第四章人的视觉特征和显示装置设计

1、范晓伟课课 程程 目目 的的 人机工程学的理论和方法为设计中考虑人机工程学的理论和方法为设计中考虑“人的因素人的因素”提供人体尺度数据；为设计中提供人体尺度数据；为设计中“机的功能机的功能”合理性提供科合理性提供科学依据；为设计中考虑学依据；为设计中考虑“环境因素环境因素”提供设计准则；为提供设计准则；为“人人- -机机- -环境环境”系统设计提供整体思路；为系统设计提供整体思路；为“以人为核心以人为核心”的设计思想提供可行方法。通过本课程的学习，培养学生的设计思想提供可行方法。通过本课程的学习，培养学生把人机环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造把人机环境系统作为一个统一的整体来研究，以创

2、造适合于人操作的机械设备和作业环境，使人机环境系适合于人操作的机械设备和作业环境，使人机环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效率，培养统相协调，从而获得系统的最高综合效率，培养“以人为以人为本本”的设计价值观的设计价值观。目目 录录1视觉特征视觉特征2视觉分布于设计布置区的划分视觉分布于设计布置区的划分3显示装置与指针式仪表设计显示装置与指针式仪表设计4电子显示装置设计电子显示装置设计5报警信号装置设计报警信号装置设计6仪表盘的布置仪表盘的布置按人接受信息的感觉器官分类：按人接受信息的感觉器官分类：显示方式显示方式传传 递递 的的 信信 息息 特特 征征视觉显示1、复杂抽象或含科技术语的信息

3、(图表、文字、公式等)2、信息长或需延迟、储存3、需用方位、距离等空间状态说明的信息4、以后可能被引用5、不适合其它方式传递或其它方式传递负荷已很重6、不需急迫传递7、需同时显示、监控、操纵的信息听觉显示1、信息短或不需迟延2、简单且要求快速传递3、不适合其它方式传递或其它方式传递负荷已很重触觉显示1、简单且要求快速传递2、视、听觉通道负荷过重3、使用视、听觉通道传递有困难4.1 视觉特征视觉特征4.1 视觉特征视觉特征手机界面显示方式信息传递的特征视觉显示界面比较复杂和抽象的信息，文字，图片，影像等 不需急迫传递，传递的信息很长，或者需较长时间保留的信息所处环境不适宜听觉信息的传递或听觉传递

4、负荷过重控制界面后的反馈信息，如显示短消息已发送听觉显示界面简单且需快速传递，较短或无法延迟的信息，如通话等无意识状况下的提示信息，如闹铃，来电等控制界面后的反馈信息，如按键的声音休闲或放松时所用的信息，如歌曲或游戏的音乐触觉显示界面使用视听觉通道传递信息困难或负荷过重的场合，如震动提示静态感官体验的信息，如造型和材质的手感动态感官体验的信息，如打开翻盖手机的信息感受控制界面后的反馈信息，如按键的键程实例：手机短消息、铃声等的设计实例：手机短消息、铃声等的设计1、分析手机界面设计中各种信息为何采用该感觉通道，试从感觉通道与适用的场合进行分析。信息类型感觉通道原因文字/图片/影像视觉通道传递比较

5、复杂和抽象的信息文字/图片/影像视觉通道不需急迫传递，传递的信息很长，或者需较长时间保留的信息短信息视觉通道所处环境不适宜听觉信息的传递或听觉传递负荷过重短消息已发送视觉通道控制界面后的反馈信息通话听觉通道简单且需快速传递，较短或无法延迟的信息闹铃/来电听觉通道无意识状态下的提示信息按键声音听觉通道控制界面后的反馈信息歌曲/游戏音乐听觉通道休闲或放松时所用的信息震动提示触觉通道使用视听觉通道传递信息困难或负荷过重的场合信息或消息常用的形式视觉听觉短的或是简单的长的或是复杂的日后将被提交及时处理事件处理一个空间位置需要立刻注意环境是暗的环境是很吵闹的用户持续不断地与产品发生接触4.1 视觉特征视

