安全人机工程学-人的生理特征

人的特征

——人的生理特征牛奕niuyi@3.2.1神经系统的组成及其功能神经系统中枢神经系统周围神经系统脑神经（12对）脊神经（31对）脑脊髓大脑大脑皮质上有高级神经中枢脑干有生命中枢小脑协调肌肉活动，维持准确性和平衡灰质低级中枢白质传导3.2.1神经系统的组成及其功能3.2.2感觉和知觉感觉感觉是有机体对客观事物的个别属性的反映，是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。感觉的类型分为：视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉、本体感觉。知觉知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反应（是人对事物的各个属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的反映）知觉并不是感觉的简单相加，而是由各种感官联合活动所产生的有机综合。3.2.2感觉和知觉感觉知觉3.2.2感觉和知觉感知反应过程人们通常把感觉和知觉总起来称为“感知”。人的感知反应过程是：通过各种感官(感受器)接受外部信息(刺激)，经过神经中枢进行分析、判断并作出决定，再下达给运动器官(执行器)，改变被操纵对象的状态。3.2.2感觉和知觉感觉的基本特性1）适宜刺激能引起感觉器官有效反应的刺激称为该感觉器官的适宜刺激。感觉类型感觉器官适宜刺激刺激起源识别外界的特征作用视觉眼可见光外部色彩、明暗、形状、大小、位置、远近、运动方向等鉴别听觉耳一定频率范围的声波外部声音的强弱和高低，声源的方向和位置等报警、联络嗅觉鼻腔顶部嗅细胞挥发的和飞散的物质外部香、臭、辣等挥发物的性质报警、鉴别味觉舌面上的味蕾被唾液溶解的物质接触表面甜、酸、苦、咸、辣等鉴别皮肤感觉皮肤及皮下组织物理和化学物质对皮肤的作用直接和间接接触触觉、痛觉、温度觉和压力等报警深部感觉机体神经和关节物质对机体的作用外部和内部撞击、重力和姿势等调整平衡感觉半规管运动刺激和位置变化内部和外部放置运动、直线运动和摆动等调整3.2.2感觉和知觉感觉的基本特性2）感受性和感觉（感受）阈限感受器都有一定的感受性和感觉阈限。感受性是指有机体对适宜刺激的感觉能力。感觉阈限是指刚好能引起某种感觉的刺激值。感觉阈限越低，感觉越敏锐。3.2.2感觉和知觉感觉的基本特性2）感受性和感觉（感受）阈限感觉阈限分为绝对感觉阈限和差别感觉阈限。绝对感觉阈限又分上限与下限。下限为刚刚能引起某种感觉的最小刺激值；刺激超过一定强度时，刺激不仅无效，还会引起不适或痛觉，甚至产生损伤。上限为仍能产生某种感觉的最大刺激值。例如声音频率低20Hz或高20000Hz时就听不到了，这两点便分别称为下限或上限。差别感觉阈限是指刚刚引起差别感觉的两个同类刺激间的最小差异量。如在重100g的物体上至少需要再增减3～4g，人们才能觉察出重量的变化。增减的3～4g，就是重量的差别感觉阈限。这一指标对某些机器操作者非常重要。3.2.2感觉和知觉感觉的基本特性3）感觉的适应在同一刺激物的持续作用下，人的感受性发生变化的过程称为感觉的适应。除了暗适应外，其余各种感觉适应大多表现为感受性逐渐下降乃至消失。4）感觉的相互作用在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力收到其他刺激的干扰影响而降低，由此使感受性发生变化的现象。3.2.2感觉和知知觉感觉的基基本特性性5）对比比对比是是指同同一感感受器器官接接受两两种完完全不不同但但属于于同一一类的的刺激激物的的作用用，而而使感感受性性发生生变化化的现现象，，可分分为同同时对对比、、继时时对比比。3.2.2感觉和和知觉觉感觉的的基本本特性性6）余觉觉余觉是是指在在刺激激取消消后，，感觉觉可存存在一一极端端时间间的现现象。。