安全人机系统中的显示标准装置

1、安全人机系统中的显示标准装置 1 安全人机工程学 第四章第四章 安全人机系统中的显示装置安全人机系统中的显示装置 安全人机系统中的显示标准装置 2 4 安全人机系统中的显示装置安全人机系统中的显示装置 第一节 显示器的类型与功能（2学时） 一、视觉显示器的类型 二、视觉显示器的功能 三、其他显示器 第二节 显示方式的选择 （2学时） 一、显示方式的选择方法与原则 二、定量显示方式的选择 三、定性显示方式的选择 第三节 显示器的设计 （2学时） 一、指针式仪表设计 二、数字式仪表设计 三、信号器设计 四、显示器的布局 上机：钟表设计（2学时） 安全人机系统中的显示标准装置 3 u信息传递质量的优

2、劣直接影响到工作效率信息传递质量的优劣直接影响到工作效率 和生产的安全性。和生产的安全性。 u人与显示装置间达到充分协调。人与显示装置间达到充分协调。 u形状、大小、颜色、分度、标记、空间布形状、大小、颜色、分度、标记、空间布 置、强度、亮度、响度、频率、照明、背置、强度、亮度、响度、频率、照明、背 景、环境、距离等多种因素。景、环境、距离等多种因素。 4 安全人机系统中的显示装置安全人机系统中的显示装置 安全人机系统中的显示标准装置 4 4.1 显示器的类型与功能显示器的类型与功能 一、视觉显示器的类型一、视觉显示器的类型 数字显示、模拟显示数字显示、模拟显示 u数字显示：数字显示： 数码显

3、示，对单一数字或符数码显示，对单一数字或符 号辨认识别。号辨认识别。 u有机械式、数码管式、液晶有机械式、数码管式、液晶 式和屏幕式。如计算器、电式和屏幕式。如计算器、电 子表及列车运行的时间显示子表及列车运行的时间显示 屏幕等。屏幕等。 u优点：简单、直观、认读速优点：简单、直观、认读速 度快、准确性高度快、准确性高 u缺点：反映不了偏差量。对缺点：反映不了偏差量。对 有些专门测量内容，用数字有些专门测量内容，用数字 显示目前还办不到。显示目前还办不到。 安全人机系统中的显示标准装置 5 4.1 显示器的类型与功能显示器的类型与功能 一、视觉显示器的类型一、视觉显示器的类型 u模拟显示：模拟

4、显示： 刻度和指针显示。其认读刻度和指针显示。其认读 过程首先要确定指针与刻过程首先要确定指针与刻 度盘的相对位置，然后读度盘的相对位置，然后读 出指针所指的刻度值。出指针所指的刻度值。 u指针式指示器和指针式仪指针式指示器和指针式仪 表，如汽车上的油量表、表，如汽车上的油量表、 气瓶上的压力表等。气瓶上的压力表等。 u优点：形象化的启示，优点：形象化的启示， 一一 目了然，目了然， 反映了偏差量和反映了偏差量和 偏差方向。偏差方向。 u缺点：认读误差缺点：认读误差 安全人机系统中的显示标准装置 6 4.1 显示器的类型与功能显示器的类型与功能 二、视觉显示器的功能二、视觉显示器的功能 1.定

5、量显示功能定量显示功能 能够准确地显示某一过程量的变化情况。如压力能够准确地显示某一过程量的变化情况。如压力 仪表、速度仪表及温度计等。仪表、速度仪表及温度计等。 2.定性显示功能定性显示功能 这类显示器通常是以模拟显示的形式或以颜色来这类显示器通常是以模拟显示的形式或以颜色来 表明机器的某种大致状态、变化倾向或描述事表明机器的某种大致状态、变化倾向或描述事 物的性质等。物的性质等。 “过冷过冷”、”过热过热”、”正常正常” 安全人机系统中的显示标准装置 7 4.1 显示器的类型与功能显示器的类型与功能 二、视觉显示器的功能二、视觉显示器的功能 3.警告性显示功能警告性显示功能 u伴有声觉的显

6、示功能。伴有声觉的显示功能。 u警告性显示一般分为两级：警告性显示一般分为两级： u第一级是危险警报，预告已接近临界状态；第一级是危险警报，预告已接近临界状态； u第二级是非常警告，报告已进入质变过程。第二级是非常警告，报告已进入质变过程。 u这类显示器通常以灯光和色彩的闪频为主要表现这类显示器通常以灯光和色彩的闪频为主要表现 形式。形式。 安全人机系统中的显示标准装置 8 4.1 显示器的类型与功能显示器的类型与功能 三、其他显示器三、其他显示器 1.听觉显示器听觉显示器 u具有反应快、方向无限制、强迫注意的特点。具有反应快、方向无限制、强迫注意的特点。 u听觉显示可以采用语言信号，具有一定

7、的表达能力。听觉显示可以采用语言信号，具有一定的表达能力。 u听觉显示的示警信号可以快速有效地传递简单和短促的信听觉显示的示警信号可以快速有效地传递简单和短促的信 息，而视觉显示对于传递复杂和较长的信息具有较好的效息，而视觉显示对于传递复杂和较长的信息具有较好的效 果。果。 u常用的听觉显示器有铃、蜂鸣器、哨笛、传音器等。常用的听觉显示器有铃、蜂鸣器、哨笛、传音器等。 安全人机系统中的显示标准装置 9 4.1 显示器的类型与功能显示器的类型与功能 三、其他显示器三、其他显示器 2.嗅觉显示器嗅觉显示器 u人们根据仿生学及人类嗅觉机能的原理，人们根据仿生学及人类嗅觉机能的原理， 近年已研制成嗅敏

