人因工程学 张宏林第四章 人因系统中的环境因素（一）

第四章人因系统中的环境因素（一）第一节微气候第二节振动和噪声第一节微气候一、微气候若干条件及相互关系二、微气候条件的感受与评价三、微气候条件的改善

一、微气候若干条件及相互关系 （一）气温 （二）湿度 （三）气流速度 （四）热辐射 第一节微气候空气的冷热程度称为气温。气温是评价作业环境气候条件的主要指标。气温有摄氏温标（℃）、华氏温标（°F）和绝对温标（K）三种。我国一般采用摄氏温标。三种温标的换算公式如下：（一）气温

空气的干湿程度称为湿度。湿度有绝对湿度与相对湿度两种。工作场所的湿度常用相对湿度表示。相对湿度在70％以上称为高气湿，低于30％称为低气湿。相对湿度可用湿敏元件制成的湿度计直接测得相对湿度，也用通风干湿表或干湿球温度计测定。（二）湿度

空气流动的速度称为气流速度。气流速度大小与人体散热速度有直接关系，是评价微气候条件的主要因素之一。风速可用风速计、热球式微风仪等测定。

（三）气流速度物体在绝对温度大于0K时的辐射能量，称为热辐射。当周围物体表面温度高于人体表面温度时，周围物体向人体辐射热面使人体受热，称为正辐射。当周围物体表面温度低于人体表面温度时，人体表面则向周围物体辐射散热，称为负辐射。测量热辐射可用黑球温度计。打开热辐射源，黑球温度上升，关闭热辐射源，黑球温度下降，其差值为实际辐射温度。（四）热辐射二、微气候条件的感受与评价 （一）人体的热交换与平衡 （二）人体对微气候环境的主观感觉 （三）微气候的综合评价指标 （四）微气候的对人体的影响

第一节微气候在正常情况下，人体可在不同气候条件下通过体温调节，保持体内代谢产生的热量和外界环境通过传导、对流、辐射、蒸发等方式进行热交换的热量平衡，使体温保持相对的恒定。

（一）人体的热交换与平衡人体与环境的热交换关系可用下列热平衡方程式表示：式中：M——代谢产热量；C——人体与周围环境通过对流交换的热量，人体从周围环境吸热为正值，散热为负值；R——人体与周围环境通过辐射交换的热量，人体从外环境吸收辐射热为正值，散出辐射热为负值；E——人体通过皮肤表面汗液的蒸发散热量，均为负值；W——人体对外做功所消耗的热量，均为负值；

（一）人体的热交换与平衡（一）人体的热交换与平衡图4-1人体热平衡状态

1．舒适温度与允许温度

2．舒适湿度与允许湿度

3．舒适气流速度（二）人体对微气候环境的主观感觉

1．舒适温度与允许温度人坐着休息时，穿薄衣服，无强迫对流，在正常地球引力和海平面气压条件下，未经热习服的人感到舒适的温度，定为标准舒适温度。允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。

（二）人体对微气候环境的主观感觉

2．舒适湿度与允许湿度舒适的湿度一般为40％～60％。湿度在70％以上为高气湿，在30％以下为低气湿。在不同的空气湿度下，人的感觉不同，温度越高，高湿度的空气对人的感觉和工作效率的消极影响越大。室内空气湿度(％)和室内气温t(℃)的关系应为：（二）人体对微气候环境的主观感觉

3．舒适气流速度在工作人数不多的房间里，空气的最佳速度为0.3m/s；而在拥挤的房间里为0.4m/s。室内温度相湿度很高时，空气流速最好是1～2m/s。（二）人体对微气候环境的主观感觉