盯着图片中间的四个点看30秒，然后把目光移到最近的墙上，眨眨眼睛，会出现个人，看看是谁3.2.2感觉和和知觉觉知觉的的基本本特性性1）知觉觉的整整体性性把知觉觉对向向的各各种属属性、、各个个部分分认识识堪称称一个个具有有一定定结构构的有有机整整体，，这种种特性性称为为知觉觉的整整体性性。3.2.2感觉和和知觉觉知觉的的基本本特性性2）知觉觉的理理解性性根据已已有的的知识识经验验去理理解当当前的的感知知对向向，这这种特特性称称为知知觉的的礼节节性。。3.2.2感觉和和知觉觉知觉的的基本本特性性3）知觉觉的选选择性性人们总总是按按照某某种需需要或或目的的，主主动、、有意意识地地选择择其中中少数数事物物作为为认识识对向向，对对它产产生突突出、、清晰晰的知知觉映映像，，而对对同时时作用用于感感官的的周围围其他他事物物则呈呈现隐隐退、、模糊糊的知知觉映映像，，从而而称为为烘托托知觉觉（认认识））对向向的北北京，，这种种特性性称为为知觉觉的选选择性性。3.2.2感觉和和知觉觉知觉的的基本本特性性4）知觉觉的恒恒常性性人们总总是根根据以以往的的印象象、知知识、、经验验去知知觉当当前的的知觉觉对象象，当当知觉觉的条条件在在一定定范围围内改改变时时，知知觉对对向仍仍然保保持相相对不不变，，这种种特性性称为为知觉觉的恒恒常性性。3.2.2感觉和和知觉觉感觉和和知觉觉的关关系和和区别别（1）感觉觉和知知觉都都是客客观事事物直直接作作用于于感觉觉器官官而在在大脑脑中产产生对对客观观事物物所用用用的的反映映。（2）知觉觉是在在感觉觉的基基础上上产生生的。。（3）人都都是以以知觉觉的形形式直直接反反映事事物，，而感感觉只只作为为知觉觉的组组成部部分存存在于于知觉觉之中中，很很少有有孤立立的感感觉存存在，，在心心理学学上称称为感感知觉觉。（4）感觉觉反应应的是是客观观事物物的个个别属属性，，而知知觉反反映的的是客客观事事物的的整体体。3.2.3视觉和和本体体感觉觉人的视视觉及及其特特性（1）视觉觉系统统：眼、视视觉传传入神神经、、大脑脑皮层层视区区3.2.3视觉和和本体体感觉觉人的视视觉及及其特特性物体发发出的的或反反射的的光透透射到到视网网膜上上，在在视网网膜上上产生生光化化学反反应，，视神神经把把神经经冲动动传到到到大大脑形形成视视觉。。视觉三三要素素——视觉物物体、、光、、视觉觉器官官3.2.3视觉和和本体体感觉觉人的视视觉及及其特特性（2）视觉觉刺激激：眼能感感受到到波长长为380-780纳米米的的可可见见光光。。一般般光光源源发发出出的的光光包包含含多多种种波波长长，，称称为为多多色色光光，，人人眼眼可可分分辨辨的的光光色色约约有有120多种种。。强度度效效应应（（感感觉觉阈阈限限））是指指光光的的刺刺激激强强度度只只有有达达到到一一定定强强度度才才能能引引起起视视感感觉觉的的特特性性。。3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（3）空空间间辨辨别别：：察觉觉：：看看出出对对象象的的存存在在分辨辨：：区区分分对对向向的的细细节节视角角：确确定定被被观观察察物物尺尺寸寸范范围围的的两两端端光光线线射射入入眼眼球球的的相相交交角角度度。。视敏敏度度：能能够够辨辨出出视视野野中中空空间间距距离离非非常常小小的的两两个个物物体体的的能能力力。。临界界视视角角：能能够够将将两两个个相相距距很很近近的的刺刺激激物物区区分分开开来来，，两两个个刺刺激激物物之之间间的的最最小小距距离离所所形形成成的的视视角角。。3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（4）视视野野：：人眼眼能能观观察察到到的的范范围围，，一一般般以以角角度度表表示示。。视视野野按按眼眼球球的的工工作作状状态态可可分分为为：：静静视视野野、、注注视视野野和和动动视视野野三三类类。。①静静视视野野———在头头部部固固定定、、眼眼球球静静止止不不动动的的状状态态下下自自然然可可见见的的范范围围；；②注注视视野野———在头头部部固固定定，，而而转转动动眼眼球球注注视视某某一一中中心心点点时时所所见见的的范范围围；；③动动视视野野———头部部固固定定而而自自由由转转动动眼眼球球时时的的可可见见范范围围。。