安全人机工程学第五章显示器设计

1、1安全人机工程学第五章 显示器设计2n绪论n第一节 视觉显示器的设计n第二节 听觉显示器的设计n第三节 显示器总体布局设计3绪论1、显示的分类：视觉显示器 听觉显示器触觉和嗅觉显示器4绪论2、显示器设计与选择的基本原则n显示器所显示的信息要有较好的可觉察性、可辨性，保证接受者能迅速、准确地感知和确认。n显示器传递的信息数量不宜过多n多重感觉通道优于单通道n同种类的信息应用同样的方式传递5u显示信息的变化方向和幅度与信息变化带来的作用和趋向一致u重要的显示器放在醒目位置u可应用两个或两个以上的方式编码u显示信息的量值有足够的精度和可靠性u保证特定环境下实现显示功能u信息编码应统一和标准化6一表双

2、显示对称双指针显示直角坐标式显示7第一节 视觉显示器一、指针式仪表的设计（模拟显示器的设计）1.刻度盘2.刻度3.字符4.指针5.颜色891、刻度盘的设计：n刻度盘的形状。刻度盘形状的选择主要根据显示方式和人的视觉特性。开窗式刻度盘优于其他形式，圆形和半圆形优于直线形刻度盘，水平直线优于垂直直线。10五种刻度的误读率比较 11刻度盘的大小n刻度盘的大小对仪表的认读速度和精度有很大影响，且取决于盘上标记的数量和观察距离。有最佳直径和最佳视角便可确定最佳视距，或已知视距和最佳视角可推算出仪表刻度盘的最佳直径。12表5-6 认读速度和准确度与直径大小的关系（视距750mm）圆形刻度盘直径/mm观察时

3、间/s平均反应时间/s误读率/%250.820.766440.720.724700.750.731213表5-7 观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径/mm观察距离500观察距离9003825.425.45025.432.57025.445.510036.464.315054.498.020072.8129.6300109.0196.0142、刻度设计n刻度大小：刻度盘上最小刻度线间的距离称为刻度，其大小可根据人眼的最小分辨能力和刻度盘的材料性质及视距而确定。最小尺寸一般在1-2.5mm之间选取，钢和铝的最小刻度为1mm，黄铜和锌白铜为0.5mm。n刻度类型：

4、常见的有单刻度线，双刻度线和递增式刻度线15n刻度线单刻度线双刻度线递增式刻度线16n刻度线的宽度：即刻度线的粗细。刻度线宽度取决于刻度大小，当刻度线宽度为刻度的10%左右时，读数的误差最小。因此，刻度线一般取刻度的5%-15%。n刻度线长度：受照明条件和视距的限制。当视距为L时，刻度线最小长度为：长刻度线=L/90；短刻度线=L/200 中刻度线=L/125； 17n刻度方向：刻度盘上刻度值的递增顺序称为刻度方向。刻度方向必须遵循视觉规律，水平直线型应从左到右；竖直直线型应从下到上，圆形刻度应按顺时针方向安排刻度值。n数字累进法：数字累进法的一般原则如表5-9所示。18表5-9 数字累进法优

5、可差1 2 3 4 5 10 15 20 1020 30 4050 100 150 20024 6 82040 60 80200 400 600 80036 9 1248 12 161.25 2.5 5 7.519刻度设计注意事项：不要以点代替刻度线；刻度线的基线用细实线为好；刻度线不可很长而且很挤；不要设计成间距不均匀的刻度；20213、字符设计n字符的字体：设计字符形体时，应加强各字符的特有笔划，使用拉丁或英文字母时，一般情况下应用大写印刷体；使用汉字时，最好是仿宋体字的印刷体，其笔划规整，清晰易辨。22n字符的大小：字符的高度通常取为L/200（L为视距），宽度与高度之比一般取0.6-0

6、.8。n标度数字的原则。指针运动盘面固定的仪表标度的数字应直排，盘面运动指针固定的仪表标度的数字应辐射定向安排等。23标度数字的原则图1 标度数字对比244、指针设计：指针的大小、宽窄、长短和色彩配置等必须符合监控人员的生理和心理特性。形状尽可能的简单，应以头部尖、尾部平、中间等长或狭长的三角形为好；指针尖宽度应与最短的刻度针等宽；指针与刻度盘的配合应尽量接近。25265、仪表的颜色设计。指针式仪表的颜色设计，主要是刻度盘面、刻度标记和数码、字符以及指针的颜色匹配问题；研究表明，最清晰的搭配是黑与黄，最模糊的搭配是黑与蓝；墨绿色和淡黄色仪表面分别配上白色和黑色的刻度时，其误度率最小；黑色和灰黄

7、色仪表面上分别配上白色刻度线时，误读率最大。27配色的级次 级次级次12345678910清清晰晰程程度度底色底色 被衬被衬色色 模模糊糊程程度度底色底色 被衬被衬色色 28二、数字显示器设计n机械式数字显示器；该种显示器的字符变化装置常用的有两种：一种是把字符印制在卷筒上，用转动卷筒的办法变化字符显示；另一种是将字符印制在可翻转的薄金属片上。n电子式数字显示器；分为液晶显示（LCD）和发光二极管显示（LED）29对比1数字式显示的优点 作为定量显示，在静态显示的条件下数字显示产生的误读率较低，而且认读需占用的时间也较短。 2指针式模拟显示的优点 显示的作用不仅是用来提供准确的定量信息，许多情

