第6章 人机的信息界面设计

1、 第6章 人机的信息界面设计主要讲授内容主要讲授内容6.1 人机信息界面的形成人机信息界面的形成6.2 视觉信息显示设计视觉信息显示设计6.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统6.4 操纵装置设计操纵装置设计6.5 操纵与显示相合性操纵与显示相合性6.1 6.1 人机信息界面的形成人机信息界面的形成l 人机信息界面包括人机信息界面包括环境信息环境信息、机器信息机器信息的的显示显示和机器接受信息的和机器接受信息的控制装置控制装置。图6-1 人机信息交换系统模型l6.1.2 人机信息交换方式概述人机信息交换方式概述l 显示装置显示装置是人机系统中，将机器的信息以人能是人机系统中，将机器的信息以人能

2、接受的方式传递给人的部件。人们根据显示信息来接受的方式传递给人的部件。人们根据显示信息来了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操纵机器。了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操纵机器。l 按人接受信息的按人接受信息的感觉通道感觉通道不同，信息显示装置不同，信息显示装置分为分为视觉显示视觉显示，听觉显示听觉显示和和触觉显示触觉显示，其特征参阅，其特征参阅表表6-16-1。l 控制器控制器是把人的输出信息转换为机器信息输入是把人的输出信息转换为机器信息输入的装置，在生产过程中，人是通过操纵控制器完成的装置，在生产过程中，人是通过操纵控制器完成对机器的指挥和控制。对机器的指挥和控制。l 依据人的依据人的

3、操作部位操作部位，操纵装置主要分为，操纵装置主要分为手动手动和和脚动脚动两大类控制器。两大类控制器。l6.2.1 仪表显示设计l6.2.2 信号显示设计l6.2.3 荧光屏设计l6.2.4 图形符号设计 6.2 视觉信息显示设计视觉信息显示设计6.2.1 仪表显示设计仪表显示设计l视觉显示方式的选择：视觉显示方式的选择：l 显示类型和显示方式，主要取决于显示类型和显示方式，主要取决于显显示器所支持的任务本身的特性。示器所支持的任务本身的特性。例如，显例如，显示任务是导航？控制？决策？学习还是其示任务是导航？控制？决策？学习还是其他？他？l 除任务外，就要考虑显示器所采用的除任务外，就要考虑显示

4、器所采用的物理实现手段物理实现手段。如定量显示还是定性显示？。如定量显示还是定性显示？彩色显示还是单色显示？彩色显示还是单色显示？l 总的要求是使操纵者能够总的要求是使操纵者能够快速准确认读快速准确认读、不易失误、不易疲劳不易失误、不易疲劳。6.2.1 仪表显示设计认认 读读 特特 征征数字式显示仪表数字式显示仪表刻度指针式仪表刻度指针式仪表仪表的类型仪表的类型直接用数码来显示有关的参数或工作状态。用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。特点：特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视

5、觉疲劳。别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。特点：特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。效果很好。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。数字式显示仪表数字式显示仪表刻度指针式仪表刻度指针式仪表比较项目模拟显示仪表数字显示仪表指针活动式指针固定式数量信息中：指针活动时读数困难中

6、：刻度移动时读数困难好：能读出精确数值，速度快、差错少质量信息好：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差：未读出数值和刻度时，难以确定变化方向和大小差：必须读出数字，否则难以得知变化的方向和大小调节性能好：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监控性能好：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：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差：不便按变化的趋势进行监控一般性能中：占用面积大，

7、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，认读性好好：占用面积小，照明面积也是最小，表盘的长短只受字符的限制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局限性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表表61 61 模拟式与数字式显示仪表的特点模拟式与数字式显示仪表的特点

8、 (一一)刻度指针式显示器的设计刻度指针式显示器的设计l 在设计指针式仪表时，主要是设计和选在设计指针式仪表时，主要是设计和选择好择好刻度盘形状及大小刻度盘形状及大小、指针形状指针形状、字符和字符和色彩匹配色彩匹配并使它们之间并使它们之间协调协调以以符合人符合人对于信对于信息的感受、辨别和理解的息的感受、辨别和理解的生理和心理特征生理和心理特征，从而使人能迅速而又准确地接受信息。从而使人能迅速而又准确地接受信息。l 应考虑如下几点人体工程学参数：应考虑如下几点人体工程学参数：使用者与显示装置之间的观察距离；使用者与显示装置之间的观察距离；根据使用者所处的观察位置，显示装置是根据使用者所处的观察

9、位置，显示装置是 否布置在最佳视区范围；否布置在最佳视区范围；选择有利于显示与认读的形式，颜色和照选择有利于显示与认读的形式，颜色和照明条件。明条件。1. 1. 仪表形式仪表形式l 常见刻度盘的形状，主要取决人机系统的常见刻度盘的形状，主要取决人机系统的精度要求、功能要求以及人的视觉特性。精度要求、功能要求以及人的视觉特性。l 指针式刻度仪表按结构形式分为指针式刻度仪表按结构形式分为指针活动指针活动仪表、指针固定式仪表仪表、指针固定式仪表。1、仪表形式（1）形式及特点35.527.516.610.90.5（2 2）几种常见的读数式仪表形式与误读）几种常见的读数式仪表形式与误读率的关系：率的关系

10、： 垂直长条形仪表的误读率最高，开窗垂直长条形仪表的误读率最高，开窗式仪表的误读率最低。式仪表的误读率最低。（3）定性显示方式）定性显示方式l 显示器是为了对机器的运行状态作出显示器是为了对机器的运行状态作出定性显示定性显示时，选用时，选用模拟式仪表模拟式仪表更为有利。更为有利。 图为一种形式的记录盘，采用三种不同的编码方法显示危险区域。 实验证明，三种不同的编码方法显示认读时间最短，且误认率最低。 模拟式仪表进行定性显示时还有一个重要的优点是可以进行形象化显示设计。 形象化显示可以具体直观地显示机器的状态。例如：飞机水平状态显示表，可以显示出飞机飞行的姿态；潜艇的状态显示仪表。l2. 表盘尺

