的功能人在系统中的功能 3 3.听觉机能及其特征听觉机能及其特征 4 4.其他感觉机能及其特征其他感觉机能及其特征 5 5.人的信息处理系统人的信息处理系统 2 2.视觉机能及其特征视觉机能及其特征 6 6.运动系统的机能及其特征运动系统的机能及其特征 7 7.人的运动输出人的运动输出3 3.1.1 人在系统中的功能人在系统中的功能 把操作者作为把操作者作为人机系统中的一个人机系统中的一个“环节环节”来来研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统，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
2、、运动系统即感觉系统、神经系统、运动系统见图见图3-13-1。感知响应系统感知响应系统感知响应过程感知响应过程 图图3-1 3-1 人机系统示意图人机系统示意图3.1.2 3.1.2 人的感知与反应机能（感知响应）人的感知与反应机能（感知响应）反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成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，即感受器本环节，即感受器 传入神经元传入神经元 中间神经元中间神经元 传出神经元传出神经元 反应器。见反应器。见图图3-2（a）。）。反反射射弧弧一、神经系统的组成及其功能神
3、经系统神经系统中枢神经中枢神经周围神经周围神经脑：脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑小脑；大脑脊髓脊髓按解剖分按解剖分脑神经；脊神经脑神经；脊神经按功能分按功能分感觉（传入）神经感觉（传入）神经运动神经运动神经（传出）（传出）躯体运动神经躯体运动神经（支配骨骼肌）（支配骨骼肌）植物性神经植物性神经（支配内脏器官）（支配内脏器官）图图3-23-2反射弧和信息链反射弧和信息链返回返回神经系统的意义：v 1、神经系统是机体的主导系统：全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。在此过程中，首先是借助于感受
4、器官接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡。v 2、神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动来实现的。躯体感觉区躯体感觉区躯体运动区躯体运动区躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程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。形成信息链。见图见图3-23-2（b b）。）。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%80%）、）、听觉通道（
5、听觉通道（14%14%）和触觉和其他通道（）和触觉和其他通道（6%6%）。其适用场合）。其适用场合参阅参阅表表3-13-1。返回返回3.2 3.2 视觉机能及其特征视觉机能及其特征 视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感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，受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为其波长为380380780nm780nm，见图见图3-33-3。视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动组成。组成。见图见图3-4 3-4。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2121252
6、5mmmm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，见图图3-5 3-5。视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它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。们是接受信息的主要细胞。如表如表B1B1。图图3-3 3-3 全部电磁波中的光谱可见全部电磁波中的光谱可见返回返回图图3-43-4人的视觉系统人的视觉系统右视野右视野左视野左视野处理文字的能力较强处理文字的能力较强处理数字的能力较强处理数字的能力较强数字数字文字文字返回返回图图3-5 3-5 眼睛结构示意图眼睛结构示意图返回返回表B1 视网膜的视杆细胞和视锥细胞的不同性质视网膜的视杆细胞和视