在人人的的三三种种视视野野中中，，注注视视范范围围最最小小，，动动视视野野范范围围最最大大。。人人机机工工程程中中，，一一般般以以静静视视野野为为依依据据设设计计视视觉觉显显示示器器等等有有关关部部件件，，以以减减少少人人眼眼的的疲疲劳劳。。3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（4）视视野野在垂垂直直面面内内的的静静视视野野最最大大范范围围角角度度为为120度，，以以视视水水平平线线为为准准，，最最大大仰仰角角为为50度，，最最大大俯俯角角为为70度。。3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（4）视视野野在水水平平面面内内双双眼眼总总的的最最大大视视野野是是200度，，就就单单眼眼而而言言，，以以视视中中心心线线为为准准，，向向内内侧侧为为60度，，向向外外侧侧为为100度。。3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（4）视视野野人眼眼在在不不同同颜颜色色刺刺激激下下的的视视野野是是不不同同的的，，称称为为色色觉觉视视野野。。人眼眼对对白白色色视视野野最最大大，，对对黄黄、、蓝蓝、、红红色色依依次次减减小小，，而而对对绿绿色色视视野野最最小小。。3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（5）视视距距视距距是是指指正正常常的的观观察察距距离离。。观观察察各各种种显显示示仪仪表表时时，，若若视视距距过过远远或或过过近近，，对对认认读读速速度度和和准准确确性性都都不不利利，，一一般般应应根根据据观观察察物物体体的的大大小小和和形形状状在在380～760mm之间间选选择择最最佳佳视视距距。。3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（5）视视距距任务要求举例视距离（眼至视觉对象）/cm固定视野直径/cm备注最精细的工作安装最小部件（表、电子元件）12～2520～40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、电视机25～340～60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50～15030～250多为站着远看黑板、开汽车150以上250…坐或站3.2.3视觉觉和和本本体体感感觉觉人的的视视觉觉及及其其特特性性（6）暗暗适适应应和和亮亮适适应应暗适适应应———是指指人人从从光光亮亮处处进进入入黑黑暗暗处处时时，，需需要要经经过过一一定定时时间间（（约约30min）以以后后才才能能逐逐渐渐看看清清被被视视物物，，这这种种视视觉觉感感受受性性逐逐渐渐提提高高的的过过程程叫叫暗暗适适应应。。亮适适应应———是指指人人从从暗暗处处进进入入亮亮处处时时，，需需要要经经过过一一定定时时间间（（约约1min）以以后后才才能能看看清清视视物物的的适适应应过过程程。。人在明暗暗急剧变变化的环环境中，，视力会会短暂下下降，若若明暗频频繁，会会产生视视觉疲劳劳。为此此在需要要频繁改改变亮度度的场所所，采用用缓和照照明。3.2.3视觉和本本体感觉觉人的视觉觉及其特特性（6）暗适应应和亮适适应3.2.3视觉和本本体感觉觉人的视觉觉及其特特性（7）对比感感度当物体与与背景有有一定的的对比度度时，人人眼才能能看清物物体形状状。临界亮度度差——人眼刚刚刚能辨别别到物体体时，背背景与物物体之间间的最小小亮度差差。临界对比比——临界亮度度差与背背景亮度度之比。。对比感度度——临界对比比的倒数数。3.2.3视觉和本本体感觉觉人的视觉觉及其特特性（8）视错觉觉人在观察察物体时时，由于于视网膜膜受到光光线的刺刺激，使使得视觉觉印象与与物体的的实际大大小、形形状存在在差异，，这种现现象称视视错觉。。主要类型型有形状状错觉、、色彩错错觉及物物体运动动错觉等等。