11、寸l 表盘尺寸与刻度标记的数量和观察距离的增加表盘尺寸与刻度标记的数量和观察距离的增加而加大。但并不是越大越好，因为刻度盘直径大了，而加大。但并不是越大越好，因为刻度盘直径大了，眼睛观察仪表时的扫描路线变长，这样反而影响读眼睛观察仪表时的扫描路线变长，这样反而影响读数的速度和准确性，同时也多占据了安装空间，使数的速度和准确性，同时也多占据了安装空间，使仪表安装既不紧凑又不经济。仪表安装既不紧凑又不经济。l 仪表刻度盘的最佳尺寸应根据观察者的最佳视仪表刻度盘的最佳尺寸应根据观察者的最佳视角来确定。有关试验证明，刻度盘的最佳视角为角来确定。有关试验证明，刻度盘的最佳视角为2.52.55 5。（表。

12、（表6-36-3） l3.3.刻度设计刻度设计 刻度盘上两最小刻度标志之间的距离刻度盘上两最小刻度标志之间的距离称为称为刻度刻度。 表盘上的刻度线、刻度线间距、文字表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和数字尺寸是依据和数字尺寸是依据视距视距确定的。当视距确定的。当视距为为750mm750mm时，刻度大约为时，刻度大约为1 12.5mm2.5mm。l1 1）量表的划分）量表的划分l 量表的划分指的是仪表刻度所指示的具体量表的划分指的是仪表刻度所指示的具体数值的划分。数值的划分。l 仪表的最小刻度最好代表仪表的最小刻度最好代表1 1，其次是代表，其次是代表2 2或或5 5，或者代表以上这三个数乘，或者

13、代表以上这三个数乘1010n n的数，而不的数，而不易代表其它数值，尤其不宜代表易代表其它数值，尤其不宜代表3 3、6 6、7 7等数等数值。值。l 同一仪表上各个刻度所代表的量值应当一同一仪表上各个刻度所代表的量值应当一致，多个仪表并用时，各仪表之间读数应当尽致，多个仪表并用时，各仪表之间读数应当尽可能一致。可能一致。l l2 2）刻度间距）刻度间距l 刻度的间距指的是二个最小刻度标记（或刻度的间距指的是二个最小刻度标记（或刻度线）之间的间隔距离。刻度线）之间的间隔距离。 小刻度间距小刻度间距L/600L/600；大刻度间距；大刻度间距L/50L/50l 还受还受观察时间观察时间的影响，观察

14、时间越短，间的影响，观察时间越短，间距越偏大。在观察时间很短时（如距越偏大。在观察时间很短时（如0.50.50.25s0.25s）的情况下，最好采用的情况下，最好采用2.32.33.8mm3.8mm，而不宜过小。，而不宜过小。l3 3）刻度标记（或刻度线）刻度标记（或刻度线）l 每一刻度线代表一定的读数单位，刻度一每一刻度线代表一定的读数单位，刻度一般有三级：般有三级：长刻度线长刻度线、中刻度线中刻度线和和小刻度线小刻度线。刻度线长度刻度线长度 在足够的照在足够的照明条件下，当视明条件下，当视距距L L一定时，刻度一定时，刻度线的长度可参考线的长度可参考表表6666选取刻度选取刻度线最小长度。

15、线最小长度。 长刻度线长度长刻度线长度=L/90=L/90 中刻度线长度中刻度线长度=L/125=L/125 短刻度线长度短刻度线长度=L/200=L/200 刻度线间距为刻度线间距为L/600L/600L/50L/50 表表66 66 刻度线长度与视距关系刻度线长度与视距关系视视 距距（mm）长刻度线长长刻度线长度（度（mm）中刻度线长中刻度线长度（度（mm）短刻度线长短刻度线长度（度（mm）500500900900180018003600360060005.610.219.839.966.84.17.114.228.447.52.34.38.617.328.73 3）刻度标记（或刻度线）刻

16、度标记（或刻度线）l刻度线宽度刻度线宽度l 刻度线宽度一般取为刻度大小的刻度线宽度一般取为刻度大小的515%，普通刻度线宽通常取为普通刻度线宽通常取为0.10.021毫米，毫米，远距离观察时，可取为远距离观察时，可取为0.60.8毫米，带有毫米，带有精密装置时，可取为精密装置时，可取为 0.00150.11毫米。毫米。 当刻度线的宽度为间距的当刻度线的宽度为间距的10时，判读时，判读误差最小。误差最小。 图图6767表示当视距为表示当视距为710710毫米时，普通刻度标记的三种刻度毫米时，普通刻度标记的三种刻度线宽度间的最小尺寸关系线宽度间的最小尺寸关系。 图图6-7 刻度标记距及宽度的最小值

17、刻度标记距及宽度的最小值l4 4）刻读方向）刻读方向l 刻读方向是指刻度盘上刻度值刻读方向是指刻度盘上刻度值递增顺序递增顺序和认读方向和认读方向。其设计必须遵循视觉运动规律，。其设计必须遵循视觉运动规律，从左到右，从上到下，顺时针方向等。从左到右，从上到下，顺时针方向等。l5 5）刻度的标数）刻度的标数l 仪表的刻度必须标上相应的数字，仪表的刻度必须标上相应的数字，才能使人更好地认读。可参考下列原才能使人更好地认读。可参考下列原则进行设计：则进行设计：l 最小刻度不标数，最大刻度必须标数最小刻度不标数，最大刻度必须标数l 指针运动式仪表，标数应呈竖直状；指针运动式仪表，标数应呈竖直状；仪仪表面