7、锥细胞的不同性质返回返回 哺乳动物光感受器细胞模式图光感受器按其形状可分为两大类，即哺乳动物光感受器细胞模式图光感受器按其形状可分为两大类，即视杆细胞和视锥细胞。夜间活动的动物视杆细胞和视锥细胞。夜间活动的动物(如鼠如鼠)视网膜的光感受器以视杆视网膜的光感受器以视杆细胞为主，而昼间活动的动物细胞为主，而昼间活动的动物(如鸡、松鼠等如鸡、松鼠等)则以视锥细胞为主。但大则以视锥细胞为主。但大多数脊椎动物多数脊椎动物(包括人包括人)则两者兼而有之。视杆细胞在光线较暗时活动，则两者兼而有之。视杆细胞在光线较暗时活动，有较高的光敏度，但不能作精细的空间分辨，且不参与色觉。在较明有较高的光敏度，但不能作精
8、细的空间分辨，且不参与色觉。在较明亮的环境中以视锥细胞为主，它能提供色觉以及精细视觉。这是视觉亮的环境中以视锥细胞为主，它能提供色觉以及精细视觉。这是视觉二元理论的核心。在人的视网膜中，视锥细胞约有二元理论的核心。在人的视网膜中，视锥细胞约有600800万个，视万个，视杆细胞总数达杆细胞总数达1亿以上。它们似以镶嵌的形式分布在视网膜中；其分布亿以上。它们似以镶嵌的形式分布在视网膜中；其分布是不均匀的，在视网膜黄斑部位的中央凹区，几乎只有视锥细胞。这是不均匀的，在视网膜黄斑部位的中央凹区，几乎只有视锥细胞。这一区域有很高的空间分辨能力一区域有很高的空间分辨能力(视锐度，也叫视力视锐度，也叫视力)
9、。它还有良好的色。它还有良好的色觉，对于视觉最为重要。中央凹以外区域，两种细胞兼有，离中央凹觉，对于视觉最为重要。中央凹以外区域，两种细胞兼有，离中央凹越远视杆细胞越多，视锥细胞则越少。在视神经离开视网膜的部位越远视杆细胞越多，视锥细胞则越少。在视神经离开视网膜的部位(神经神经乳头乳头)，由于没有任何光感受器，便形成盲点。，由于没有任何光感受器，便形成盲点。3.2.3 3.2.3 视觉机能视觉机能 视角：视角：由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度由瞳孔中心到观察对象两端所张开的角度。（如图（如图3-53-5）=2arctg(D/2L)=2arctg(D/2L)视角；视角；DD被看物体上两端点的
10、直线距离；被看物体上两端点的直线距离；LL眼睛到被看物体的距离。眼睛到被看物体的距离。在工业设计中，视角是在工业设计中，视角是确定设计可视对象尺寸大确定设计可视对象尺寸大小的依据。小的依据。临界视角：临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。眼睛能分辨被看物体最近两点的视角。（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5m5m远处观看表中第十行远处观看表中第十行“E”E”字，字，若能分辨清楚，视力为若能分辨清楚，视力为1.01.0即视力正常，此时的临界视角即视力正常，此时的临界视角=1=1。）。）视力：视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以眼睛分辨物体细微结构能力
11、的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。临界视角的倒数来表示。视力视力=1/=1/能够分辨的最小物体的视角能够分辨的最小物体的视角视野视野：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围：眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,常常以角度来表示。以角度来表示。(静视野、注视视野、动视野静视野、注视视野、动视野 )动视野动视野:见图见图3-63-6。水平视野水平视野（单视野（单视野/双视野）双视野）:1.53.0 1.53.0特优视区；（物象落在黄斑上）特优视区；（物象落在黄斑上）10 10以内以内最优视区；最优视区；1020 1020瞬息视区；（能在很短的时间内看清瞬息视区；（能在很短的时间内看清
12、物体）物体）2030 2030有效视区；（需集中注意力看）有效视区；（需集中注意力看）其余其余：良好视区。：良好视区。垂直视野垂直视野:（如图（如图3-6）水平视线上下水平视线上下1.5 为特优视区；为特优视区；水平视线以下水平视线以下10为最优视区；为最优视区；水平视线以上水平视线以上10，以下，以下1030内为有效视区；内为有效视区；其余其余：良好视区。：良好视区。视距视距：指人在操作系统中正常的观察距离，：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几种工作视距推荐值参阅表表3-2。舒适视线舒适视线：直立：水平视线以下直立：水平视线以下1515度度；放松立：水平视线以下放松立：
13、水平视线以下3030度；度；放松坐：水平视线以下放松坐：水平视线以下4040度。度。一般应根据观察目一般应根据观察目标的大小和形状以标的大小和形状以及工作要求确定视及工作要求确定视距，普通操作的视距，普通操作的视距范围在距范围在3876cm之间，在之间，在56cm处最处最为适宜。为适宜。在垂直面内，标准视线为水在垂直面内，标准视线为水平视线，最大固定视野为平视线，最大固定视野为115115，标准视线上方，标准视线上方5050，下方下方7070，扩大的视野为，扩大的视野为150150，站立时的自然视线低，站立时的自然视线低于水平线于水平线1010，坐着时自然，坐着时自然视线低于水平视线视线低于水