6、觉特征物体发出的或反射的光透射到视网膜上，在视网膜上产生光化学反应，视神经把神经冲动传到到大脑形成视觉。视觉三要素光、对象、眼睛 适宜刺激是光。人眼所能感觉到的波长大约是380nm到780nm。 全部电磁光谱中的可见光谱全部电磁光谱中的可见光谱 视网膜内壁上有视杆细胞和视锥细胞两种视觉细胞，功能互相不同。视觉细胞类型其作用的条件色彩识别能力在视网膜中的位置视杆细胞光线很弱只能区别黑白，无分辨颜色的功能边缘区域视锥细胞光线很强能分辨颜色和细节中心区域进入电影院、太阳下4.1 视觉特征视觉特征视野：指眼睛观看物体的时候，头部和眼球固定不动，观看正前方所能看见的空间范围。常以角度表示。分为一般视野、

7、色觉视野、微观视野和宏观视野。视野一般视野一般视野在在垂直面垂直面内的静视野最内的静视野最大范围角度为大范围角度为130130度，度，以视水平线为准，最大以视水平线为准，最大仰角为仰角为6060度，最大俯角度，最大俯角为为7070度。度。在水平面内双眼总的视野大约是180度，两眼内侧重合60度，外侧各90度。色觉视野：色觉视野： 视网膜除能辨别光的明暗外，还有很强的辨色能力，可以分辨出180多种颜色。人眼的视网膜能辨别波长不同的光波，在波长380nm-780nm的可见光谱中，光波波长只相差3nm，人眼即可分辨，但主要是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色。 人眼区别不同颜色的机理，常用光的“三原色

8、学说”来解释，该学说认为红、绿、蓝三种基本色，其余的颜色都可由这三种基本色混合而成，并认为在视网膜中有三种视锥细胞，含有三种不同的感光色素分别感受三种基本颜色。缺乏辨别某种颜色的能力，称为色盲，若辨别某种颜色的能力较弱，则称为色弱。180 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白色视野最大，其次为黄、蓝、红、绿。色觉视野和被看对象的颜色和被衬色有关。4.1 视觉特征视觉特征微观视野和宏观视野微观视野和宏观视野 视距为视距为25cm25cm，人

9、眼能分辨物体两点间最小距离为，人眼能分辨物体两点间最小距离为0.075mm0.075mm 显微镜显微镜-微观视野微观视野 250 250万倍万倍 望远镜望远镜-宏观视野宏观视野 20 20亿光年亿光年4.1 视觉特征视觉特征412 视角和视力视角和视力视角：视角：是被看对象中两点光线投入眼角的相交角度。是被看对象中两点光线投入眼角的相交角度。 =2arctg(D/2L)=2arctg(D/2L)视角，视角，D被看对象上两点的距离，被看对象上两点的距离，L眼睛至被看对象的距离眼睛至被看对象的距离4.1 视觉特征视觉特征 视力视力是眼睛识别物体细部的能力，它是眼睛能分是眼睛识别物体细部的能力，它是

10、眼睛能分辨被看对象最近两点的视角的倒数。辨被看对象最近两点的视角的倒数。 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 作为评价眼睛分辨细小物体清晰度的标准。它与作为评价眼睛分辨细小物体清晰度的标准。它与照度、背景亮度以及对象与背景对比度的增加而照度、背景亮度以及对象与背景对比度的增加而增大。增大。 为了提高视力，必须提高背景亮度或照度，或提为了提高视力，必须提高背景亮度或照度，或提高零部件与背景亮度的对比。高零部件与背景亮度的对比。4.1 视觉特征视觉特征413 对比感度对比感度 颜色对比和亮度对比Cp=Lp/Lb=(Lb-Lo)/LbSc =1/ CpCp临界对比临