8、仪。近年已研制成嗅敏仪。 u嗅敏仪比人的嗅觉灵敏度高得多，它能对嗅敏仪比人的嗅觉灵敏度高得多，它能对 空气中的各种气味产生不同的反应。空气中的各种气味产生不同的反应。 u家庭中用的煤气泄漏报警器就属这类安全家庭中用的煤气泄漏报警器就属这类安全 装置。装置。 安全人机系统中的显示标准装置 10 4.1 显示器的类型与功能显示器的类型与功能 三、其他显示器三、其他显示器 3.触觉显示器触觉显示器 (1)电剌激电剌激 譬如用电极加于人的皮肤上，发出譬如用电极加于人的皮肤上，发出30Hz的电刺激，每秒的电刺激，每秒1次，次，100Hz的电的电 剌激每秒剌激每秒2次，次，300Hz的电剌激每秒的电剌激每

9、秒3次，分别刺激人体的不同部位，次，分别刺激人体的不同部位， 用来作为一种传递信息的方式。大部分人在用来作为一种传递信息的方式。大部分人在0.25s时间内可辨认出这种时间内可辨认出这种 信号，作出简单的反应。信号，作出简单的反应。 (2)机械振动机械振动 如用振动片装在人体不同部位上，以振动形式来传递信息。采用不同的如用振动片装在人体不同部位上，以振动形式来传递信息。采用不同的 振幅、频率、周期、部位进行混合编码，也可形成多个不同信号。振幅、频率、周期、部位进行混合编码，也可形成多个不同信号。 (3)喷气剌激喷气剌激 主要用小的喷气嘴在人体的不同部位喷气，形成刺激。当控制住喷气频主要用小的喷气

10、嘴在人体的不同部位喷气，形成刺激。当控制住喷气频 率与喷气时间，也可形成不同的信号。率与喷气时间，也可形成不同的信号。 安全人机系统中的显示标准装置 11 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 一、显示方式的选择方法与原则一、显示方式的选择方法与原则 1. 选择方法选择方法 u使用哪种显示类型和选择哪种显示方式，使用哪种显示类型和选择哪种显示方式， 都取决于显示的目的和被显示内容的性质。都取决于显示的目的和被显示内容的性质。 u有的要求精确的数量显示，有的要求明显有的要求精确的数量显示，有的要求明显 地显示某一种状态，有的要求显示各信息地显示某一种状态，有的要求显示各信息 之间的比较等。除此之

11、外，显示状态还有之间的比较等。除此之外，显示状态还有 静态显示和动态显示之分。静态显示和动态显示之分。 安全人机系统中的显示标准装置 12 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 一、显示方式的选择方法与原则一、显示方式的选择方法与原则 2.选择原则选择原则 (1)用尽量简单明了的方式显示所传达的信息，使传达信息用尽量简单明了的方式显示所传达的信息，使传达信息 的形式尽量能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。的形式尽量能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。 (2) 显示精度与信息精度一致，保证最少的认读时间，避显示精度与信息精度一致，保证最少的认读时间，避 免认读时因临时插补而降低效率，增加

12、差错的可能。免认读时因临时插补而降低效率，增加差错的可能。 (3) 显示形式与操作人员的操作能力及习惯相适应，以减显示形式与操作人员的操作能力及习惯相适应，以减 少训练的时间和受习惯的干扰而造成的解释不一致的差少训练的时间和受习惯的干扰而造成的解释不一致的差 错，提高显示方式的人机可靠性。错，提高显示方式的人机可靠性。 (4)按观察条件按观察条件(如照明、速度、振动、操作位置、运动约如照明、速度、振动、操作位置、运动约 束等束等)运用最有效的显示技术和显示方法使显示变化速运用最有效的显示技术和显示方法使显示变化速 度与操作者的反应能力相适应，不要让显示速度超过人度与操作者的反应能力相适应，不要

13、让显示速度超过人 的反应速度。的反应速度。 安全人机系统中的显示标准装置 13 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 二、定量显示方式的选择二、定量显示方式的选择 1.数字式显示数字式显示 u在静态显示条件下作定量显示用，数字显在静态显示条件下作定量显示用，数字显 示优于模拟显示。示优于模拟显示。 u数字显示比指针显示数字显示比指针显示认读快，误读率低认读快，误读率低。 数字显示的误读率约为指针显示误读率的数字显示的误读率约为指针显示误读率的 1/10。 安全人机系统中的显示标准装置 14 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 安全人机系统中的显示标准装置 15 4.2 显示方式的选择显示方式

14、的选择 如果当显示快速变化，这时只有使用刻度盘如果当显示快速变化，这时只有使用刻度盘 显示才能得到较为准确的读数。显示才能得到较为准确的读数。 快速显示快速显示 安全人机系统中的显示标准装置 16 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 二、定量显示方式的选择二、定量显示方式的选择 2.指针式显示指针式显示 u可以提供准确的可以提供准确的定量信息定量信息 u可以同时表示机器设备的可以同时表示机器设备的稳定状态稳定状态，给出供检查用的信息，给出供检查用的信息 等。等。 u轮船中用于电子与蒸气设备中的仪表只有轮船中用于电子与蒸气设备中的仪表只有18%指针式仪表指针式仪表 用于定量显示，而用于定量显示