1．有效温度

2．三球温度指数WBGT3．卡他度

4．不适指数（三）微气候的综合评价指标

1．有效温度有效温度(ET)也称实效温度或感觉温度，它是将气温、湿度、气流速度和热辐射对人的综合作用而使人所产生的主观温热感觉只用温度这一个参数加以量度。

（三）微气候的综合评价指标

2．三球温度指数WBGT

有的学者提出用干球温度、湿球温度、和黑球温度三种温度综合评价允许接触高温的阈值指标。（三）微气候的综合评价指标

2．三球温度指数WBGT

当气流速度小于1.5m/s的非人工通风条件下时：WBGT＝0.7tw+0.2tg+0.1td

当气流速度大于1.5m/s的人工通风条件下时：WBGT＝0.63tw+0.2tg+0.17td

式中：tw一湿球温度(℃)：tg一黑球温度(℃)；td一干球温度(℃)。（三）微气候的综合评价指标

3．卡他度卡他温度计是种测定气温、湿度和风速三者综合作用的仪器。卡他度一般用来评价劳动条件舒适程度。卡他度H可通过测定卡他温度计的液柱由38℃降到35℃时所经过的时间(T)而求得：（三）微气候的综合评价指标

4．不适指数不适指数是由纽约气象局1959年发表的一项评价气候舒适程度的指标，它综合了气温和湿度两个因素；不适指数可由下式求出：式中：DI——不适指数；

——干球温度，℃；

——湿球温度，℃。（三）微气候的综合评价指标

1．高温环境

2．低温环境（四）微气候的对人体的影响

1．高温环境一般将热源散热量大于84kJ/(m3·h)的环境叫高温作业环境。高温作业环境有三种基本类型：高温、强热辐射作业，高温、高湿作业，夏季露天作业。核心温度tR(℃)与作业负荷M(w)的关系为：

tR＝37.0＋0.0019M

高温对作业效率的影响是，大致在温度达27～32℃时，主要使肌肉用力的工作效率下降；当温度高达32℃以上时，需要注意力集中的工作以及精密工作的效率也开始下降。（四）微气候的对人体的影响

2．低温环境温度低于人体舒适温度的环境称为低温环境。一般情况下，18℃以下的温度即可视为低温。但对人的工作效率有不利影响的低温，通常是在10℃以下，其影响主要是：（1）低温冻伤。（2）低温的全身性影响。（四）微气候的对人体的影响三、微气候条件的改善

（一）高温作业环境的改善 （二）低温作业环境的改善

第一节微气候

1．生产工艺和技术措施。 （1）合理设计生产工艺过程。 （2）合理安排作业负荷。 （3）培养职业适应能力。 （4）屏蔽热源。 （5）增加气流速度。 （6）降低湿度。（一）高温作业环境的改善

2．保健措施

（1）使用合适的劳保用品。

（2）保证充足的饮料和营养。

（3）就业前进行职业适应性检查。

（4）合理安排休息场所。

（一）高温作业环境的改善

1．做好采暖和保暖工作。

2．采用热辐射取暖。

3．个体保护。

4．提高作业负荷。 （二）低温作业环境的改善第二节振动和噪声一、声音与听觉二、噪声三、振动

第二节振动和噪声一、声音与听觉（一）声音的基本概念（二）声音的物理度量（三）人对声音的主观度量从物理学角度来说，物体受振动后，在弹性介质中以波的形式向外传播的机械振动叫声音。从生理学的角度来说，当传到人耳能引起听觉音响感觉的称为声音。这种能引起音响感觉的振动波称为声波，该受振的物体称为声源。频率、波长和声速是描述声音的三个重要物理量。

（一）声音的基本概念声压与声压级声强与声强级（二）声音的物理度量（二）声音的物理度量

1.声压与声压级声压是声波通过传播媒质时产生的压强，以P表示，单位为Pa(1Pa＝1N/m2）。

声压级Lp等于该声音的声压与基准声压的比值的常用对数乘以20，其表达式为：（二）声音的物理度量

2.声强与声强级

传播着的声波，在单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积的平均声能称为声强，以I表示，单位为W/m2。