11、界对比，Lb背景亮度， Lo零件亮度，Lp临界亮度差，人眼刚能辨别零件时，背景和零件的最小亮度差叫做临界亮度差。Sc对比感度对比感度4.1 视觉特征视觉特征414适应性适应性适应人眼对光亮变化的顺应性称为适应。 暗明1分钟 明暗 4-6分钟，完全适应需要30分钟4.1 视觉特征视觉特征进入电影院、太阳下进入电影院、太阳下对工作面设计提出的要求：对工作面设计提出的要求： 工作面的光亮要均匀，避免产生阴影。工作面的光亮要均匀，避免产生阴影。 对于夜航飞行，显示屏的亮度不应高于（或低于）对于夜航飞行，显示屏的亮度不应高于（或低于）显示屏以外的亮度很多。显示屏以外的亮度很多。 避免适应性问题导致的观察

12、或判断延迟，视觉疲劳避免适应性问题导致的观察或判断延迟，视觉疲劳和事故。和事故。 4.1 视觉特征视觉特征LED仪表数字显示屏亮度变化要考虑昼夜环境的影响。如LED数字钟表物体表面产生刺眼和耀眼的强烈光线叫炫光。物体表面产生刺眼和耀眼的强烈光线叫炫光。4.1 视觉特征视觉特征414 炫光炫光炫光的影响：炫光的影响：1）使眼睛的瞳孔直径减小，在视野内亮度不变的条件下降低了视）使眼睛的瞳孔直径减小，在视野内亮度不变的条件下降低了视网膜上的照度。网膜上的照度。 2）眩光在眼球媒质内散射，减弱了被看对象与背景间的对比；）眩光在眼球媒质内散射，减弱了被看对象与背景间的对比； 3）视觉细胞受高亮度光源的刺

13、激，使大脑皮层细胞产生相互作）视觉细胞受高亮度光源的刺激，使大脑皮层细胞产生相互作用，因而使对对象的观察模糊。用，因而使对对象的观察模糊。 研究表明，做精细工作时，眩光在研究表明，做精细工作时，眩光在20分钟之内就会使差错明显分钟之内就会使差错明显增加，工效显著降低。增加，工效显著降低。4.1 视觉特征视觉特征414 炫光炫光炫光的种类炫光的种类 直接炫光和反射炫光直接炫光和反射炫光 直接炫光由天然光或强烈人工光源直接引起的。直接炫光由天然光或强烈人工光源直接引起的。如阳光或日光灯照到计算机显示屏幕上如阳光或日光灯照到计算机显示屏幕上. 反射炫光是由其他表面反射而来的高亮度光线或反射炫光是由其

14、他表面反射而来的高亮度光线或高亮度对比产生的。高亮度对比产生的。 如玻璃等反射导致的炫光如玻璃等反射导致的炫光.4.1 视觉特征视觉特征依眼睛不适程度分为：不适眩光不适眩光：不影响视力但不舒适。失能眩光失能眩光：除了有不适感外，会直接干扰视力。目盲眩光目盲眩光：强眩光，远离一段时间后仍无法看清事物。减少炫光的方法减少炫光的方法 对直接炫光：减少引起炫光的面积；增大视线和炫光对直接炫光：减少引起炫光的面积；增大视线和炫光源的夹角；提高炫光周围的亮度。源的夹角；提高炫光周围的亮度。 对反射炫光：降低光源的亮度；改变光源位置或改变对反射炫光：降低光源的亮度；改变光源位置或改变作业对象的位置；改变刺眼

15、物体表面性质；提高环境作业对象的位置；改变刺眼物体表面性质；提高环境亮度。亮度。4.1 视觉特征视觉特征4.1 视觉特征视觉特征416 视错觉视错觉 错觉：对外界事物不正确的知觉错觉：对外界事物不正确的知觉4.1 视觉特征视觉特征视错觉：就是当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知。视错：是指观察者在客观因素干扰下或者自身的心理因素支配下，对图形产生的与客观事实不相符的错误的感觉。比如，法国国旗红：白：蓝三色的比例为35：33：37，而我们却感觉三种颜色面积相等。这是因为白色给人以扩张感觉，而蓝色则有收缩的感觉，这就是视错觉。视错觉图矛盾空间少女与巫婆416 视错觉视错觉