15、，而75%的指针式仪表用于检查设备的运行的指针式仪表用于检查设备的运行 情况。情况。 u主要特点是，能提供主要特点是，能提供立体信号立体信号、能够、能够形象形象地模拟状态的过地模拟状态的过 程。程。 安全人机系统中的显示标准装置 17 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 表表4-1不同形式的显示仪表的误读率不同形式的显示仪表的误读率 安全人机系统中的显示标准装置 18 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 2.指针式显示指针式显示 u在现代化工业系统中，操作人员往往须同时观察许多个仪在现代化工业系统中，操作人员往往须同时观察许多个仪 表，对每个仪表认读持续时间很短，根本不可能详细认读，表，对

16、每个仪表认读持续时间很短，根本不可能详细认读， 主要是检查读数变化。主要是检查读数变化。 u图图4-2给出在一定照度下，按给出在一定照度下，按0.12s/次读取数据时，各种模次读取数据时，各种模 拟式表型显示的误读率比较。图中列出垂直型、水平型、拟式表型显示的误读率比较。图中列出垂直型、水平型、 半圆型、圆型和指针固定刻度运动的开窗型，其中开窗型半圆型、圆型和指针固定刻度运动的开窗型，其中开窗型 的误读率最低。的误读率最低。 安全人机系统中的显示标准装置 19 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 图4-2误读率的比较 安全人机系统中的显示标准装置 20 4.2 显示方式的选择显示方式的选择

17、综上所述，对于静态精确显示的情况，数字式仪表综上所述，对于静态精确显示的情况，数字式仪表 优于指针式，而动态的检查性显示和预测性显示优于指针式，而动态的检查性显示和预测性显示 时，则指针式优于数字式。时，则指针式优于数字式。 安全人机系统中的显示标准装置 21 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 三、定性显示方式的选择三、定性显示方式的选择 标志显示、形象化显示、音响显示。标志显示、形象化显示、音响显示。 1.标志显示标志显示 用不同的标志将机器或设备的运行状态进行用不同的标志将机器或设备的运行状态进行 分类，做出区分性显示。分类，做出区分性显示。如机器设备的准备如机器设备的准备 状态、运行

18、状态、停止状态，正常区、危险区和状态、运行状态、停止状态，正常区、危险区和 低程度、中等程度、高程度等等，分别设置不同低程度、中等程度、高程度等等，分别设置不同 的标志。的标志。 安全人机系统中的显示标准装置 22 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 (1)数字和文字数字和文字 在约定的数字范围内可以表明程度的高低、在约定的数字范围内可以表明程度的高低、 负荷的大小，文字说明更具直观性。负荷的大小，文字说明更具直观性。 安全人机系统中的显示标准装置 23 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 (2)几何图形几何图形 使用与系统状态有逻辑联系性的几何图形更使用与系统状态有逻辑联系性的几何图形更

19、 简单明了。简单明了。 表示方向；表示方向； 表示禁止；表示禁止； 表示警戒和危险；表示警戒和危险； 表示正常速度；表示正常速度； 表示快速等等。表示快速等等。 安全人机系统中的显示标准装置 24 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 (3)色彩色彩 在实际运用中，一般用作信息符号的颜色最在实际运用中，一般用作信息符号的颜色最 多不超过多不超过10种，颜色种类过多，会因相近种，颜色种类过多，会因相近 色的原因而增高误认率。一般选用的色的原因而增高误认率。一般选用的10种种 颜色是红、橙、黄、浅绿、深绿、青、蓝、颜色是红、橙、黄、浅绿、深绿、青、蓝、 紫、黑、白。紫、黑、白。 安全人机系统中的显

20、示标准装置 25 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 我国我国GB2893-82安全色安全色的一般用色规定的一般用色规定 颜色颜色含义含义用途举例用途举例 禁止禁止标志 停止 停止信号：机器、车辆的紧急停止手柄及按 钮，禁动部位 防火防火器材，标志 指令规定 指令标志：必须佩戴个人防护用具，指引车 辆行驶方向 警告警告标志 注意 警戒标志：危险机器和坑地周围的警戒线 齿轮箱的内部 安全帽 提示提示标志 安全车间内安全通道 通行 行人、车辆通行标志 消防设备、安全防护设备的位置 安全人机系统中的显示标准装置 26 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 三、定性显示方式的选择三、定性显示方式的选

21、择 2.形象化显示形象化显示 形象化显示是对实际系统形象化显示是对实际系统 状态进行模拟，做到状态进行模拟，做到尽尽 可能的与实际相似可能的与实际相似，从，从 而更直观、更有效地显而更直观、更有效地显 示机器或设备的状态。示机器或设备的状态。 例如铁路调度用大型显例如铁路调度用大型显 示板。示板。 安全人机系统中的显示标准装置 27 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 飞机的飞行状态飞机的飞行状态 潜艇的上升与下潜潜艇的上升与下潜 (a) (b) 图图4-3 形象化显示形象化显示 安全人机系统中的显示标准装置 28 4.2 显示方式的选择显示方式的选择 三、定性显示方式的选择三、定性显示方式