14、平视线1515；人；人在很低松驰的状态中，站着在很低松驰的状态中，站着和坐着时的自然视线偏离标和坐着时的自然视线偏离标准视线分别是准视线分别是3030和和3838。因此，人在轻松的时刻观看因此，人在轻松的时刻观看展览时，展示物的位置在低展览时，展示物的位置在低于标准视线于标准视线3030的区域里。的区域里。图图3-6 3-6 人的垂直视野人的垂直视野返回返回返回返回任务要求举例视距离（眼至视觉对象）单位：cmcm固定视野直径单位：cmcm备注最精细的工作安装最小部件安装最小部件（表、电子元件（表、电子元件）12252040完全坐着，部分地依靠视觉辅助手段（小型放大镜、显微镜）精细工作安装收音机
15、、电视机25354060坐着或站着中等粗活在印刷机、钻井机床旁工作50以下至80坐或站粗活包装、粗磨5015030250多为站着远看黑板、开汽车150以上250坐或站 图图3-6 3-6 人的水平视野人的水平视野返回返回在水平面内最大在水平面内最大固 定 双 眼 视 野 为固 定 双 眼 视 野 为180180，扩大的视野，扩大的视野为为190190，在标准视，在标准视线 左 右 各线 左 右 各 1 01 0 2020视野内可以辨视野内可以辨别字。在标准视线别字。在标准视线左右各左右各5 53030视视野内可以辨别字母，野内可以辨别字母，在 标 准 视 线 右在 标 准 视 线 右30306
16、060范围是范围是颜色视野，人最敏颜色视野，人最敏锐的视力是在标准锐的视力是在标准视线两侧各视线两侧各1010的的视野内。视野内。中央视觉（明视觉）中央视觉（明视觉）视维细胞（感色能力强、视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物体）。能清晰分辨物体）。周围视觉（暗视觉）周围视觉（暗视觉）视杆细胞（观察空间范围视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物体）。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、
17、船驾驶员生影响，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时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小1010以内者称为工业盲。以内者称为工业盲。双眼视物双眼视物：视野范围较大；具有分辨物体深浅、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。远近等相对位置的能力；能形成立体视觉。色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。(见图见图3-73-7)人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化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。的过程，有暗适
18、应和明适应两种。见见图图3-8 根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明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，而且会引起错误繁明暗调节，不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。操作。物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光。v 目标与背景有一定的对比度时，目标与背景有一定的对比度时，人眼才能看清其形状。这种对人眼才能看清其形状。这种对比可以用颜色（背景与物体具比可以用颜色（背景与物体具有不同的颜色），也可
19、以用亮有不同的颜色），也可以用亮度（背景与物体在亮度上有一度（背景与物体在亮度上有一定的差别）。定的差别）。v 人眼刚刚能看辨别到物体时，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度；临界对比的倒数称为对比感度。感度。boppppLLLLLCpcCS1式中式中：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v对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适对比感度与照度、物体尺寸、视距、和眼的适应情况等因素