18、运动式仪表，标数则应沿径向布置。表面运动式仪表，标数则应沿径向布置。l 标数应尽可能不被指针挡住。标数应尽可能不被指针挡住。l 开窗式仪表窗口大小应至少能显示被指开窗式仪表窗口大小应至少能显示被指示数字及其上下两侧的两个数。示数字及其上下两侧的两个数。l 圆形仪表，应使数码按顺时针方向依次圆形仪表，应使数码按顺时针方向依次增大。数值有正负时，增大。数值有正负时，0 0设置在设置在1212点位置。点位置。l 不做多圈使用的仪表，最好在刻度全程不做多圈使用的仪表，最好在刻度全程的头和尾之间断开，间距相当于一个大刻的头和尾之间断开，间距相当于一个大刻度值为宜。度值为宜。l4. 仪表指针设计l 1 1

19、）形状）形状指针形状要单纯、明确，不应有装饰。指针形状要单纯、明确，不应有装饰。以以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形的为好。的为好。 l 2 2）宽度）宽度指针针尖宽度应与最短刻度线等宽。指针针尖宽度应与最短刻度线等宽。l 3 3）长度长度指针的针尖不要覆盖刻度，一般要离开指针的针尖不要覆盖刻度，一般要离开刻度记号刻度记号12mm左右。左右。l 4 4）颜色颜色指针的颜色与刻度盘的颜色应有较鲜明指针的颜色与刻度盘的颜色应有较鲜明的对比，与刻度线的颜色和字符的颜色应该相同。的对比，与刻度线的颜色和字符的颜色应该相同。l 5 5）零点位置零点位置指针零点位置

20、大多在相当于时钟指针零点位置大多在相当于时钟12点的位置上。点的位置上。警戒仪表的警戒区应设在警戒仪表的警戒区应设在12时处，危时处，危险区和安全区则处于其两侧。险区和安全区则处于其两侧。l 6)指针不应接触刻度盘面，但要尽量贴近盘面。精指针不应接触刻度盘面，但要尽量贴近盘面。精度要求很高的仪表，其指针和刻度盘面应装配在同度要求很高的仪表，其指针和刻度盘面应装配在同一平面内。一平面内。l 5. 5. 指针式仪表的配色设计指针式仪表的配色设计l 指针、刻度和表盘的配色关系要符合人的色觉原指针、刻度和表盘的配色关系要符合人的色觉原理，黑色配色的清晰度较高，但不是最高，下表配色理，黑色配色的清晰度较

21、高，但不是最高，下表配色时要采取时要采取红红绿绿等醒目色，以提高工作环境的等醒目色，以提高工作环境的美学美学效果。效果。6 6、仪表文字符号设计、仪表文字符号设计 数字、拉丁字母及一些专用符号是用数字、拉丁字母及一些专用符号是用得最多的字符，在仪表上的每个字符都得最多的字符，在仪表上的每个字符都向人们提供机器在生产过程中的信息，向人们提供机器在生产过程中的信息，要迅速、准确地把信息显示给人，除刻要迅速、准确地把信息显示给人，除刻度和指针的设计要符合人机工程学的要度和指针的设计要符合人机工程学的要求外，还必须配上按视觉特性设计的数求外，还必须配上按视觉特性设计的数字和符号，才能最有效地显示信息。

22、字和符号，才能最有效地显示信息。 6 6、仪表文字符号设计、仪表文字符号设计（1）字符的形状要求）字符的形状要求 对字符形状的要求是对字符形状的要求是简单显眼，因此可多用直简单显眼，因此可多用直线和尖角，加强字体本身线和尖角，加强字体本身特有的笔划，突出特有的笔划，突出“形形”的特征，不要草体和装饰。的特征，不要草体和装饰。如图如图611所示。所示。 使用拉丁或英文字母使用拉丁或英文字母时，一般情况下应用大写时，一般情况下应用大写印刷体，因大写字线清晰，印刷体，因大写字线清晰，使用汉字时，最好是仿宋使用汉字时，最好是仿宋字和黑体字的印刷体，其字和黑体字的印刷体，其笔划规整，清晰易辨。笔划规整，

23、清晰易辨。图图6-11 数码的形式数码的形式（2 2）字符的大小要求）字符的大小要求 在便于认读和经济合理的条件下，字符应尽量大，一般在便于认读和经济合理的条件下，字符应尽量大，一般字符高度为观察距离的字符高度为观察距离的1/2001/200（如表（如表6868所示），可按下式所示），可按下式近似计算。近似计算。 （式（式6161）式中式中 HH字符高度字符高度mmmm L L视距视距mmmm 眼睛的最小视角（分）眼睛的最小视角（分） 表表68 刻度盘上的字符高度刻度盘上的字符高度视距（视距（m m）字符高度（字符高度（mmmm）0.50.50.90.91.81.83.63.66.02.34.