22、的选择 3.音响显示音响显示 u音响显示主要是报告系统运行过程中有关音响显示主要是报告系统运行过程中有关启动、停止、故启动、停止、故 障及事故紧急状态等信息，障及事故紧急状态等信息，而不能取代保证设备正常运行、而不能取代保证设备正常运行、 预防损伤的技术措施。预防损伤的技术措施。 u音响显示的基本参数包括：声压级、音响度、频率及持续音响显示的基本参数包括：声压级、音响度、频率及持续 时间。时间。 u为了在工作场所能够很好地听到音响信号，音响强度应该为了在工作场所能够很好地听到音响信号，音响强度应该 至少比周围噪声强度高至少比周围噪声强度高10dB，一般为，一般为4060dB。 u对于一般通告信

23、息，可采用对于一般通告信息，可采用100Hz左右的声频信号左右的声频信号 u对于紧急危险和具有威胁性的信号，推荐采用约对于紧急危险和具有威胁性的信号，推荐采用约2500Hz 的声频信号。的声频信号。 u间断性的音响信号显示效果要大一些间断性的音响信号显示效果要大一些。 安全人机系统中的显示标准装置 29 4.3 显示器的设计显示器的设计 1)视野视野 一般视野：视野是当一般视野：视野是当 人的头部和眼球不动人的头部和眼球不动 时，人眼能觉察到的时，人眼能觉察到的 空间范围，通常以角空间范围，通常以角 度表示度表示 色觉视野：不同色觉视野：不同 的颜色对人眼的的颜色对人眼的 刺激不同，所以刺激不

24、同，所以 视野也不同。白视野也不同。白 色的视野最大，色的视野最大， 黄、蓝、红、绿黄、蓝、红、绿 色的视野依次渐色的视野依次渐 小。小。 视野视野 150 70 45 15 15 垂直最佳视区：垂直最佳视区：上、下上、下1.5度度 最佳视野范围：最佳视野范围：水平视线水平视线 以下以下30度。度。 有效视野范围：有效视野范围：水平视线水平视线 以上以上25度、以下度、以下35度。度。 水平视线水平视线 25 35 最大固定视野：最大固定视野：115度。度。 扩大的视野：扩大的视野：150度。度。 在垂直面内，实际上人在垂直面内，实际上人 的自然视线低于标准视线，的自然视线低于标准视线， 直立

25、时低直立时低15度，放松站立时度，放松站立时 低低30度，放松坐姿时低度，放松坐姿时低40度。度。 因此，视野范围在垂直面内因此，视野范围在垂直面内 的下界限也应该随着放松立的下界限也应该随着放松立 姿、放松坐姿而改变。姿、放松坐姿而改变。 垂直面内的视野垂直面内的视野 安全人机系统中的显示标准装置 水平面内的视野水平面内的视野 15 。 15 。 最佳视野最佳视野 范围范围 35 。 35 。 有效视野有效视野 范围范围 90 。 90 。 5 。 最大固最大固 定视野定视野 扩大的视野扩大的视野 安全人机系统中的显示标准装置 安全人机系统中的显示标准装置 32 4.3 显示器的设计显示器的

26、设计 2)视距视距 视距是指人的眼睛的正常观察距离。一般认为视距是指人的眼睛的正常观察距离。一般认为 700mm为最佳视距为最佳视距，过远和过近都会使人的，过远和过近都会使人的 认读速度和准确性降低。最大视距为认读速度和准确性降低。最大视距为760mm， 最小视距最小视距300mm。 安全人机系统中的显示标准装置 33 4.3 显示器的设计显示器的设计 3)色视色视 人眼对各种颜色的视野范围是不相同的，实验人眼对各种颜色的视野范围是不相同的，实验 表明，人眼对白色的视野最大，对绿色视野表明，人眼对白色的视野最大，对绿色视野 最小，见图最小，见图4-5。 安全人机系统中的显示标准装置 34 18

27、0 白白 。 120 黄黄 。 100 蓝蓝 。 60 绿红绿红 。 色觉视野色觉视野 130 。 白白 95 。 黄黄 80。 。 蓝蓝 45。 。 红红 40 。 绿绿 水平方向的色觉视野水平方向的色觉视野垂直方向的色觉视野垂直方向的色觉视野 安全人机系统中的显示标准装置 35 4.3 显示器的设计显示器的设计 4)运动特性运动特性 u眼睛的水平运动比垂直运动快；眼睛的水平运动比垂直运动快； u眼睛的垂直运动比水平运动更易疲劳；眼睛的垂直运动比水平运动更易疲劳； u对周围运动物体的感知力比静止物体容易。对周围运动物体的感知力比静止物体容易。 安全人机系统中的显示标准装置 36 4.3 显示

28、器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 对模拟显示的指针式仪表的设计通常要考虑：对模拟显示的指针式仪表的设计通常要考虑： 显示与认读的最佳形式，颜色、照明和其他感觉系统显示与认读的最佳形式，颜色、照明和其他感觉系统 刻度的划分是否准确，刻度盘上的字符布局是否恰当；刻度的划分是否准确，刻度盘上的字符布局是否恰当； 显示器是否可以及时发出信息，并能真实反映设备的当前显示器是否可以及时发出信息，并能真实反映设备的当前 状态；状态； 显示器的信息含意是否明确，是否会使人误解；显示器的信息含意是否明确，是否会使人误解； 在许多信息的情况下，信息是否容易混淆，是否可以明确在许多信息的情