20、有关。在理想情况下，视力好的人，应情况等因素有关。在理想情况下，视力好的人，其临界对比度约为其临界对比度约为0.010.01，也就是其对比感度达到，也就是其对比感度达到100100。图图3-7 3-7 人的色视野人的色视野眼睛的色视野眼睛的色视野返回返回图图3-8 3-8 明适应与暗适应明适应与暗适应返回返回v1.1.疲劳程度：水平优于垂直。疲劳程度：水平优于垂直。v2.2.视线变化习惯：左视线变化习惯：左右，上右，上下，顺时针。下，顺时针。v3.3.准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。v4.4.观察情况的优先性观察情况的优先性：左上：左上右上右上左下左下右
21、下视区右下视区,仪表的布置必须考虑这一点。仪表的布置必须考虑这一点。v5.5.设计依据：以双眼视野为设计依据。设计依据：以双眼视野为设计依据。v6.6.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。3.2.4 3.2.4 视觉特征视觉特征v7.7.颜色的易辨认顺序：颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白红、绿、黄、白；v颜色相配时的易辨认顺序：颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字、白底红字蓝底白字、白底黑字、白底红字。v8 8、物体的颜色在有色光源的照射下会产生变化，、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
22、线的颜色之间的关显现的颜色与物体本色，照射光线的颜色之间的关系有一定规律性。系有一定规律性。如表如表B2B2。v9 9、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的情、眼睛在直视方向的最小分辨角和分辨颜色的情况。况。如表如表B3B3。v1010、视觉损伤、视觉损伤 v1111、视觉疲劳、视觉疲劳右上限右上限左上限左上限左下限左下限右下限右下限返回返回表表B2 B2 显现的颜色与物体本色、照射光的颜色之间的关系显现的颜色与物体本色、照射光的颜色之间的关系 返回返回返回返回1 1、光通量、光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量，称为光通量，用符号的
23、能量，称为光通量，用符号表示，单位为流表示，单位为流明（明（lmlm）。）。光通量是光源的一个重要参数，是照光通量是光源的一个重要参数，是照明设计的必备数据。明设计的必备数据。当波长为当波长为555555nmnm的黄、绿光的辐射功率为的黄、绿光的辐射功率为1 1W W时，时，人眼感觉量为人眼感觉量为680680lmlm，所以所以1 1lmlm就相当于波长为就相当于波长为555555nmnm的单色光辐射功率为（的单色光辐射功率为（1/6801/680）W W时的光通量。时的光通量。1 1光瓦光瓦=680=680lmlm照明的基本概念照明的基本概念 2 2、发光强度、发光强度 光源在空间某一特定方
24、向上单位立体角内光源在空间某一特定方向上单位立体角内（每球面度）辐射的光通量空间刻度，称为光源（每球面度）辐射的光通量空间刻度，称为光源在该方向上的发光强度（简称光强），用符号在该方向上的发光强度（简称光强），用符号I I表示，单位为坎德拉（表示，单位为坎德拉（cdcd）。）。其计算公式为：其计算公式为：I I=/式中：式中：球面所对应的立体角（球面所对应的立体角（srsr:立体弧度）立体弧度）在在立体角内所辐射的光通量（立体角内所辐射的光通量（lmlm）I I表示光通量在空间各个方向上的分布情表示光通量在空间各个方向上的分布情况。况。3 3、照度、照度 照度是用来表示被照面（点）上光的强弱。
25、投照度是用来表示被照面（点）上光的强弱。投射到被照面上的光通量与被照面的面积之比称为该射到被照面上的光通量与被照面的面积之比称为该面的照度，用符号面的照度，用符号E E表示。定义式为：表示。定义式为：E=/SE=/S 式中：式中：被照面上接受的光通量被照面上接受的光通量(lm)lm)S S被照面的面积被照面的面积(m m2 2)，与光线垂直。，与光线垂直。照度的单位为勒克斯照度的单位为勒克斯(lx),lx),表示表示1 1流明的光通量流明的光通量均匀分布在均匀分布在1 1平方米的被照面上，即：平方米的被照面上，即：1(1(lx)=1(lm)/mlx)=1(lm)/m2 2 4 4、亮度、亮度
26、发光体在视线方向单位投影面上的发光强度发光体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该物体表面的亮度，用符号称为该物体表面的亮度，用符号L L来表示，表达来表示，表达式为：式为：L=L=I I/Scos/Scos 式中式中 I I-发光体在视线方向上的光强发光体在视线方向上的光强(cdcd)；ScosScos-发光体在视线方向上的投影面发光体在视线方向上的投影面积积m2m2；-视线方向与发光面法线（垂线）的视线方向与发光面法线（垂线）的夹角。夹角。L L的单位为坎德拉每平方米（的单位为坎德拉每平方米（cd/m2cd/m2）听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，听觉的适宜刺激是声音，声音的声