常见的形形状错觉觉有长度度错觉、、对比错错觉、光光渗错觉觉、位移移错觉、、翻转错错觉、运运动错觉觉等。色彩错觉觉有对比比错觉、、大小错错觉、温温度错觉觉、距离离错觉及及疲劳错错觉等。。3.2.3视觉和本本体感觉觉人的视觉觉及其特特性（8）视错觉觉米勒莱尔尔幻觉方格幻觉觉弗雷泽螺螺旋数黑点3.2.3视觉和本本体感觉觉人的视觉觉及其特特性（8）视错觉觉视错觉的的缺点：：人机系系统中导导致观察察、监测测、判断断和操作作的失误误。3.2.3视觉和本本体感觉觉人的视觉觉及其特特性（8）视错觉觉视错觉的的好处：：室内设计计：四周周墙面采采用纵向向线条划划分产生生的视错错觉，增增加空间间透视感感，空间间显长；；横向线线条划分分，改善善空间狭狭长感，，空间显显宽。交通标志志：禁止止或强制制标志规规定用圆圆形，圆圆形比同同面积正正方形或或三角形形显得要要大1/视觉和本本体感觉觉人的视觉觉及其特特性（9）视觉运运动规律律眼睛沿水水平方向向运动比比沿垂直直方向运运动快而而且不宜宜疲劳；；一般先先看到水水平方向向的物体体，后看看到垂直直方向的的物体。。视线的变变化习惯惯从左到到右、从从上到下下和顺时时针方向向运动。。人眼对水水平方向向尺寸和和比例的的估计比比垂直方方向尺寸寸和比例例的估计计要准确确的多。。当眼睛偏偏离视中中心时，，在偏移移举例相相等的情情况下，，人眼对对左上限限的观察察最优，，依次为为右上限限、左下下限、右右下限。。两眼的运运动总是是协调、、同步的的，正常常情况下下不可能能一只研研究转动动而另一一只眼睛睛不动；；在操作作中一般般不需要要一只眼眼睛视物物，而另另一只研研究不视视物。人眼对直直线轮廓廓比对曲曲线轮廓廓更易于于接收。。颜色对比比与人眼眼分辨能能力有一一定关系系。当人人们从远远处辨认认前方的的多种不不同颜色色时，其其易于辨辨认的顺顺序是红红、绿、、黄、白白。当两两种颜色色相配在在一起时时，易于于辨认顺顺序是：：黄底黑黑字、黑黑底白字字、蓝底底白字、、白底黑黑字。3.2.3视觉和本本体感觉觉人的听觉觉（1）听觉刺激激刚刚被健康康人耳顶到到的声音能能量E0，刚刚被人人耳区别开开的差别阈阈值为ΔE/E0=1.26。两个声音音的差别阈阈值定义为为一个分贝贝（dB）。纯音——单一振动频频率的声音音乐音——频率和谐的的几个纯音音的合成噪音——频率不和谐谐或杂乱无无章的声音音3.2.3视觉和本体体感觉人的听觉（2）耳的结构构3.2.3视觉和本体体感觉人的听觉（3）听觉现象象1、听觉阈限限只有频率在在20～20000HZ范围内的声声音才能引引起听觉。。人耳的听觉觉具有对高高频声较敏敏感，而对对低频声不不敏感的特特性。声压是由于声波波的存在而而引起的压压力增值，，单位为Pa。为了计量方方便，及符符合人的生生理特点，，常用声压压的相对值值—声压级来表示，单单位dB。响度是人耳判别别声音由轻轻到响的强强度等级概概念，它不不仅取决于于声音的强强度，还与与频率及波波形有关。。用N表示，单位位为“宋””（sone）。响度级建立在两个个声音主观观比较的基基础上，选选择1000Hz的纯音作基基准音，若若某一噪声声听起来与与该纯音一一样响，则则该噪声的的响度级在在数值上就就等于这个个纯音的声声压级（dB）。响度级级用LN表示，单位位是“方””。3.2.3视觉和本体体感觉人的听觉（3）听觉现象象2、听觉的适适应和疲劳劳听觉的适应应具有适应应性：如果果以一定频频率的声音音作用于听听觉器官，，则适应表表现为对该该频率及相相邻频率的的声音的感感受性降低低，而对其其他频率的的声音影响响不大。响响度加大，，适应的范范围也大。。3、声音的掩掩蔽现象多种声音时时，人耳只只能听到最最强的声音音，而较弱弱的声音就就听不到，，一个声音被被其它声音音的干扰而而发生听觉觉困难，只只有提高该该声音的强强度才能产产生听觉的的现象称声声音的掩蔽蔽。被掩蔽蔽声音的听听阈提高的的现象，称称掩蔽效应应。3.2.3视觉和本体体感觉人的听觉（3）听觉现象象听阈复原需需要经历一一段时间，，掩盖声去去掉以后，，掩蔽效应应并不立即即消除，这这个现象称称为残余掩掩蔽或