29、况下，信息是否容易混淆，是否可以明确 区分同时显示的不同信息区分同时显示的不同信息; 显示器的布局是否合理，是否布置在人的最佳视觉范围，显示器的布局是否合理，是否布置在人的最佳视觉范围， 并能符合人的视觉流程；并能符合人的视觉流程； 显示器与操纵装置协调对应，与操纵者之间的观察距离。显示器与操纵装置协调对应，与操纵者之间的观察距离。 安全人机系统中的显示标准装置 37 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 1.指针式仪表的设计形式指针式仪表的设计形式 1)回转式回转式 指针绕固定点转动，在回转圆周上标有刻度指针绕固定点转动，在回转圆周上标有刻度。这类。这类 仪

30、表通常为圆形、半圆形、扇形。指针固定，刻仪表通常为圆形、半圆形、扇形。指针固定，刻 度盘转动，也属此类。见度盘转动，也属此类。见p122图图4-6。 图图4-7(a)为一表双显示的形式，图为一表双显示的形式，图4-7(b)为对称双指为对称双指 针仪表针仪表 2)平移式平移式 指针与刻度盘之间的相对运动是沿一直线方向，见指针与刻度盘之间的相对运动是沿一直线方向，见 图图4-8。 安全人机系统中的显示标准装置 38 4.3 显示器的设计显示器的设计 安全人机系统中的显示标准装置 39 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 2.指针式仪表的刻度盘设计指针式仪表的刻度

31、盘设计 1)刻度盘尺寸刻度盘尺寸 刻度盘的大小与刻度标记的数量及人的观察距刻度盘的大小与刻度标记的数量及人的观察距 离都会影响到认读的速度和准确性。离都会影响到认读的速度和准确性。 安全人机系统中的显示标准装置 40 4.3 显示器的设计显示器的设计 在试验中发现，当刻度盘直径从在试验中发现，当刻度盘直径从25mm开始增开始增 大时，认读的速度和准确性相应提高，误读大时，认读的速度和准确性相应提高，误读 率下降；当直径增加到率下降；当直径增加到80mm以后，认读速以后，认读速 度和准确度开始下降，误读率上升。直径在度和准确度开始下降，误读率上升。直径在 3070mm之间的刻度盘，在认读的准确度

32、之间的刻度盘，在认读的准确度 上没有什么差别。上没有什么差别。 安全人机系统中的显示标准装置 41 4.3 显示器的设计显示器的设计 表4-3观察距离、刻度数量与刻度盘直径的关系 安全人机系统中的显示标准装置 42 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 2)刻度刻度 刻度盘上刻度线之间的距离为刻度。刻度的大刻度盘上刻度线之间的距离为刻度。刻度的大 小是根据人眼的最小分辨能力来确定的。通小是根据人眼的最小分辨能力来确定的。通 常在人眼直接观察时，刻度的最小值不应小常在人眼直接观察时，刻度的最小值不应小 于于0.61mm，一般在，一般在12.5mm之间选取，之间选

33、取， 必要时也可取必要时也可取48mm。 安全人机系统中的显示标准装置 43 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 3)刻度线刻度线 刻度线有长刻度线、中刻刻度线有长刻度线、中刻 度线和短刻度线三级刻度线和短刻度线三级刻 度线度线 安全人机系统中的显示标准装置 44 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 u刻度线的宽度一般取刻度刻度线的宽度一般取刻度 间距的间距的5%15%。 u普 通 刻 度 线 通 常 可 取普 通 刻 度 线 通 常 可 取 0.10.02mm； u远 距 离 观 察 时 取远 距 离 观 察 时 取 0

34、 . 6 0.8mm； u精密刻度可取精密刻度可取0.0015 0.1mm。 u图图4-11是刻度线宽度与读数是刻度线宽度与读数 误差之间的关系曲线。当误差之间的关系曲线。当 刻度线的宽度为刻度间距刻度线的宽度为刻度间距 的的10时，读数误差最小。时，读数误差最小。 安全人机系统中的显示标准装置 45 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 安全人机系统中的显示标准装置 46 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 刻度方向是指刻度盘刻度值的递增顺序方向。通常是根据显刻度方向是指刻度盘刻度值的递增顺序方向。通常是根据显 示信息的特

35、点及人的视觉习惯来确定。一般都是从左到右，示信息的特点及人的视觉习惯来确定。一般都是从左到右， 从下到上的顺序方向，见图从下到上的顺序方向，见图4-12。 刻度单位是定量显示数值的表示方式，每一刻度线所代表的刻度单位是定量显示数值的表示方式，每一刻度线所代表的 测量值应尽量取整数，避免采用小数或分数。通常每一刻测量值应尽量取整数，避免采用小数或分数。通常每一刻 度表示为度表示为1、2、5个单位值，或个单位值，或110、210、510倍，倍， 见表见表4-6。 安全人机系统中的显示标准装置 47 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 3.指针设计指针设计 在模拟