声强级LI等于某一频率的声强与基准声强的比值的常用对数乘以10，其表达式为：（三）人对声音的主观度量

1．响度

2．响度级

3．等响曲线

4．计权声级（三）人对声音的主观度量

1．响度响度是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，响度与声强和频率有关。当声压级一定时，频率越高，人耳感觉越响；频率一定时，声压级越高，人耳也感觉越响。响度以N表示，单位为宋(Sone)。（三）人对声音的主观度量

2．响度级

响度级是表示声音响度的相对量，用LN表示，单位为方(Phon)。以1000Hz的纯音作为基准声音，将其他频率的声音与其比较，当人耳感觉比较声音与基准声音一样响时，该比较声音的响度级(方值)在数值上即等于与其等响的基准声音的声压级（dB值）。

（三）人对声音的主观度量

3．等响曲线

运用与基准声音比较的方法，可以得到整个可听阈中不同频率不同声强声音的响度级，并绘制出等响曲线。等响曲线图中的每条曲线都是相等响度的声音对应点的连线，尽管声压级不同，频率不同，但响度却是相同的。

（三）人对声音的主观度量

4．计权声级

为使噪声测量结果与人对噪声的主观感觉量一致，通常在声学测量仪器中，引入一种模拟人耳听觉在不同频率上的不同感受性的计权网络，对被测噪声进行权重。通过计权网络测得的声压级称为计权声级，简称声级。它是在人耳的可听范围内按特定频率计权而合成的声压级值。

（三）人对声音的主观度量

4．计权声级

常用的计权网络有A、B、C、D四种。

图4-8A、B、C计权网络特性第二节振动和噪声二、噪声（一）噪声的危害（二）噪声的评价（三）噪声控制措施（一）噪声的危害

1．噪声对听力的影响

2．噪声对人的生理的影响

3．噪声对人的心理的影响

4．噪声对语言通讯的影响

5．噪声对作业能力和工作效率的影响（一）噪声的危害

1．噪声对听力的影响

（1）听觉疲劳。 （2）噪声性耳聋。 （3）爆发性耳聋。（一）噪声的危害

2．噪声对人的生理的影响

（1）噪声对中枢神经系统的影响

。 （2）噪声对心血管系统功能的影响

。 （3）噪声对呼吸系统的影响

。 （4）噪声对视觉功能也有影响。

（一）噪声的危害

3．噪声对人的心理的影响响度相同而频率高的噪声比频率低的噪声容易引起烦恼；噪声强度或频率不断变化比稳定的噪声容易引起烦恼；在住宅区，60dB(A)的噪声即可引起很大的烦恼，但在工业区，噪声可以高一些；相同噪声环境下，脑力劳动比体力劳动容易引起烦恼。（一）噪声的危害

4．噪声对语言通讯的影响噪声对语言通讯具有掩蔽作用。信噪比是指信号强度与噪声强度的比值或信号声压级与噪声声压级之差。为了增强信号或语言通讯的作用，减少错误率，可采用下述方法：改善噪声环境；改善传递系统；使用特定声信号；选择与噪声频率差别大的频率作为信号频率；在高于85dB（A）的高噪声区采用耳塞防护。（二）噪声的评价

1．A声级

2．等效声级

3．语言干扰级

4．噪声评价数（二）噪声的评价

1．A声级声场中某点的声级是相应于在可听频域内按照特定额率计权而合成的声压级值。表示计权声级的数值必须标明所用计权网络的名称。A声级已为国际标准化组织和绝大多数国家用作对噪声进行主观评价的主要指标。

（二）噪声的评价

2．等效声级其一段时间内的A声级按能量的平均值计量，称为等效连续A声级，简称等效声级或平均声级。用公式表示为：等效声级是衡量人的噪声显露的一个重要物理量。国际标准化组织已采用等效声级的评价方法，许多国家的环境噪声标准也以等效声级作为评价指标。（二）噪声的评价