16、4.1 视觉特征视觉特征视错觉的利用矮中见高在居室中，一部分做吊灯，而另一部分不做，那么没有吊灯的部分就会显得“高”了。虚中见实通过条形或整幅的镜面玻璃，制造出一个虚的空间，而虚的空间在视觉上却是实的空间。冷调降温例如厨房大面积使用深色时，我们呆在里面，就会觉得温度下降2-3度。粗中见细在光洁度比较高的材质边上，放置一些粗糙的材质，例如复古砖和鹅卵石，那么光洁的材质会显得更光洁，这就是对比形成的视错觉。曲中见直一些建筑的天花板往往并不是平的，当弯曲度不是很大的情况下，可以通过处理四条边附近的平直角，造成视觉上的整体平整感。416 视错觉视错觉1 长度错觉长度错觉4.1 视觉特征视觉特征416

17、视错觉视错觉1 长度错觉长度错觉4.1 视觉特征视觉特征416 视错觉视错觉1 长度错觉长度错觉4.1 视觉特征视觉特征416 视错觉视错觉1 长度错觉长度错觉4.1 视觉特征视觉特征2 方位错觉方位错觉4.1 视觉特征视觉特征2 方位错觉方位错觉4.1 视觉特征视觉特征3 透视错觉透视错觉4.1 视觉特征视觉特征4 对比错觉对比错觉4.1 视觉特征视觉特征视错觉图417 颜色视觉颜色视觉4.1 视觉特征视觉特征417 颜色视觉颜色视觉 人眼可以看到波长人眼可以看到波长380-380-780nm780nm的电磁波的电磁波 小于小于380nm (380nm (紫外线，紫外线，X X射线等射线等)

18、 ) 大于大于780nm(780nm(红外线，无红外线，无线电波等线电波等) )颜色颜色标准波长标准波长波长范围波长范围紫色紫色420380-450蓝色蓝色470450-480绿色绿色510480-575黄色黄色580575-595橙色橙色610595-620红色红色700620-7804.1 视觉特征视觉特征视网膜上圆锥细胞感应颜色信息。视网膜上圆锥细胞感应颜色信息。视网膜上有三种圆锥细胞，分别感受红、绿、蓝三种基本色视网膜上有三种圆锥细胞，分别感受红、绿、蓝三种基本色。同等强刺激同等强刺激-白色；同等中刺激白色；同等中刺激-灰色；同等弱刺激灰色；同等弱刺激-黑色黑色；4.1 视觉特征视觉特

19、征418视驼峰现象视驼峰现象 由于视神经节细胞的由于视神经节细胞的作用，人在察看物体作用，人在察看物体表面轮廓非常清晰，表面轮廓非常清晰，即视驼峰现象。即视驼峰现象。4.1 视觉特征视觉特征视驼峰现象的应用视驼峰现象的应用 1 机电产品造型设计，建筑设计，广告设计，装潢和机电产品造型设计，建筑设计，广告设计，装潢和绘画中，背景和对象之间采用烘云托月的手法。绘画中，背景和对象之间采用烘云托月的手法。 2 图像识别图像识别 3 电视机上色边电路电视机上色边电路 4 摄影技术摄影技术4.1 视觉特征视觉特征421 视觉的运动规律视觉的运动规律1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2实

20、现习惯于从左到右和从上到下运动，看圆形内的实现习惯于从左到右和从上到下运动，看圆形内的东西时，总是沿顺时针方向看的迅速东西时，总是沿顺时针方向看的迅速 仪表刻度方向也遵循这一原则仪表刻度方向也遵循这一原则3眼睛朝上下方向运动比沿水平方向运动容易疲劳，眼睛朝上下方向运动比沿水平方向运动容易疲劳，对水平方向的尺寸和比例的估计比对垂直方向的估对水平方向的尺寸和比例的估计比对垂直方向的估计要准确得多计要准确得多水平仪表误读率水平仪表误读率28%，垂直仪表误读率，垂直仪表误读率35%4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分4 当眼睛偏离视中心时，在偏离当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相