8、况下还要表示机器稳定状态，给出供检查用的信息等。30三、信号灯设计n信号灯设计原则：清晰、醒目和必要的视距。合乎使用目的。按信号性质设计。信号灯位置与颜色的选择。信号灯与操纵杆和其他显示器的配合。31四、符号标志设计n符号标志的评价标准为：识别性、注目性、视认性、可读性、联想性。n路标的具体评价依次为：标志的识别距离、文字的识认距离、认读时间、判断时间、和对应动作时间五项。3233 第二节 听觉显示器的设计 听觉显示在仪表显示中也占一定位置，在人机系统中，也利用声音这媒介来显示、传递人与机器的信息。 听觉传示装置传递的信息，其载体波应在人耳能感知的范围内。 各种音响报警装置、扬声器和医生的听诊

9、器均属听觉传示装置，而超声探测器、水声测深器等则是声学装置，不属听觉传示装置的范畴。听觉传示装置分为两大类：一类是音响及报警装置；一类是语言传示装置。34 音响和报警装置的设计原则音响和报警装置的设计原则 音响信号必须保证使位于信号接受范围内的人员能够识别并按照规定的方式作出反应。因此，音响信号的声级必须超过听阈，最好能在一个或多个倍频程范围内超过听阈10dB以上。35 音响信号必须易于识别，特别是有噪声干扰时，音响信号必须能够明显地听到并可与其它噪声和信号区别。因此，音响和报警装置的频率选择应在噪声掩蔽效应最小的范围内。例如，报警信号的频率应在500600Hz之间。其最高倍频带声级的中心频率

10、同干扰声中心频率的区别越大，该报警信号就越容易识别。当噪声声级超过110dB时，最好不用声信号来作报警信号。36 为引起人注意，可采用时间上均匀变化的脉冲声信号，其脉冲声信号频率不低于0.2Hz和不高于5Hz，其脉冲持续时间和脉冲重复频率不能与随时间周期性起伏的干扰声脉冲的持续时间和脉冲重复频率重合。37 报警装置最好采用变频的方式，使音调有上升和下降的变化，例如紧急信号，其音频应在1S内由最高频（1200Hz）降低到最低频（500Hz），然后听不见，再突然上升，以便再次从最高频降低到最低频。这种变频声可使信号变得特别刺耳，可明显地与环境噪声和其它声信号相区别。38 显示重要信号的音响装置和报

11、警装置，最好与光信号同时作用，组成“视听”双重报警信号，以防信号遗漏。 392、语言传示装置的设计 语言的清晰度：语言清晰度（室内）语言的清晰度：语言清晰度（室内）与主观感觉的关系（与主观感觉的关系（见表见表5 51414 ）。）。设计一个语言传示装置，其语言的清设计一个语言传示装置，其语言的清晰度必须在晰度必须在7575以上，才能正确传示以上，才能正确传示信息。信息。40语言清晰度百分率语言清晰度百分率100人的主观感觉人的主观感觉65以下以下65757585859696以上以上不满意不满意语言可以听懂，但非常费劲语言可以听懂，但非常费劲满意满意很满意很满意完全满意完全满意表表5 514 1

12、4 语言清晰度的评价语言清晰度的评价 412、语言传示装置的设计 语言的强度：语言传示装置的语言强度语言的强度：语言传示装置的语言强度最好在最好在606080dB80dB之间。之间。 （见图见图5-15-1）图图5-1 5-1 语音强度与清晰度的关系 422、语言传示装置的设计 噪声对语言传示的影响：当噪声声压级噪声对语言传示的影响：当噪声声压级大于大于40dB40dB时，这时噪声对语言信号有掩时，这时噪声对语言信号有掩蔽作用，从而影响语言传示的效果。蔽作用，从而影响语言传示的效果。43第三节 仪表盘总体布局设计 n1、 仪表盘的识读特点与最佳识读区 n以视中心线为基准，在其上下各15的区域内

13、误读概率最小，视角增大差错率增高(表515)。 视线上下的角度区域视线上下的角度区域误误 读读 概概 率率015153030454560607575900.00010.00050.00100.00150.00200.00250.0030表表5 515 15 视角与差错率的关系视角与差错率的关系 44第三节 仪表盘总体布局设计 n当视距为800时，若眼球不动，水平视野20范围为最佳识读范围，其正确识读时间为s。当水平视野超过24以后正确识读时间开始积聚增加，且24角以外区域的左半部正确识读时间比右半部正确识读时间短。n视线与盘面垂直，可以减少视觉误差。当人坐在控制台前时，头部一般略向前倾，所以仪

14、表盘面应相应后仰1530，以保证视线与盘面垂直。 452、 仪表盘的总体设计 为了保证工作效率和减少疲劳，一目了然地看清全部仪表，一般可根据仪表盘的数量选择一字形、弧形、弯折形布置形式。 一字形布置的结构简单，安装方便，是目前控制室仪表盘的较少的小型控制室。弧形布置的结构比较复杂，它既可以是整体弧形，也可以是组合弧形。这种弧形结构改善了视距变化较大的缺点，常用于10块盘以上的中型控制室。弯折式布置由多个一字形构成，其结构比弧形式简单，又使视距变化较大的缺点得到克服。因此该种布置形式常用于大中型控制室。在D区域布置指示调节器和记录及其操纵部件。46n3、 仪表盘的垂直立面布置 在A区域可布置反映全局性，对生产过程有指导意义的生产管理仪表。如总电压表、总电流表、物料总流量表及紧急报警装置等，它们的位置应在人的身高以上比较醒口的地方在B区域布置监控者需要经常观察的各类指示仪表和记录仪。E区域是仪表盘附带的操纵台，可布置启动和停止按钮、显示转换键和电话等辅助装置。图中，x是监控者眼睛高度(约为1.5m) , y是监控者俯位(约为1.3m)