3．语言干扰级

语言干扰级SIL(SpeechInterferenceLevel)是评价噪声对语言通讯干扰程度的评价参量。实际应用中，将测量的500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz4个倍频程声压级代入下式，便可求得语言干扰级：

（二）噪声的评价

4．噪声评价数为了评价稳态环境噪声对人的影响，以及较细致地确定各频带的噪声标准，国际标准组织(ISO)公布一组噪声评价曲线，即噪声评价数曲线(NR曲线)。

（三）噪声控制措施

1．控制噪声源

2．控制噪声传播

3．个人防护

（三）噪声控制措施

1．控制噪声源在生产现场，减少机器设备本身的振动和噪声，如选择低噪声的设备、改革生产加工工艺，提高机械设备的精度等，使发声物体的发声强度降至最小，是从根本上解决噪声污染的措施。

（三）噪声控制措施

2．控制噪声传播（1）总体设的布局要合理。（2）利用天然地形，如山岗土坡、树丛草坪和已有建筑屏障等，阻断或屏蔽一部分噪声向接受者传播。（3）利用声源的指向性控制噪声。（4）在声源周围采用消声、隔声、吸声、隔振、阻尼等局部措施。（三）噪声控制措施

3．个人防护使用个人防护用具，是减少噪声对接受者产生不良影响的有效方法。防护用具常用的有橡胶或塑料制的耳塞、耳罩、防噪声帽以及塞入耳孔内的防声棉(加上腊或凡士林)等。不同材料的防护用具对不同频率噪声的衰减作用不同，因此应根据噪声的频率特性，选择适宜的防护用具。

第二节振动和噪声三、振动（一）振动的概念（二）人体振动特性（三）振动对人体的影响（四）振动对操作的影响（五）振动的评价（六）振动控制（一）振动的概念振动是一个质量或物体相对于基准位置作来回往复的运动。振动可从振动的方向、振动的强度、振动的频率三个方面加以度量。图4-11全身振动的坐标系统（二）人体振动特性

1.人体不同的器官，也各有其不同的共振频率。当外界振动频率接近器官的共振频率时，即产生共振，振幅迅速增大，此时外界振动所引起的器官的生理反应也最大。

2.人体系统具有一定的阻尼。并且这种特性在振动过程中是变化的。说明人体是一个非恒定的振动系统，它作为一种生物机械系统在一定限度内有着自动调节的功能。（二）人体振动特性

3.外界振动传入人体时所引起的增大或减弱效应与人体姿势有关。实验表明，在外界振动频率相同的条件下，坐姿出现增大效应，而立姿则出现减弱效应，特别是在振动频率为3.5～4.5Hz范围内时，这种表现尤为明显。由此可见，人腿具有—定的减振作用。

4.人在坐姿工作时的抗振性能要比站姿工作时差，特别是脊锥和胃容易受到振动的损害。

（三）振动对人体的影响

1．人体刚能感觉到振动的信息，即是通常所说的“感觉阈”。人们对刚超过感觉阈的振动，一般并不觉得不舒适，即多数人对这种振动是可容忍的。

2．振动的振幅加大到一定程度或者延续到一定的时间，人就感到不舒适，或者做出“讨厌”的反应，这就是“不舒适阈”。不舒适是一种生理反应，是大脑对振动信息的一种判断，并没有产生生理的影响。（三）振动对人体的影响

3．振动振幅进一步增加，达到某种程度时，人对振动的感觉就由“不舒适”进到“疲劳阈”。振动的感觉器官和神经系统的功能在振动的刺激下受到影响，并通过神经系统对人体的其他功能产生影响，如注意力的转移，工作效率的降低等等。对刚超过“疲劳阈”的振动来讲，振动停止以后，这些生理影响是可以恢复的。

4．振动的强度继续增加，就进入“危险阈”。超过危险阈时，振动对人不仅有心理、生理的影响，还产生病理性的损伤和病变，且在振动停止后也不能复原，这一界限通常称为“痛阈”。（四）振动对操作的影响