21、同的情况下，人眼对距离相同的情况下，人眼对左上象限的观察率优于对右左上象限的观察率优于对右上象限，对右上优于左下，上象限，对右上优于左下，右下最差。右下最差。视区布置也遵循这一原则视区布置也遵循这一原则5 5 两眼的运动是协调和同步的，不可能一只眼转动两眼的运动是协调和同步的，不可能一只眼转动而另一只眼不动，也不可能一眼看，而另一眼不看。而另一只眼不动，也不可能一眼看，而另一眼不看。6 6 对直线轮廓比对曲线轮廓更容易接受。对直线轮廓比对曲线轮廓更容易接受。 仪表外形多为横向长方形仪表外形多为横向长方形4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分 颜色对比与人眼辨色能力有一定关

22、系。 当人们从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。 当两种颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是： 黄底黑字，黑底白字， 蓝底白字，白底黑字等。 4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分选用清晰配色方案：黑与黄、黑与白等。选用清晰配色方案：黑与黄、黑与白等。4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分 两种颜色搭配在一起时，易辨认的顺序是：黄底两种颜色搭配在一起时，易辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。4 42 22 2 视区的分布和色觉范围视区的分布和色觉范围1 1 水平方向

23、的视区水平方向的视区 10 度为最佳视区度为最佳视区 20 度为瞬息区度为瞬息区 30 度为有效区度为有效区 120 度最大视区度最大视区 4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分2 垂直方向的视区垂直方向的视区最佳视线：视水平线下最佳视线：视水平线下10 度左右度左右良好视区：视水平线以上良好视区：视水平线以上10 度和以下度和以下30 度度最大视区：视水平线以上最大视区：视水平线以上60 度和以下度和以下70 度度4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分3 最敏感的色觉范围最敏感的色觉范围 白天：白天：555nm的黄绿光的黄绿光 暗视觉：绿光暗视觉：

24、绿光 。 在暗黑天在暗黑天, 视敏感的波长向短波方向移动视敏感的波长向短波方向移动4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分4 最小分辨角最小分辨角 最小分辨角为最小分辨角为07 随照度、环境、颜色和视线方向有所变化随照度、环境、颜色和视线方向有所变化 例如白天和晚上、航海环境、对象颜色等例如白天和晚上、航海环境、对象颜色等4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分4 42 23 3 设计布置区的划分设计布置区的划分 A 一般区域：一般区域： 操作频繁的操纵装置；但不操作频繁的操纵装置；但不宜布置精度高的认读频繁的宜布置精度高的认读频繁的显示装置。显示装置。

25、 B 最佳区域：最佳区域： 视觉和手操作的最佳区域视觉和手操作的最佳区域 C 辅助区域辅助区域 D 最大区域最大区域0504.2 4.2 视觉分布与设计布置区的划分视觉分布与设计布置区的划分司机司机- -汽车三要素基本模型汽车三要素基本模型 机器至人的信息传递有视觉显示、听觉显示、触觉显机器至人的信息传递有视觉显示、听觉显示、触觉显示等，视觉显示是最重要的。示等，视觉显示是最重要的。 信息传递和处理的质量取决于人接受信息的速度和准信息传递和处理的质量取决于人接受信息的速度和准确度，这与视觉显示装置有密切联系。确度，这与视觉显示装置有密切联系。4.3 4.3 显示装置和指示式仪表的设计显示装置和

26、指示式仪表的设计 显示装置：机器设备向人传递信息的装置。显示装置：机器设备向人传递信息的装置。 目的：将机器的运行状态采用数值形式定量传达或目的：将机器的运行状态采用数值形式定量传达或用规定的形式定性表现，为机器操纵管理人员控制用规定的形式定性表现，为机器操纵管理人员控制机器提供依据。机器提供依据。n视觉显示视觉显示 主要优点：主要优点： 采用数字、文字、图形、动画等多种形式；传示信采用数字、文字、图形、动画等多种形式；传示信息便于延时保留和储存。息便于延时保留和储存。n听觉显示听觉显示l主要优点：主要优点： 即时性、警示性强，能向所有方向传示信息且不即时性、警示性强，能向所有方向传示信息且不