27、源是振动的物体，人的听感范围：人的听感范围：20202000020000HzHz。感受性最高的频率范感受性最高的频率范围围:1000100040004000HzHz 起主要作用的部位：内耳耳蜗起主要作用的部位：内耳耳蜗 起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见见图图3-9。3.3 3.3 听觉机能及其特征听觉机能及其特征图图3-9 3-9（a a）人耳的基本结构人耳的基本结构 （b b）耳蜗耳蜗3.3.3 3.3.3 听觉的物理特性听觉的物理特性v（声音：音调、强度、音色）（声音：音调、强度、音色）v人耳能听闻的频率比为人耳能听闻的频率比为
28、f fminmin/fmaxfmax=1=1：10001000；v频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图见图3-103-10；v听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。重要的。图图3-103-10听力损失曲线听力损失曲线返回返回v 听觉声强的动态范围听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强正好可忍受的声强/正好正好能听见的声强能听见的声强v（1 1）听阈）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力：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种频率的正弦式纯音正常的人刚刚能听到给定各种
29、频率的正弦式纯音的最低声强的最低声强I Iminmin。图图3-113-11 a a、在在800-1500800-1500HzHz频率范围内，听阈无明显变化；频率范围内，听阈无明显变化；b b、低于低于800800HzHz，可听声音的强度随着频率的降低可听声音的强度随着频率的降低而明显增大；而明显增大；c c、在在3000-40003000-4000HzHz之间，听觉灵敏度最高；之间，听觉灵敏度最高；d d、超过超过60006000HzHz时，灵敏度再次下降。时，灵敏度再次下降。v（2 2）痛阈痛阈：对于感受给定各种频率的正弦式纯音，：对于感受给定各种频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强
30、开始产生疼痛感的极限声强I Imaxmax。（1 1）与（与（2 2）都与频率有关系，是在某一频率下的）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。听阈值或痛阈值。v（3 3）听觉范围）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区区,见图见图3-113-11。标准灵敏度：标准灵敏度：f=1000Hzf=1000Hz，I I0 0=I Iminmin=10=10-12-12 W/m W/m2 2图图3-113-11听阈、痛阈与听觉区域听阈、痛阈与听觉区域返回返回（1 1）时差时差：t=t=声音到两耳的时间差。人耳可声音到两耳的时间差。人耳可觉察到的声音信号入射的
31、最小偏角为觉察到的声音信号入射的最小偏角为3 3，t t=30=30usus。（2 2）由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改）由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。变。（3 3）人耳对不同频率、来自不同方向的声音的）人耳对不同频率、来自不同方向的声音的感受能力不同。感受能力不同。见图见图3-123-12。v掩蔽掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。v掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。蔽作用而提高的效应。图图3-12 3-12 听觉的方向敏感度听觉的方向敏感度返回返回自学内容自学内容 9.2