36、显示仪表当中，指针可分为在模拟显示仪表当中，指针可分为运动运动 指针和固定指针指针和固定指针。 指针的形状应以明确、单纯为好，指针的形状应以明确、单纯为好，指针指针 尖部宽度要与最细刻度线相对应尖部宽度要与最细刻度线相对应。图。图4- 13列出指针的常见形状。列出指针的常见形状。 安全人机系统中的显示标准装置 48 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 指针的长度不宜过长而覆盖刻度；也不指针的长度不宜过长而覆盖刻度；也不 宜过短，使指示不准确。宜过短，使指示不准确。通常指针的端通常指针的端 点距刻度线为点距刻度线为1.6mm左右左右。 指针与刻度盘的盘面距离指

37、针与刻度盘的盘面距离不宜过大，否不宜过大，否 则会因视线与刻度盘不垂直而产生视差。则会因视线与刻度盘不垂直而产生视差。 通常可以制成指针与刻度线环面共处同通常可以制成指针与刻度线环面共处同 一平面内，见图一平面内，见图4-14。 安全人机系统中的显示标准装置 49 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 4.数字立位数字立位 刻度线上标度数字在刻度盘上的位置，应与观察者刻度线上标度数字在刻度盘上的位置，应与观察者 的视觉习惯相适应，尽量做到清晰、明了和利于的视觉习惯相适应，尽量做到清晰、明了和利于 认读。在刻度盘上除刻度线和必须的数字外，不认读。在刻度盘上除刻度

38、线和必须的数字外，不 应有多余的装饰。应有多余的装饰。 图图4-15列出刻度盘上数字立位的好与不好的对比情况，列出刻度盘上数字立位的好与不好的对比情况， 供设计时参考。供设计时参考。p130 安全人机系统中的显示标准装置 50 4.3 显示器的设计显示器的设计 一、指针式仪表设计一、指针式仪表设计 5.色彩配置色彩配置 刻度盘、指针、刻度线、数字之间的配色要求醒目，刻度盘、指针、刻度线、数字之间的配色要求醒目， 条理性强，避免颜色过多而造成混乱。同时还要条理性强，避免颜色过多而造成混乱。同时还要 充分考虑仪表使用过程中与其他仪表之间配色协充分考虑仪表使用过程中与其他仪表之间配色协 调，使总体效

39、果舒适、明快。表调，使总体效果舒适、明快。表4-7列出了一般配列出了一般配 色的明度对比以供参考。色的明度对比以供参考。 安全人机系统中的显示标准装置 51 4.3 显示器的设计显示器的设计 安全人机系统中的显示标准装置 52 4.3 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 1.数字式仪表的设计形式数字式仪表的设计形式 机械式数字显示机械式数字显示 电子数字显示电子数字显示 安全人机系统中的显示标准装置 53 4.3 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 1)机械式数字显示机械式数字显示 u机械式数字显示时，两组数值变化的间隔时间不能少于机械式

40、数字显示时，两组数值变化的间隔时间不能少于0.5s， 否则会给认读带来不方便。否则会给认读带来不方便。 u机械式数字显示的数字符号不宜使用狭长形，否则会因移机械式数字显示的数字符号不宜使用狭长形，否则会因移 动而产生视觉变形，不利于认读；动而产生视觉变形，不利于认读； u数字间隔不宜过大，否则不容易读全数，易造成失误；数字间隔不宜过大，否则不容易读全数，易造成失误； u多位数时，后面零位须表示，而前面的空位可不必用零来多位数时，后面零位须表示，而前面的空位可不必用零来 补位，空起来反而容易看清楚。见补位，空起来反而容易看清楚。见p132图图4-16。 安全人机系统中的显示标准装置 54 4.3

41、 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 2)电子显示数字形式电子显示数字形式 u常有液晶显示和发光二级管显示。由于电子显示具有很多常有液晶显示和发光二级管显示。由于电子显示具有很多 优良性能，故被广泛用于各种显示器之中。优良性能，故被广泛用于各种显示器之中。 u电子显示可更方便地与计算机或各种电器系统连接，使之电子显示可更方便地与计算机或各种电器系统连接，使之 具有较好的可控性。利用不同颜色的电子显示，可以在显具有较好的可控性。利用不同颜色的电子显示，可以在显 示数字的同时又可以进行颜色编码，从而进行多种用途的示数字的同时又可以进行颜色编码，从而进行多种用途的 显示。

42、此外发光二级管在工作时可以不外加照明就能具有显示。此外发光二级管在工作时可以不外加照明就能具有 较高的清晰度。较高的清晰度。 u电子显示数字形式有电子显示数字形式有直线型和点阵型直线型和点阵型，见，见p132图图4-17。实。实 验证明，由发光的验证明，由发光的点阵构造的字符在显示效果上优于直线点阵构造的字符在显示效果上优于直线 型型。 安全人机系统中的显示标准装置 55 4.3 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 2.字体设计字体设计 文字和数字是显示的主体，尤其在数字文字和数字是显示的主体，尤其在数字 显示中，更是设计的主要内容之一。字显示中，更是设计的主要内容

43、之一。字 体设计主要包括数字和字母。体设计主要包括数字和字母。 安全人机系统中的显示标准装置 56 4.3 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 1)字体的形状字体的形状 u字的形状应尽量字的形状应尽量简明易认，通常采用棱角分明的简明易认，通常采用棱角分明的 正楷字正楷字，如，如ABCDEFGHKUJABCDEFGHKUJ，12345678901234567890。 u在许多数字及字母之间有许多容易混淆的字型，在许多数字及字母之间有许多容易混淆的字型， 如：如：B、R与与8；G与与C；O与与D；Z与与2；S与与5；8、 6与与9等。等。 u要要尽量突出每个字体的形状特