27、易受到阻隔。易受到阻隔。l主要缺点主要缺点 听觉信息与环境之间的相互干扰较大。听觉信息与环境之间的相互干扰较大。显显示示的的典典型型应应用用使用例子显示状态电子灯亮，显示“准备好了”打印机上显示“出纸”信息定时器指示周期工作时的嗡嗡声复印机上的控制标志符号确认功能投币电话机上的图表指示用户手册上的插图为五速度汽车传动的齿轮移动标志符号汽车上的警报灯发出警告割草机上的警报标志符号显示质信息在汽车上的温度计量器（热、冷、正常）压力计量器显示量信息车速表计数器4.3 4.3 显示装置和指示式仪表的设计显示装置和指示式仪表的设计431 视觉显示装置的种类和特点视觉显示装置的种类和特点一般分为三大类：数

28、字显示、模拟显示、电子显示一般分为三大类：数字显示、模拟显示、电子显示数字显示指直接用数码来显示机器工作状态各参数的装置数字显示指直接用数码来显示机器工作状态各参数的装置4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计431 视觉显示装置的种类和特点视觉显示装置的种类和特点一般分为三大类：数字显示、模拟显示、电子显示一般分为三大类：数字显示、模拟显示、电子显示模拟显示用刻度和指针来显示机器工作状态各参数的装置模拟显示用刻度和指针来显示机器工作状态各参数的装置电子显示器用光信号组成的字符或图像，通过显示屏幕显电子显示器用光信号组成的字符或图像，通过显示屏幕显示各种状态及数量的装置。示

29、各种状态及数量的装置。4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计哪个读数更快些？哪个读数更快些？4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计氧气压力表氧气压力表4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计 数字显示器与模拟显示器的选择数字显示器与模拟显示器的选择 数字显示数字显示：直接用：直接用数码数码来显示来显示 模拟显示模拟显示：用：用刻度和指针刻度和指针来指示来指示4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计状况状况比较受欢迎的显示比较受欢

30、迎的显示模拟模拟数字数字活动指示，活动指示，固定刻度固定刻度固定指示，固定指示，移动刻度移动刻度读取精确性是重要的读取精确性是重要的读取速度是重要的读取速度是重要的数值改变得很快或是很频繁数值改变得很快或是很频繁用户需要变化率的信息用户需要变化率的信息用户需要相对于固定数值改变了的用户需要相对于固定数值改变了的信息信息能显示的最小的空间能显示的最小的空间用户要求设置数值用户要求设置数值为数量信息选择最合适的显示方式为数量信息选择最合适的显示方式视觉显示器按显示功能可分为：视觉显示器按显示功能可分为： 读数用仪表 用数值显示机器的有关参数和状态。如汽车的时速表。 检查用仪表 用以显示系统状态参数

31、偏离正常值的情况。 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。可用绿、黄、红三种不同的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。 追踪用仪表 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。选用荧光屏显示更为理想。 调节用仪表 用以显示操纵器调节的值，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。4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的

32、设计 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计 模拟显示装置的类型：模拟显示装置的类型： 开窗形、圆形、半圆形、水平直线形、竖直直线形开窗形、圆形、半圆形、水平直线形、竖直直线形4.3 4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计432指针式仪表设计的人机学问题指针式仪表设计的人机学问题需要考虑的人机学参数：需要考虑的人机学参数：操纵者与显示装置间的观察距离；操纵者与显示装置间的观察距离；根据操纵者的位置，显示装置是否布置在最佳视区范

33、围；根据操纵者的位置，显示装置是否布置在最佳视区范围；选择有利于显示和认读的形式，以及考虑颜色照明等条件。选择有利于显示和认读的形式，以及考虑颜色照明等条件。4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计1 刻度盘的形状和大小刻度盘的形状和大小圆形圆形 半图形半图形 偏心半圆形偏心半圆形 水平弧形水平弧形垂直弧形垂直弧形 水平直线形水平直线形 垂直直线形垂直直线形 开窗形开窗形4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计1 刻度盘的形状和大小刻度盘的形状和大小4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计1 刻度盘的形状和大小刻度盘的形状和大小刻度盘