32、人与热环境人与热环境(教材教材)3.4 3.4 其他感觉机能及其特征其他感觉机能及其特征 肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外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。界刺激，形成多种感觉。触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受物体压力触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉。或触及物体时，所产生的一种感觉。(1)(1)触觉的敏感性：触觉的敏感性：图图3-133-13 (2)(2)触觉的定位能力：触觉的定位能力：图图3-143-14(3)(3)两点阈限两点阈限 v 高温作业高温作业：高于：高于2525度度v GB4200-1997 G
33、B4200-1997 高温作业分级高温作业分级v GB953-1989 GB953-1989 高温作业允许持续接触时间限高温作业允许持续接触时间限制制v低温作业低温作业：低于：低于5 5度；冷水作业：水温低于度；冷水作业：水温低于1212度度vGB/T14439-93GB/T14439-93冷水作业分级冷水作业分级vGB/T14440-93GB/T14440-93低温作业分级低温作业分级返回返回返回返回冷水作业分级冷水作业分级返回返回返回返回 本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受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。身体和四肢所在位置的信息。：人对自
34、己头部位置的各种变化及身体平衡状态的：人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。感觉。影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、不常有的姿势等。迫、不常有的姿势等。：人对自己身体各部位的位置及其：人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种感觉。运动觉涉及人体的每一运动状态的一种感觉。运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。节。图图3-13 3-13 男性身体各部分的触觉敏感性男性身体各
35、部分的触觉敏感性返回返回图图3-14 3-14 男性身体各部位刺激点定位的能力男性身体各部位刺激点定位的能力返回返回1 1、神经系统的组成及其功能、神经系统的组成及其功能 见见73732 2、研究神经系统的意义、研究神经系统的意义 见见74743.5 3.5 神经系统机能及其特征神经系统机能及其特征神经系统神经系统中枢神经中枢神经周围神经周围神经脑：脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑小脑；大脑脊髓脊髓按解剖分按解剖分脑神经；脊神经脑神经；脊神经按功能分按功能分感觉（传入）神经感觉（传入）神经运动神经运动神经（传出）（传出）躯体运动神经躯体运动神经（支配骨骼肌）（支配
36、骨骼肌）植物性神经植物性神经（支配内脏器官）（支配内脏器官）返回返回a a、神经系统是机体的主导系统：神经系统是机体的主导系统：全身各器官、系统均全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相在神经系统的统一控制和调节下，互相影响、互相协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对协调，保证机体的整体统一及其与外界环境的相对平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体平衡。在此过程中，首先是借助于感受器官接受体内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经内外环境的各种信息，通过脑和脊髓各级中枢神经的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统的活的整合，最后经周围神经控制和调节各个系统
37、的活动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调动，从而使机体得以反应多变的外环境，同时也调节着机体内环境的平衡。节着机体内环境的平衡。神经系统的功能神经系统的功能b b、神经系统是心理现象的物质基础：神经系统是心理现象的物质基础：从心理学角度看，从心理学角度看，人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动人的一切心理和意识活动也是通过神经系统的活动来实现的。来实现的。3.5.2 3.5.2 大脑皮质功能定位大脑皮质功能定位1.1.躯体感觉区躯体感觉区 见图见图3-163-16（a a）2.2.躯体运动区躯体运动区 见图见图3-163-16（b b）3.3.其他功能区其他功能区躯体感觉区躯体感