44、点尽量突出每个字体的形状特点，减少不必要的，减少不必要的 美化，努力消除它们之间易混淆的地方。美化，努力消除它们之间易混淆的地方。 安全人机系统中的显示标准装置 57 4.3 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 2)字体的大小字体的大小 u一般字体高度约为观察距离的一般字体高度约为观察距离的1/200，见表，见表4-8。 u在横排字体时，高与宽之比可取在横排字体时，高与宽之比可取3：2或或5：3。 u对于字数很少的横行或竖排时可用方型字体，一对于字数很少的横行或竖排时可用方型字体，一 般不采用扁而宽的字体，因为这样的字体横排时般不采用扁而宽的字体，因为这样的字体横排

45、时 字行较长，增加了扫瞄时间。字行较长，增加了扫瞄时间。 安全人机系统中的显示标准装置 58 4.3 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 2)字体的大小字体的大小 u字体的笔划宽度与字高之比一般为字体的笔划宽度与字高之比一般为1：81：6。 u电子显示时，笔划宽与字高之比可为电子显示时，笔划宽与字高之比可为1：8或或1：10。 u字与字之间的横向间隔取为一个笔划宽度字与字之间的横向间隔取为一个笔划宽度 u两组字之间的横向间隔要大于两组字之间的横向间隔要大于3个笔划宽度个笔划宽度 u上下两行间隔应为字高的上下两行间隔应为字高的1/3。 安全人机系统中的显示标准装置 5

46、9 4.3 显示器的设计显示器的设计 二、数字式仪表设计二、数字式仪表设计 3)字体设计的相关因素字体设计的相关因素 u在字体设计当中要充分考虑背景和照明的因在字体设计当中要充分考虑背景和照明的因 素。素。 u一般，仪表处在暗处时，用暗底亮字为好；一般，仪表处在暗处时，用暗底亮字为好； 仪表处在明亮处时，选择亮底暗字为好。仪表处在明亮处时，选择亮底暗字为好。 u表表4-9不同照明条件下字体与背景的比较不同照明条件下字体与背景的比较 安全人机系统中的显示标准装置 60 4.3 显示器的设计显示器的设计 安全人机系统中的显示标准装置 61 4.3 显示器的设计显示器的设计 三、信号器设计三、信号器

47、设计 信号器是在机器和设备运行过程信号器是在机器和设备运行过程 中发生事故、故障情况时起到中发生事故、故障情况时起到 通报、警告、提醒的作用。通报、警告、提醒的作用。 安全人机系统中的显示标准装置 62 4.3 显示器的设计显示器的设计 1.信号器的设计原则信号器的设计原则 (1)信号装置应布置在操作者或监视人员较容易发现信号装置应布置在操作者或监视人员较容易发现 和感觉到的位置。和感觉到的位置。 (2)装置的作用能力装置的作用能力(如闪烁频率、持续时间、声压、如闪烁频率、持续时间、声压、 响度响度)应保证操作者能够迅速和断然地反应到信号应保证操作者能够迅速和断然地反应到信号 的最佳可能性。的

48、最佳可能性。 (3)信号装置发出的信号应该简单、明显、清晰、单信号装置发出的信号应该简单、明显、清晰、单 一，以保证操作者迅速反应和正确地采取措施。一，以保证操作者迅速反应和正确地采取措施。 (4)要确保信号输出的可靠性，对极为重要和保证安要确保信号输出的可靠性，对极为重要和保证安 全的信号装置要避免设置在噪音强、光色混乱及全的信号装置要避免设置在噪音强、光色混乱及 单一操作人员的环境里。单一操作人员的环境里。 安全人机系统中的显示标准装置 63 4.3 显示器的设计显示器的设计 2.光信号器光信号器 u主要作用是显示各种不同的工作状态，如静主要作用是显示各种不同的工作状态，如静 止状态、正常

49、状态、特殊状态和紧急状态。止状态、正常状态、特殊状态和紧急状态。 u通常，光信号器可以通过不同的颜色显示各通常，光信号器可以通过不同的颜色显示各 种状态。这些颜色的使用是一种习惯上的约种状态。这些颜色的使用是一种习惯上的约 定，并逐渐形成规范。定，并逐渐形成规范。 安全人机系统中的显示标准装置 64 4.3 显示器的设计显示器的设计 2.光信号器光信号器 红色表示危险警报红色表示危险警报 黄色表示警告黄色表示警告 绿色表示安全、正常绿色表示安全、正常 蓝色表示某些参数的特殊作用蓝色表示某些参数的特殊作用 光信号器除颜色外，还配以各种图形和文字，进一光信号器除颜色外，还配以各种图形和文字，进一

50、步说明和显示。如表示步说明和显示。如表示“禁止禁止”、“前进前进”、 “后退后退”、“通行通行”、暂停暂停等等。等等。 对于显示危险信号的光显示器可以采用闪频的形式，对于显示危险信号的光显示器可以采用闪频的形式， 以提高人的注意力。以提高人的注意力。 安全人机系统中的显示标准装置 65 4.3 显示器的设计显示器的设计 三、信号器设计三、信号器设计 3.音响显示器音响显示器 音响显示器在示警、警告方面起着比音响显示器在示警、警告方面起着比 其他显示器更为有效的作用。其他显示器更为有效的作用。 常见的音响显示装置有以下几种。常见的音响显示装置有以下几种。 安全人机系统中的显示标准装置 66 4.