24、28.617.328.7H=3600L 实验表明，视角实验表明，视角取取10103030左右，当视距左右，当视距一定时，字符的大小就确定了，字体的宽度，一定时，字符的大小就确定了，字体的宽度，按高按高/ /宽宽=3=3：2 2确定，拉丁字母高宽比取确定，拉丁字母高宽比取5 5：3.53.5，字体的笔划宽与字高比为字体的笔划宽与字高比为1 1：8 81 1：6 6。在夜间。在夜间采用发光字的情况下，采用采用发光字的情况下，采用1 1：1 1的方形字较好。的方形字较好。若是荧光屏显示，数字字符的高宽比常用若是荧光屏显示，数字字符的高宽比常用2 2：1 1或或1 1：1 1，其笔划宽与字高之比为，其

25、笔划宽与字高之比为1 1：8 8或或1 1：1010。表表3939不同照明条件和对比度下数字、字符的不同照明条件和对比度下数字、字符的笔划宽。笔划宽。表表69 不同照明条件和对比度下数字、字符的笔划宽不同照明条件和对比度下数字、字符的笔划宽照明和对比条件字体笔划宽/字高低照度下字母与背景的明度对比较低进时明度对比值大于1：12（白底黑字）明度对比值大于1：12（黑底白字）黑色字母于发光的背景上发光字母于黑色的背景上字母具有较高的明度视距较大而字母较小的情况下粗粗中粗中中细粗中细极细粗中粗1：51：51：61：81：81：101：51：81：101：121：201：51：6l7.仪表位置的布置原

26、则l 1 1）按仪表的重要程度排列）按仪表的重要程度排列l 2 2）按使用顺序排列）按使用顺序排列l 显示仪表的排列顺序应于仪表在操作过程中的显示仪表的排列顺序应于仪表在操作过程中的使用使用顺序一致顺序一致，同时，排列顺序还应注意仪表之间，同时，排列顺序还应注意仪表之间逻辑上逻辑上的联系的联系。彼此有联系的仪表应尽量靠近，以提高认读。彼此有联系的仪表应尽量靠近，以提高认读效率和降低误读率。效率和降低误读率。l 3 3）按功能进行组合排列）按功能进行组合排列l 按心理学要求，仪表的排列应符合操作活动的逻按心理学要求，仪表的排列应符合操作活动的逻辑性。因此，仪表和相应的操纵器按他们的功能用途辑性。

27、因此，仪表和相应的操纵器按他们的功能用途分组，即分组，即把传递同一参数信息或与完成同一功能作用把传递同一参数信息或与完成同一功能作用的一些仪表分组排列。的一些仪表分组排列。l 4 4）按最佳零点方向排列）按最佳零点方向排列l 在排列多个标量显示仪表时，应使其在正常工作在排列多个标量显示仪表时，应使其在正常工作状态下指针状态下指针全部指向同一个方向全部指向同一个方向，这样便于发现异常，这样便于发现异常情况和提高认读速度。情况和提高认读速度。l 5 5）按视觉特性排列）按视觉特性排列l 仪表的排列顺序和方向应遵循人的视觉特性仪表的排列顺序和方向应遵循人的视觉特性自左向右、自上而下和顺时针方向圆周运

28、动扫视自左向右、自上而下和顺时针方向圆周运动扫视。同。同时，仪表应按其重要程度和使用频率的要求分别布置时，仪表应按其重要程度和使用频率的要求分别布置在观察效率不同的方位上在观察效率不同的方位上左上最优，其次是右上、左上最优，其次是右上、左下、右下左下、右下。此外，。此外，仪表的排列应尽量紧凑，以缩小仪表的排列应尽量紧凑，以缩小搜索范围，降低视觉疲劳速度搜索范围，降低视觉疲劳速度。l 6 6）按显示与操纵相合性排列）按显示与操纵相合性排列l 仪表均应排列在对应操纵器的仪表均应排列在对应操纵器的左面左面或或上面上面。指针不同时指针不同时指向同一个指向同一个方向方向( (二二) )数字显示设计数字显

29、示设计 数字显示有机械式、电子式和使用阴极射线管的计算机控制式。数字显示有机械式、电子式和使用阴极射线管的计算机控制式。 （1 1） 机械式数字显示设计机械式数字显示设计 机械式数字显示器，是将数字印制在滚机械式数字显示器，是将数字印制在滚筒上或金属片上，通过滚筒的转动或金属片筒上或金属片上，通过滚筒的转动或金属片的滑动，显示数字字符的变化。机械式数字的滑动，显示数字字符的变化。机械式数字显示装置的优点是结构简单、使用方便，缺显示装置的优点是结构简单、使用方便，缺点是有可能在显示窗口只显示出一个数字中点是有可能在显示窗口只显示出一个数字中的半个字形，如只显示出字的下半部分或的半个字形，如只显示

30、出字的下半部分或字的上半部分，从而造成读数错误。另一字的上半部分，从而造成读数错误。另一方面，机械式数字显示器也容易出现卡住的方面，机械式数字显示器也容易出现卡住的现象。现象。 机械式数字显示机械式数字显示 (二二)数字显示设计数字显示设计l 数字的适宜尺寸与观察距离、对比度、照明以及数字的适宜尺寸与观察距离、对比度、照明以及显示时间等因素有关。彼德斯（显示时间等因素有关。彼德斯（Peters）和亚当）和亚当（Adam）所提出的数字与字母适宜尺寸的计算）所提出的数字与字母适宜尺寸的计算公式如下：公式如下：l 0.0022D+K1+K2 l 式中式中 字高（字高（in）l D视距（视距（in）l

31、 K1照明和阅读条件较正系数。对于高环境照明和阅读条件较正系数。对于高环境照明，当阅读条件好时，照明，当阅读条件好时，K1取取0.06in;当阅读条件当阅读条件差时，差时，K1取取0.16in。对于低环境照明，当阅读条。对于低环境照明，当阅读条件好时，件好时，K1取取0.16in;当阅读条件差时，当阅读条件差时，K1取取0.26in K2K2重要性校正系数。一般情况下，重要性校正系数。一般情况下，K2=0;K2=0;对于对于重要项目，如故重要项目，如故障信号，障信号，K2K2可取可取0.075in0.075in。 在实际应用中，如果照明条件不良和照顾近视患在实际应用中，如果照明条件不良和照顾近