34、的形状与认读准确性关系：刻度盘的形状与认读准确性关系：开窗形开窗形圆形圆形半圆形半圆形水平直线形水平直线形竖直直线形竖直直线形模拟式仪表形式与误读率4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计比较 开窗式：开窗式：数字式仪表的一种变形数字式仪表的一种变形优点：认读区域很小优点：认读区域很小，视线集中，读数，视线集中，读数准确快捷准确快捷；缺点：缺点：不掌握易不掌握易信息变化趋势及状态信息变化趋势及状态，跟踪调节跟踪调节 不方便。不方便。 圆形仪表盘圆形仪表盘优点：两类刺激，优点：两类刺激，观察时视线观察时视线扫描路径短，扫描路径短， 认读较快认读较快；缺点：缺点：读数的读数的起

35、始点和终止点起始点和终止点可能混淆。可能混淆。 直线形的仪表盘直线形的仪表盘缺点：单类刺激，扫描路径长缺点：单类刺激，扫描路径长，认读比较慢、，认读比较慢、 误读率高误读率高4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计 根据根据指针与度盘相对运动指针与度盘相对运动分类：分类： 指针运动指针运动刻度盘固定刻度盘固定刻度盘运动刻度盘运动指针固定指针固定4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计刻度盘的大小刻度盘的大小 刻度盘的大小与刻度标记数量和人的观察刻度盘的大小与刻度标记数量和人的观察距离有关。距离有关。 刻度盘大小一般随着它们的增减而增减。但刻度盘大小一般随

36、着它们的增减而增减。但是刻度盘过大，眼睛的扫描路线变长，反而影响是刻度盘过大，眼睛的扫描路线变长，反而影响读数的速度和准确性，同时占了安装面积。读数的速度和准确性，同时占了安装面积。4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计刻度标记的数量刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径刻度盘的最小允许直径/mm/mm观察距离观察距离50CM50CM观察距离观察距离90CM90CM38507010015020030025.425.425.436.454.472.8109.025.432.545.564.398.0129.6196.0与与4.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的

37、设计认读速度认读速度和和读错率读错率与与刻度盘直径刻度盘直径的关系的关系圆形刻度盘直圆形刻度盘直径径/mm观察时间观察时间（秒）（秒）平均反应时间平均反应时间（秒）（秒）读错率读错率（%）2544700.820.720.750.760.720.7564124.3 显示装置和指针式仪表的设计显示装置和指针式仪表的设计 刻度盘直径刻度盘直径D D大小应该适当大小应该适当 D17D17.5.5mmmm 无错认读速度无错认读速度大为降低大为降低。 25mmD80mm 25mmD 80mm 80mm 随着随着D D增加，读数速度与准确增加，读数速度与准确 度下降，读错率上升；度下降，读错率上升； 35m

38、mD70mm 35mmD圆形梯形方形长方形椭圆形十字形442字符的大小 字符大小要适当，过小影响识别度；过大不经济。字符高宽比为2:1或1：1 一般每个字符所占的水平视角在22左右可以满足要求。4.4 电子显示装置设计电子显示装置设计443字符的亮度 一般来说字符亮度越高，识别效果越好，但是亮度超过一定范围，识别效果不会有多大的改善。 计算机屏幕上的字符亮度一般在10-180cd/m2444屏幕上的背景亮度 背景亮度不低于10cd/ m2 最优值：70cd/ m2 背景亮度和字符亮度之间应有一定对比度445显示屏幕外的环境亮度 周围环境亮度应比显示器亮度稍低或一致，屏幕上的符号看起来才是最清晰

39、的。4.4 电子显示装置设计451 报警信号装置的功用 指示方面：引起操作者的注意或指示操作，具有传递信指示方面：引起操作者的注意或指示操作，具有传递信息的作用。息的作用。 执行方面：借以反映某种指令，某种状态，某些条件，执行方面：借以反映某种指令，某种状态，某些条件，或某类演变正在执行或已经执行。或某类演变正在执行或已经执行。4.5 报警信号装置设计452信号灯的设计信号灯的设计1亮度： 至少两倍于背景亮度， 背景以灰暗无光为好。2颜色： 红色表示警戒、禁止、停顿或指示不安全； 绿色表示正常运行； 黄色表示提请注意。4.5 报警信号装置设计电工成套装置中的指示灯电工成套装置中的指示灯4.5