51、3 显示器的设计显示器的设计 三、信号器设计三、信号器设计 (1)蜂音器，是音响显示器中声压级最低、频率也较蜂音器，是音响显示器中声压级最低、频率也较 低的一种装置。它较柔和地提醒人注意，一般不低的一种装置。它较柔和地提醒人注意，一般不 会使人感到紧张和惊恐，适用于较宁静的环境。会使人感到紧张和惊恐，适用于较宁静的环境。 (2)铃，比蜂音器有较高的声压级和频率，常用于有铃，比蜂音器有较高的声压级和频率，常用于有 较高强度噪声的环境里。较高强度噪声的环境里。 安全人机系统中的显示标准装置 67 4.3 显示器的设计显示器的设计 三、信号器设计三、信号器设计 (3)角笛，可发出声压级在角笛，可发出

52、声压级在90100dB，低频率，低频率 的吼声和高声强、高频率的尖叫声，用于高的吼声和高声强、高频率的尖叫声，用于高 噪声环境。噪声环境。 (4)汽笛，具有高声频和高声强，适用于紧急汽笛，具有高声频和高声强，适用于紧急 状态的声音报警。状态的声音报警。 (5)报警器，声音强度大，频率由低到高或由报警器，声音强度大，频率由低到高或由 高到低，发出的声音明显而富有上升和下降高到低，发出的声音明显而富有上升和下降 的调子，可以抵抗其他噪声的干扰，可以加的调子，可以抵抗其他噪声的干扰，可以加 强人们的注意和接受。强人们的注意和接受。 安全人机系统中的显示标准装置 68 4.3 显示器的设计显示器的设计

53、 三、信号器设计三、信号器设计 音响显示装置设计要求：音响显示装置设计要求： 传播距离很远时，音响显示器要使用大功率，且避免高频；传播距离很远时，音响显示器要使用大功率，且避免高频； 在有背景噪声的场合，要把音响显示器的频率选择在噪声在有背景噪声的场合，要把音响显示器的频率选择在噪声 掩蔽效应最小的范围内；掩蔽效应最小的范围内； 声音要绕过障碍物、通过隔墙的时候，使用低频率的音响声音要绕过障碍物、通过隔墙的时候，使用低频率的音响 显示器；显示器； 断续的音响信号或改变频率，富有上升和下降的音调；断续的音响信号或改变频率，富有上升和下降的音调； 需要证实音响信号是否达到预定位置或辨别信号性质的场

54、需要证实音响信号是否达到预定位置或辨别信号性质的场 合，音响显示器要装有发出信号和接收返回信号的合，音响显示器要装有发出信号和接收返回信号的开开与与 关关的控制装置，并保持信号传递的连续性。的控制装置，并保持信号传递的连续性。 安全人机系统中的显示标准装置 69 4.3 显示器的设计显示器的设计 四、显示器的布局四、显示器的布局 1.指针式仪表群的布局指针式仪表群的布局 指针式仪表多用于检查显示，而且往往是多个指针式仪表多用于检查显示，而且往往是多个 相同形式的仪表同时进行观察，这样多个相相同形式的仪表同时进行观察，这样多个相 同形式的仪表就构成了一个仪表群。同形式的仪表就构成了一个仪表群。

55、安全人机系统中的显示标准装置 70 4.3 显示器的设计显示器的设计 四、显示器的布局四、显示器的布局 当机器和设备的整个系统运行状态正常时，许多仪当机器和设备的整个系统运行状态正常时，许多仪 表指针都处于稳定的显示状态；一旦某一部分出表指针都处于稳定的显示状态；一旦某一部分出 现异常，相关的那只仪表才会出现变位显示，在现异常，相关的那只仪表才会出现变位显示，在 这个过程中，这个过程中，平时显示是平时显示是无信号无信号的，的，当出现异当出现异 常时，就会在相应的仪表上作出显示和记录。因常时，就会在相应的仪表上作出显示和记录。因 此，仪表群的布局应当有利于发现这种异常。此，仪表群的布局应当有利于

56、发现这种异常。 安全人机系统中的显示标准装置 71 4.3 显示器的设计显示器的设计 四、显示器的布局四、显示器的布局 每一只仪表在仪表群的排列中，其每一只仪表在仪表群的排列中，其零点位零点位 置方向都一致置方向都一致时，认读异常变位时效果最佳。时，认读异常变位时效果最佳。 安全人机系统中的显示标准装置 72 4.3 显示器的设计显示器的设计 四、显示器的布局四、显示器的布局 1)显示器板面的尺度显示器板面的尺度 u显示器板面的水平方向和垂直方向的尺度应显示器板面的水平方向和垂直方向的尺度应适合适合 于人的视界范围于人的视界范围。 u在水平方向上，显示器板面的宽度应在人的视角在水平方向上，显示器板面的宽度应在人的视角 30-40范围内，当头部转动时，水平视界的范范围内，当头部转动时，水平视界的范 围不超过围不超过90。 u在垂直方向上，最佳的视角范围为视平线以下在垂直方向上，最佳的视角范围