32、视患者，数字的高度尺寸还可适当放大些。者，数字的高度尺寸还可适当放大些。 数字的笔划宽度一般以其与字高的比值表示。数字的笔数字的笔划宽度一般以其与字高的比值表示。数字的笔划宽度与字高的最佳比值，有人以黑底白色字和白底黑色划宽度与字高的最佳比值，有人以黑底白色字和白底黑色字两种情况进行实验，实验结果如图字两种情况进行实验，实验结果如图3-193-19所示。由图可知，所示。由图可知，数字笔划宽度与字高的最佳比值，对于白底黑字为数字笔划宽度与字高的最佳比值，对于白底黑字为1:81:8。此。此时，观察距离达到时，观察距离达到33m33m时仍可辨别字迹；对于黑底白字为时仍可辨别字迹；对于黑底白字为1:1

33、31:13时，观察距离达到时，观察距离达到36m36m时仍可辨别字迹。由图还可知，时仍可辨别字迹。由图还可知，笔划宽度与字高之比在笔划宽度与字高之比在1:71:7至至1:401:40之间时，看清黑底上的白之间时，看清黑底上的白字比看清白底上的黑字，距离要远一些。产生上述现象的字比看清白底上的黑字，距离要远一些。产生上述现象的原因，是由于白底的光渗效应，即白光渗入到黑字区域，原因，是由于白底的光渗效应，即白光渗入到黑字区域，使黑字不易被看清。使黑字不易被看清。 （2 2） 电子数字显示设计电子数字显示设计 常用的电子数字显示装置有液晶显示（常用的电子数字显示装置有液晶显示（LCDLCD）和发光二

34、）和发光二极管显示极管显示(LED)(LED)。电子显示的优点是：第一，显示出的数字。电子显示的优点是：第一，显示出的数字总是落在观察者视网膜的同一个位置，不发生数字闪动或总是落在观察者视网膜的同一个位置，不发生数字闪动或滚过的现象；第二，发光二极管本身发光，不需外加照明，滚过的现象；第二，发光二极管本身发光，不需外加照明，在暗处也可阅读（但液晶显示需要有背景）照明；第三，在暗处也可阅读（但液晶显示需要有背景）照明；第三，能方便地与计算机或各种电气控制系统联接；第四，可运能方便地与计算机或各种电气控制系统联接；第四，可运用彩色编码显示。电子式数字显示的缺点是数字由直线段用彩色编码显示。电子式数

35、字显示的缺点是数字由直线段组成（常分为段），没有一般手写体数字的弯曲部分，组成（常分为段），没有一般手写体数字的弯曲部分，因此，需要快速认读时，极易误读。同时，不同数字间的因此，需要快速认读时，极易误读。同时，不同数字间的间隙也不同，如图间隙也不同，如图3-203-20所示。所示。 为了避免数字之间的混淆，有人提出，对于组成数字的为了避免数字之间的混淆，有人提出，对于组成数字的的七段直线，可采用不同的线段宽度，上面的和右面的线的七段直线，可采用不同的线段宽度，上面的和右面的线段宽度可取为其余四段直线宽度的段宽度可取为其余四段直线宽度的2/32/3。此外，实验证明，。此外，实验证明，使用点阵构成

36、的数字，如图使用点阵构成的数字，如图3-213-21所示，也可使数字之间混所示，也可使数字之间混淆的可能性大为减少。常用的有瓦塔贝迪安淆的可能性大为减少。常用的有瓦塔贝迪安7 79 9圆点阵、圆点阵、7 79 9方点阵和马多克斯方点阵和马多克斯5 57 7点阵等。点阵等。 6.2.2 信号显示设计l1.1.信号显示特征信号显示特征l 视觉信号视觉信号是指由是指由信号灯产生的视觉信息信号灯产生的视觉信息，其特，其特点是：面积小、视距远，引人注目，简单明了，但点是：面积小、视距远，引人注目，简单明了，但负荷有限，当信号太多时，会形成杂乱现象和产生负荷有限，当信号太多时，会形成杂乱现象和产生干扰。干

37、扰。l 信号灯主要有两个作用：其一是信号灯主要有两个作用：其一是指示性指示性的的，即，即引起操作者的注意，指示操作，具有传递信息的作引起操作者的注意，指示操作，具有传递信息的作用；其二是用；其二是显示工作状态显示工作状态，即反映某个指令、某种，即反映某个指令、某种操作或某种运行过程的执行情况。例如，飞机着陆操作或某种运行过程的执行情况。例如，飞机着陆时，飞行员判断飞机的高度有困难，必须借助信号时，飞行员判断飞机的高度有困难，必须借助信号灯的显示。灯的显示。l2.2.信号灯的视距和亮度信号灯的视距和亮度l 在一定视距下，能引起人注意的信号灯，在一定视距下，能引起人注意的信号灯，其亮度至少其亮度至

38、少两倍于背景的亮度两倍于背景的亮度，同时背景以，同时背景以灰暗无光为好，灰暗无光为好，但信号灯的亮度太大会造成但信号灯的亮度太大会造成眩目而影响观察。眩目而影响观察。一般选用空气散射小，射一般选用空气散射小，射程较远的长波红光的信号灯，或选用功率消程较远的长波红光的信号灯，或选用功率消耗较少的蓝绿光。耗较少的蓝绿光。l3.3.信号灯的颜色信号灯的颜色 作为作为警戒、禁止、停顿或指示不安全警戒、禁止、停顿或指示不安全情况的信号灯，最好使用情况的信号灯，最好使用红色红色；提请注意提请注意的信号灯用的信号灯用黄色黄色；表示；表示正常运行正常运行的信号灯的信号灯用用绿色绿色。l4.4.闪光信号闪光信号