38、觉区躯体运动区躯体运动区图图3-16 3-16 躯体感觉区和运动区躯体感觉区和运动区 人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比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和处理过程，可以把人视为一个单通为一种信息传和处理过程，可以把人视为一个单通道的有限容量的信息处理系统。道的有限容量的信息处理系统。见图见图3-173-17。感觉感觉 信号处理信号处理 反应反应 输入输入 系统系统 输出输出 3.6 3.6 人的信息处理系统人的信息处理系统 图图3-17 3-17 人的信息处理系统人的信息处理系统返回返回 信息信息：客观世界的所有事物通过物质载体所发出的一：客观世界的所有事物通过物
39、质载体所发出的一切传递与交换的知识内容。切传递与交换的知识内容。v 信息信息 知识内容知识内容v 信息可以严格定量，信息可以严格定量，bitbit（位）为最小单位，位）为最小单位，bytebyte（字节）为基本单位。字节）为基本单位。信息量的计算：信息量的计算：v 若某信号源含有若某信号源含有n n种状态（种状态（n n种信息），每种信息种信息），每种信息（状态）出现的概率为（状态）出现的概率为P Pi i，则其中一种信息的信息量：则其中一种信息的信息量：v 该信号源的平均信息量为每种信息的信息量的数学该信号源的平均信息量为每种信息的信息量的数学期望（加权平均值）：期望（加权平均值）：iipp
40、iH212loglogipinipH21logv 若若n=2n=2，两种信息用二进制编码两种信息用二进制编码“0”“0”、“1”“1”表示，若出现表示，若出现“0”“0”的概率是的概率是P P，出现出现“1”“1”的的概率是概率是1-1-P P，则该信息量可由下式计算：则该信息量可由下式计算：v H=-PlogH=-Plog2 2P-(1-P)logP-(1-P)log2 2(1-P)(1-P)；注：当注：当P=1/2P=1/2时，则时，则 H=-log H=-log2 2(1/2)=log(1/2)=log2 22=1bit2=1bit v 若信号源若信号源S S中有中有n n个相互独立的不
41、同信号，某个个相互独立的不同信号，某个信号信号i i出现的概率为出现的概率为P Pi i,且且P Pi i之和为之和为1 1，i i信号应出信号应出现现nPnPi i次，则所有信号的平均信息量为：次，则所有信号的平均信息量为：vH=H=（-nP-nP1 1loglog2 2P P1 1-nP-nP2 2loglog2 2P P2 2-nP-nPn nloglog2 2P Pn n）/n/n =-P =-Pi iloglog2 2P Pi i(i=1n)(i=1n)v 显然，当显然，当P Pi i=1/n=1/n时时,H H达到最大达到最大 H Hmaxmax=(1/n)=(1/n)loglog
42、2 2n=logn=log2 2n n 人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。RT=RT=a+bHa+bHT T （H HT T为信息量）为信息量）C=H/T C=H/T 其中：其中：CC信息传输速率；信息传输速率；H H传输的信息量；传输的信息量；T T传输的时间传输的时间 人的感觉通道的信息传输速率。见人的感觉通道的信息传输速率。见图图3-183-18v 刺激信号的维数增多，刺激信号的维数增多，C C。v C-C-反映人的感觉通道传输信息的客观能力反映人的感觉通道传输信息的客观能力。3.6.3 3.6.3 感觉的信息处理感觉的信息处理 A A、刺激的维
43、数刺激的维数 B B、刺激的速率与负荷刺激的速率与负荷 C C、背景噪音背景噪音 D D、分时输入与处理分时输入与处理 E E、剩余感觉通道的利用剩余感觉通道的利用 F F、刺激与响应之间的协调性刺激与响应之间的协调性 G G、感觉通道的选择感觉通道的选择 H H、人的生理和心理状态人的生理和心理状态 I I、人的技术熟练程度人的技术熟练程度 图图3-18 3-18 人的感觉通道信息传输速率人的感觉通道信息传输速率 采样间隔取决于刺激的频率。采样间隔取决于刺激的频率。若刺激的变化频率为若刺激的变化频率为F F，则则T=1/2FT=1/2F，由此可见，采样由此可见，采样频率降低，则采样周期延长。
44、频率降低，则采样周期延长。辨认工作辨认工作数码、字母、斜线数码、字母、斜线 搜索定位搜索定位颜色、数码、形状颜色、数码、形状 计数工作计数工作数码、颜色、形状数码、颜色、形状 比较或验证比较或验证各方法几乎没有区别各方法几乎没有区别 编码方式的优劣参阅表编码方式的优劣参阅表3-43-4。3.6.4 3.6.4 中枢信息处理中枢信息处理 人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器官接受的人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器官接受的信息量的很小一部分信息量的很小一部分,如表如表B4B4.大脑中枢信息处理过程中大脑中枢信息处理过程中记忆机制具有特殊的意义。记忆机制具有特殊的意义。记忆是各种信息处理活动的基