40、报警信号装置设计3闪光信号：引起操作者进一步注意闪光信号：引起操作者进一步注意需要操作需要操作者立即采取行动；反映不符合指令要求的信息。者立即采取行动；反映不符合指令要求的信息。 此外用速度的快慢作情况紧急的指示。此外用速度的快慢作情况紧急的指示。 闪烁频率：闪烁频率：0.67-1.67hz4信号形象化：不仅用颜色，也可以用形象化形状信号形象化：不仅用颜色，也可以用形象化形状加以区别。如高速公路收费处，机场等。加以区别。如高速公路收费处，机场等。4.5 报警信号装置设计4.5 报警信号装置设计 汽车内部信号显示灯形象汽车内部信号显示灯形象 5. 信号灯的位置：最重要的信号灯和警告灯应安置信号灯

41、的位置：最重要的信号灯和警告灯应安置在视野中央在视野中央3的范围内；所有警告灯均应安置的范围内；所有警告灯均应安置在视野在视野30的范围内。具体位置的确定还应考虑的范围内。具体位置的确定还应考虑与其他显示器和控制器的空间兼容关系。与其他显示器和控制器的空间兼容关系。 4.5 报警信号装置设计453 报警器报警器 报警器一般是音响形的，如电铃，汽笛，蜂鸣器报警器一般是音响形的，如电铃，汽笛，蜂鸣器等；既要高亢嘹亮，易于引起人们的重视，又要等；既要高亢嘹亮，易于引起人们的重视，又要柔和悦耳，不致引起心理负担。柔和悦耳，不致引起心理负担。4.5 报警信号装置设计 直线形布置、弧形布置直线形布置、弧形

42、布置 、弯折形布置、弯折形布置461 仪表盘的总体布置仪表盘的总体布置4.6 仪表盘的总体布置性能比较性能比较 直线形结构简单，安装方便，用于小型控制室，直线形结构简单，安装方便，用于小型控制室，但视觉条件差，易产生炫光。但视觉条件差，易产生炫光。 弧形结构安装结构比较复杂，视觉条件好，炫弧形结构安装结构比较复杂，视觉条件好，炫光不严重。光不严重。 弯折形一般是组合成型，安装和结构比较简单，弯折形一般是组合成型，安装和结构比较简单，视觉条件好，炫光较少。视觉条件好，炫光较少。4.6 仪表盘的总体布置 显示装置较多时，仪表板改为弧围或折弯形，也可采用多块组合式面板；一般情况下可采用三块组合式面板

43、。图 控制台面板的形式及其布置 a) 弧围形 b）折弯形 c) 多块组合式 d) 三块折式 显示装置布置的一般原则如下： 按视觉特性排列 s 仪表排列的水平范围应大于垂直范围。s 仪表的排列顺序和方向应遵循人眼自左至右、自上而下和顺时针方向圆周运动扫视的视觉特性。s 人眼的观察效率以左上方为最优，其次是右上、左下，右下为最差，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。s 排列应尽量紧凑。s 所在平面与人的正常视线接近于垂直。 462 仪表盘面上的仪表布置仪表盘面上的仪表布置 根据视觉运动规律，仪表盘应为水平长方形，盘根据视觉运动规律，仪表盘应为水平长方形，盘面的仪表顺序和判读顺序一致。面的仪表顺序和判读顺序一致。 关系密切的仪表要靠近并考虑与操纵器的关系关系密切的仪表要靠近并考虑与操纵器的关系。4.6 仪表盘的总体布置按仪表的重要程度排列 常用的主要显示仪表应尽可能排列在视野中心3范围内；一般性显示仪表可安排在2040视野范围内；次要的显示仪表可