39、l 闪光信号较之固定光信号更能引起人注意，闪光闪光信号较之固定光信号更能引起人注意，闪光信号的作用是：信号的作用是：l 引起观察者的进一步注意；引起观察者的进一步注意；l 指示操作者立即采取行动；指示操作者立即采取行动；l 反映不符指令要求的信息；反映不符指令要求的信息；l 用闪光的快慢指示机器或部件用闪光的快慢指示机器或部件l 运动速度的快慢；运动速度的快慢；l 用以指示警觉或危险信号。用以指示警觉或危险信号。l 4.4.闪光信号闪光信号l 闪光信号的强弱应视具体情况而定，例如表示闪光信号的强弱应视具体情况而定，例如表示重要信息或危险信号的重要信息或危险信号的闪光，闪光，其其强度应强度应比其

40、它信比其它信号号强强，因强光信号比弱光信号更易于引起注意，因强光信号比弱光信号更易于引起注意，但光强度不能大到刺眼和眩目。但光强度不能大到刺眼和眩目。l 闪光信号的闪烁频率一般为闪光信号的闪烁频率一般为0.61.67Hz,亮度亮度对比较差时，闪光频率可稍高。较优先和较紧急对比较差时，闪光频率可稍高。较优先和较紧急的信息可使用较高的闪烁频率（的信息可使用较高的闪烁频率（1020Hz）l5.5.信号灯形象和复合显示信号灯形象和复合显示l 为了使信号灯的显示与其代表的含意有逻辑上的联为了使信号灯的显示与其代表的含意有逻辑上的联系，用一些形象化的办法效果最好。如用系，用一些形象化的办法效果最好。如用“

41、”代表方代表方向向，用用“”或或“O”表示禁止表示禁止；用用“！”表示警觉、危表示警觉、危险险；这就是信号灯的形象显示。；这就是信号灯的形象显示。 l 当所要显示的信息内容较复杂时，往往单个信号灯当所要显示的信息内容较复杂时，往往单个信号灯难以胜任，在此情况下，可采用多个信号灯的复合显示难以胜任，在此情况下，可采用多个信号灯的复合显示来实现来实现(如菲涅尔系统如菲涅尔系统)l l 现代汽车尾灯的设计就采用了现代汽车尾灯的设计就采用了颜色编码颜色编码。汽车的尾灯是给后方汽车驾驶员指示前方车辆汽车的尾灯是给后方汽车驾驶员指示前方车辆行驶情况的，其复合灯光指示：有车、刹车、行驶情况的，其复合灯光指示

42、：有车、刹车、转弯等。白灯用于夜间行驶时倒车用。转弯等。白灯用于夜间行驶时倒车用。菲涅尔着舰辅助光学系统菲涅尔着舰辅助光学系统l 在框架的两边各装有在框架的两边各装有6 6盏绿色灯，作为水平基盏绿色灯，作为水平基准；左右各装有准；左右各装有5 5盏红色禁降灯；在框架中间，纵盏红色禁降灯；在框架中间，纵向排列有向排列有5 5个个“菲涅尔菲涅尔”透镜。透镜。l 当不允许舰载机着落时，左右两侧红色灯发出当不允许舰载机着落时，左右两侧红色灯发出闪光，绿色水平基准灯不亮；当允许舰载机着落时，闪光，绿色水平基准灯不亮；当允许舰载机着落时，红色灯则不亮，绿色基准灯发出固定光，红色灯则不亮，绿色基准灯发出固定

43、光，“菲涅尔菲涅尔”透镜也同时发光。它发出的光要比绿色基准灯强，透镜也同时发光。它发出的光要比绿色基准灯强，而且上下不同位置的透镜发出的定向光束各代表一而且上下不同位置的透镜发出的定向光束各代表一种下滑角。黄色光是高的下滑坡面，红色光是一个种下滑角。黄色光是高的下滑坡面，红色光是一个低的下滑坡面，橙色光是正确的下滑坡面。舰载机低的下滑坡面，橙色光是正确的下滑坡面。舰载机飞行员下滑时，如果看到的是橙色光，就可以准确飞行员下滑时，如果看到的是橙色光，就可以准确地着舰了；如果看到的是黄色光束，说明舰载机下地着舰了；如果看到的是黄色光束，说明舰载机下滑角太大；如果看到了红色光束，则说明舰载机下滑角太大

44、；如果看到了红色光束，则说明舰载机下滑角太小。滑角太小。5.5.信号灯形象和复合显示信号灯形象和复合显示l 信号灯的颜色编码还应考虑到人的记忆能力，信号灯的颜色编码还应考虑到人的记忆能力，编号太复杂则由于不易记忆而导致辨认效率下降。编号太复杂则由于不易记忆而导致辨认效率下降。因而颜色信号的编码以因而颜色信号的编码以八个八个左右为最优。左右为最优。 6.6.信号灯的布置信号灯的布置 重要的信号灯重要的信号灯与重要的仪表一样，必须布置与重要的仪表一样，必须布置在在视野中心视野中心3 3。范围内，范围内，次要信号灯次要信号灯布置在布置在视视野中心野中心6060。8080。范围内。但仍需范围内。但仍需

45、在不必转头在不必转头即能看到的范围内即能看到的范围内。信号灯显示与操纵相关时，。信号灯显示与操纵相关时，应与有关器件靠近，成组排列。信号灯的指示应与有关器件靠近，成组排列。信号灯的指示方向与操纵方向保持一致，例如开关向上时，方向与操纵方向保持一致，例如开关向上时，上方的信号灯亮。上方的信号灯亮。7.7.重要信号灯的设计重要信号灯的设计 采用信号灯显示采用信号灯显示特别重要特别重要的信号或的信号或危险信危险信号号时，可考虑时，可考虑同时采用听觉、触觉同时采用听觉、触觉等多重显示等多重显示方式，以引起特别的注意。方式，以引起特别的注意。l 8 8、 荧光屏设计荧光屏设计l1）荧光屏的显示特征）荧光