45、础，一般分为三种形式：记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为三种形式：v1.1.感觉信息储存（瞬时记忆、感觉记忆、感觉登记）感觉信息储存（瞬时记忆、感觉记忆、感觉登记）v2.2.短时记忆（操作记忆）：保持时间在短时记忆（操作记忆）：保持时间在1 1minmin以内的记以内的记忆。忆。v3.3.长时记忆：记忆曲线。见长时记忆：记忆曲线。见图图3-193-19 信息流在传递过程各阶段的最大信息流量信息流在传递过程各阶段的最大信息流量返回返回 返回返回3.7 3.7 运动系统的机能及其特征运动系统的机能及其特征v 骨骨运动的杠杆运动的杠杆v 关节关节运动的枢纽运动的枢纽v 肌肉肌肉运动的动力运动的动
46、力3.7.1 3.7.1 骨的功能和骨杠杆骨的功能和骨杠杆 （1 1）支撑人体）支撑人体 （2 2）保护内脏）保护内脏 （3 3）运动的杠杆）运动的杠杆 （4 4）造血）造血 （5 5）储备矿物盐：主要是磷）储备矿物盐：主要是磷 和钙等。和钙等。根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）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：见图三者不同的位置分布，分为：见图3-203-20（1 1）平衡杠杆）平衡杠杆 （2 2）省力杠杆）省力杠杆（3 3）速度杠杆：用力大，但运动速度快）速度杠杆：用力大，但运动速度快v 由等功原理，得之于力则失之于幅度由等功原理，得之于力则失之于幅度
47、，反之亦反之亦然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的。矛盾的。图图3-20 3-20 人体骨杠杆人体骨杠杆 关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时，关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，参阅表节必然处在一定的舒适调节范围内，参阅表3-53-5。10.下摆、上摆下摆、上摆 重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围 人体各部分的活动范围人体各部分的活动范围3.7.3 3.7.3 肢体的出力范围肢体的出力范围：肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肉的力量来自肌肉收缩，肌
48、肉收缩时产生的力称为肌肉力。肌肉收缩时产生的力称为肌肉力。人的人的一条肌纤维所发挥的力量约为一条肌纤维所发挥的力量约为0.010.010.020.02N N，肌力是多条肌纤维的收缩力总肌力是多条肌纤维的收缩力总和。人体肌肉的生理特征。和。人体肌肉的生理特征。见见表表3-63-6：在作业中，为了达到操作在作业中，为了达到操作效果，操作者有关部位（手、脚、躯干效果，操作者有关部位（手、脚、躯干等）所施出的一定大小的力。等）所施出的一定大小的力。v 决定因素：肌力、施力的姿势、部位、决定因素：肌力、施力的姿势、部位、方式和方向。方式和方向。表表3 36 6 身体主要部位肌肉所产生的力（单位：身体主要
49、部位肌肉所产生的力（单位：N N，20203030岁）岁）返回返回结论：女性的肌力比男性底结论：女性的肌力比男性底20%30%，右手比左手强，右手比左手强 10%，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强 6%7%。v（）（）在直立姿势下弯臂时，不同角度时的力量分在直立姿势下弯臂时，不同角度时的力量分布；如布；如图图3-213-21和图和图T2T2v（）（）在直立姿势下臂伸直时，不同角度位置上拉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；如图力和推力的分布；如图3-223-22v（）（）在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和在坐姿下手臂在不同角度
50、和方向上的推力和拉力；如图拉力；如图T1T1，如表，如表3-73-7v（）（）坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。坐姿时，下肢不同位置上的蹬力大小。如图如图323(323(a)a)和和3-23(3-23(b)b)v注注:肢体所施力量的大小，与持续时间有关肢体所施力量的大小，与持续时间有关.如图如图T3T3和图和图T4T4图3-21 立姿弯臂时的力量分布立姿弯臂时的力量分布180图图T2T2返回返回 拉力拉力推力推力返回返回返回返回 手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：N N）返回返回图图3-23 3-23 不同体位下的蹬力不同体位下的蹬力返回返