46、屏的显示特征l 特点：特点：既能显示图形、符号、信号，又既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；能显示多媒体的图文动态画面。能显示文字；能显示多媒体的图文动态画面。l 应用：应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、示波器、彩超及雷达。显示器、示波器、彩超及雷达。2）目标的亮度、呈现时间）目标的亮度、呈现时间 目标亮度不宜超过目标亮度不宜超过34.3cd/m2（坎德拉（坎德拉/平方米）平方米）。 目标呈现时间为目标呈现时间为0.5s大体上可以满足视觉大体上可以满足视觉辨别的基本要求；呈现时间为辨别的基本要求；呈现时间为23s，是视觉，是视觉辨别的最有利的时间，但占用

47、时间太长，影辨别的最有利的时间，但占用时间太长，影响工作效率。响工作效率。3）目标的运动速度）目标的运动速度 人的视敏度与运动速度成反比人的视敏度与运动速度成反比。当目标。当目标运动速度大于运动速度大于80/s时，视觉工作效率剧烈时，视觉工作效率剧烈下降。下降。l4）目标的形状、大小和颜色）目标的形状、大小和颜色l 形状辨认效率的优劣次序：形状辨认效率的优劣次序：三角形、圆形、三角形、圆形、梯形、方形、长方形、椭圆和十字形。当干梯形、方形、长方形、椭圆和十字形。当干扰光点的强度较大时，方形目标优于圆形目扰光点的强度较大时，方形目标优于圆形目标。标。l 字符的字符的高宽比高宽比取取2 2：1 1

48、或或1 1：1 1，其，其笔画宽笔画宽与字高之比与字高之比取取1 1：8 8或或1 1：1010。l 目标采用目标采用红色红色或或绿色绿色时，视觉辨别效率时，视觉辨别效率与白色目标相似，但与白色目标相似，但红色红色目标容易引起疲劳，目标容易引起疲劳，计算机的荧光屏大多数采用计算机的荧光屏大多数采用绿色绿色作为目标。作为目标。采用采用蓝色蓝色则视觉辨别效率稍差。则视觉辨别效率稍差。l5）目标与背景的关系）目标与背景的关系l 目标的视见度受制于目标与背景的亮度比值：目标的视见度受制于目标与背景的亮度比值：l 亮度对比度亮度对比度(目标亮度目标亮度背景亮度背景亮度)背景亮度背景亮度l 就亮度对比感受

49、性而言，就亮度对比感受性而言，68cd/m2作为背景（屏作为背景（屏幕）亮度的最佳值。幕）亮度的最佳值。l 屏面的亮度与环境亮度相一致时，目标察觉、识屏面的亮度与环境亮度相一致时，目标察觉、识别和追踪效率都达到最优。别和追踪效率都达到最优。l 6）屏面）屏面l 屏面的大小屏面的大小与与视距视距和要显示目标的和要显示目标的大小大小有关。有关。l 屏幕的分辨率越高，显示的信息清晰度越好。屏幕的分辨率越高，显示的信息清晰度越好。l9 9、信号显示中信号显示中图形符号设计图形符号设计l 图形和符号具有图形和符号具有形、意、色形、意、色等多种因素，等多种因素，传递的信息最大，抗干扰能力强，易于接受。传递

50、的信息最大，抗干扰能力强，易于接受。l形：形：图形和符号与标志客体间有着相似的特征，图形和符号与标志客体间有着相似的特征，让人便于识别和辨认。让人便于识别和辨认。l意：意：图形和符号，是对显示内容的高度概括和图形和符号，是对显示内容的高度概括和抽象处理而形成的，应抽象处理而形成的，应与显示内容的特征数量与显示内容的特征数量有关，有关，并不是符号愈简单愈易辨认并不是符号愈简单愈易辨认。l色：色：图形和符号作为一种视觉显示标志出现时，图形和符号作为一种视觉显示标志出现时，总是以某种与被标识的客体有含义联系的总是以某种与被标识的客体有含义联系的颜色颜色表示。表示。l 图形和符号在产品上的应用，有利于

51、操作者迅速图形和符号在产品上的应用，有利于操作者迅速观察和辨认，提高操作者操作的准确性和工作效率，观察和辨认，提高操作者操作的准确性和工作效率，同时提高信息的传递的速度。同时提高信息的传递的速度。 汽车上使用的图形符号。汽车上使用的图形符号。交通上表示禁止的符号标志交通上表示禁止的符号标志电子产品上使用的部分图形符号。电子产品上使用的部分图形符号。l 颜色是一种形象语言，为便于识别，颜色是一种形象语言，为便于识别， 其颜色有特定意义。其颜色有特定意义。红红：停止；禁止；高度危险；防火：停止；禁止；高度危险；防火橙橙：危险；航空、船舶的保安措施：危险；航空、船舶的保安措施黄：警告信号黄：警告信号

52、绿绿：安全；卫生；设备安全运行：安全；卫生；设备安全运行蓝蓝：警惕色：警惕色紫红紫红：放射性危险：放射性危险白：通道、整洁、准备运行的标志色；标志文字、白：通道、整洁、准备运行的标志色；标志文字、 符号、箭头；红、绿、蓝的辅助色符号、箭头；红、绿、蓝的辅助色黑：标志文字、符号、箭头；白、橙的辅助色黑：标志文字、符号、箭头；白、橙的辅助色l 应该注意的是：应该注意的是：在实际应用各类图形符号在实际应用各类图形符号时，不得采用人们不能接受的或过分抽象的图时，不得采用人们不能接受的或过分抽象的图形和符号，只能使用有利于人的知觉的图形、形和符号，只能使用有利于人的知觉的图形、符号，以便减少知觉时间，加

53、强对符号的记忆符号，以便减少知觉时间，加强对符号的记忆和提高操作者的反应速度。和提高操作者的反应速度。l 图形、符号设置的位置应与所指示的操纵图形、符号设置的位置应与所指示的操纵机构相对应。这样操作者就能按图形、符号所机构相对应。这样操作者就能按图形、符号所指示的内容，准确而迅速地操纵机器。指示的内容，准确而迅速地操纵机器。6.3 6.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统l 特点：特点：听觉具有反应快，能感知方向；感听觉具有反应快，能感知方向；感知信息的范围广、不受照明条件和物体障碍知信息的范围广、不受照明条件和物体障碍的限制；能够强迫人注意；用语言通话时应的限制；能够强迫人注意；用语言通话时

54、应答性良好。答性良好。l 应用：应用：信号简单、简短时；要求迅速传递信号简单、简短时；要求迅速传递信号时；传示后无必要查对信号时；信号只信号时；传示后无必要查对信号时；信号只涉及过程或时间性事件时；视觉负担过重或涉及过程或时间性事件时；视觉负担过重或照明、振动等作业环节又不利于采用视觉信照明、振动等作业环节又不利于采用视觉信息传递时；操作人员处于巡视状态，并需要息传递时；操作人员处于巡视状态，并需要从干扰中辨别信息时。从干扰中辨别信息时。l1. 听觉信息传示装置听觉信息传示装置l 利用利用示警信号示警信号（声音）来传达信息。（声音）来传达信息。l 特点：特点：可快速有效的传递简单和短促的信息，

55、反应可快速有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不受限制。快、方向不受限制。l 蜂鸣器蜂鸣器：声音柔和，不会使人紧张或惊恐，较宁：声音柔和，不会使人紧张或惊恐，较宁 静的静的环境下提请操作者注意。环境下提请操作者注意。l 铃铃：宁静的环境下让人注意。：宁静的环境下让人注意。l 角笛角笛：高噪音环境下的报警装置。：高噪音环境下的报警装置。l 汽笛汽笛：紧急事态的音响报警装置。：紧急事态的音响报警装置。l 警报器警报器：声音强度大，可传播很远，可以抵抗其他噪：声音强度大，可传播很远，可以抵抗其他噪声的干扰，特别能引起人注意，并强制性地使人们接声的干扰，特别能引起人注意，并强制性地使人们接受，危险

56、事态的报警。受，危险事态的报警。l2. 言语传示装置言语传示装置l 用语言在人与机器之间传递信息，使其具用语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能力。（如电话、麦克风）有一定的表达能力。（如电话、麦克风）l 特点：可使传递和显示的信息含义准确、特点：可使传递和显示的信息含义准确、接受迅速、信息量较大；可以更为细致、明接受迅速、信息量较大；可以更为细致、明确地指导操作者的各种操作行为。确地指导操作者的各种操作行为。l 应用：无线电广播、电视、电话、报话应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它录音、放音和电声装置。机和对话器及其它录音、放音和电声装置。l1)言语清晰度l 言语的清

57、晰度：人耳对通过它的音语（音言语的清晰度：人耳对通过它的音语（音节、词或语句）中正确听到和理解的百分数。节、词或语句）中正确听到和理解的百分数。l 提示：提示：言语的清晰度必须在言语的清晰度必须在75以上。以上。l2)语言的强度l 提示：言语传示装置的强度最好在提示：言语传示装置的强度最好在6080dB。l3)噪声对言语传示的影响l 当言语传示装置在噪声环境中工作时，噪声将影响言语传示的清晰度。l4)噪声环境中的言语通信l 距声源（讲话人）的距离每增加1倍，言语声级将下降6dB，这相当于声音在室外或室内传至5m远左右。l 房间中声级的下降还受讲话人与收听人附近的吸收物体的影响，在有混响的房间内

58、，当混响时间超过1.5s时，言语清晰度将会降低。3. 听觉传示装置的选择l（1）音响传示装置的选择原理l 1）在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择）在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内。在噪声掩蔽效应最小的范围内。l 2）使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能）使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。最好组成视、听双重报警信号。引起人的注意。最好组成视、听双重报警信号。l 3）音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声）音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。波强度，使用较低的频率。l 4）注意音响装置的多少，

59、避免各信号间的相互干扰。）注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。l（2）言语传示装置的选择原理l 1）显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。）显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。l 2）更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者）更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。操作。l 3）适用于追踪操作中。）适用于追踪操作中。例如，飞机着陆导航的语例如，飞机着陆导航的语言信号、船舶驾驶的言语信号等。言信号、船舶驾驶的言语信号等。l 4）在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人）在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习惯。们习惯。例如，娱乐、广播、电视等。例如，娱乐、广播、电视

60、等。l 操纵装置的类型（按操作部位分）操纵装置的类型（按操作部位分）手动操纵装置手动操纵装置旋转式操纵器：手轮、旋钮、摇柄、十字把等旋转式操纵器：手轮、旋钮、摇柄、十字把等移动式操纵器：按钮、操纵杆、手柄、刀闸开关等移动式操纵器：按钮、操纵杆、手柄、刀闸开关等按压式操纵器：按钮、按键、钢丝脱扣器等按压式操纵器：按钮、按键、钢丝脱扣器等脚动操纵装置脚动操纵装置6.4 操纵装置设计6.4.1 操纵装置的类型及特征分析操纵装置的类型及特征分析l操纵装置的类型（按运动形式分）旋转运动摆动运动平移运动牵拉运动(a)(a)曲柄；曲柄；(b)(b)手轮；手轮；(c) (c) 旋塞；旋塞； (d)(d)旋扭；