安全人机工程学-3.2人的生理特征.ppt

1、人的特征人的生理特征,牛奕 ,3.2.1 神经系统的组成及其功能,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

2、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。,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

3、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34g，人们才能觉察出重量的变化。增减的34g， 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

4、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 感觉和知觉,感觉的基本特性,5）对比 对比是指同一感受器官接受两种完全不同但属于同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象，可分为同时对比、继时对比。,3.2.2 感觉和知觉,感觉的基本特性,6）余觉 余觉是指在刺激取消后，感觉可存在一极端时间的现象。,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 感觉和知觉,知觉的基本特性,1）知觉的整体

5、性 把知觉对向的各种属性、各个部分认识堪称一个具有一定结构的有机整体，这种特性称为知觉的整体性。,3.2.2 感觉和知觉,知觉的基本特性,2）知觉的理解性 根据已有的知识经验去理解当前的感知对向，这种特性称为知觉的礼节性。,3.2.2 感觉和知觉,知觉的基本特性,3）知觉的选择性 人们总是按照某种需要或目的，主动、有意识地选择其中少数事物作为认识对向，对它产生突出、清晰的知觉映像，而对同时作用于感官的周围其他事物则呈现隐退、模糊的知觉映像，从而称为烘托知觉（认识）对向的北京，这种特性称为知觉的选择性。,3.2.2 感觉和知觉,知觉的基本特性,4）知觉的恒常性 人们总是根据以往的印象、知识、经验

6、去知觉当前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变时，知觉对向仍然保持相对不变，这种特性称为知觉的恒常性。,3.2.2 感觉和知觉,感觉和知觉的关系和区别,（1）感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官而在大脑中产生对客观事物所用用的反映。 （2）知觉是在感觉的基础上产生的。 （3）人都是以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作为知觉的组成部分存在于知觉之中，很少有孤立的感觉存在，在心理学上称为感知觉。 （4）感觉反应的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性 （1）视觉系统：眼、视觉传入神经、大脑皮层视区,3.2.3 视觉和本体感觉,人的

7、视觉及其特性,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。 视觉三要素视觉物体、光、视觉器官,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（2）视觉刺激： 眼能感受到波长为380-780纳米的可见光。一般光源发出的光包含多种波长，称为多色光，人眼可分辨的光色约有120多种。 强度效应（感觉阈限）是指光的刺激强度只有达到一定强度才能引起视感觉的特性。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（3）空间辨别： 察觉：看出对象的存在 分辨：区分对向的细节 视角：确定被观察物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度。 视敏度：能够辨出视野中空间

8、距离非常小的两个物体的能力。 临界视角：能够将两个相距很近的刺激物区分开来，两个刺激物之间的最小距离所形成的视角。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（4）视野： 人眼能观察到的范围，一般以角度表示。视野按眼球的工作状态可分为：静视野、注视野和动视野三类。 静视野在头部固定、眼球静止不动的状态下自然可见的范围； 注视野在头部固定，而转动眼球注视某一中心点时所见的范围； 动视野头部固定而自由转动眼球时的可见范围。 在人的三种视野中，注视范围最小，动视野范围最大。人机工程中，一般以静视野为依据设计视觉显示器等有关部件，以减少人眼的疲劳。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（

9、4）视野,在垂直面内的静视野最大范围角度为120度，以视水平线为准，最大仰角为50度，最大俯角为70度。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（4）视野,在水平面内双眼总的最大视野是200度，就单眼而言，以视中心线为准，向内侧为60度，向外侧为100度。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（4）视野,人眼在不同颜色刺激下的视野是不同的，称为色觉视野。 人眼对白色视野最大，对黄、蓝、红色依次减小，而对绿色视野最小。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（5）视距,视距是指正常的观察距离。观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认读速度和准确性都不利，一般应根据观察

10、物体的大小和形状在380760mm之间选择最佳视距。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（5）视距,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（6）暗适应和亮适应 暗适应是指人从光亮处进入黑暗处时，需要经过一定时间（约30min）以后才能逐渐看清被视物，这种视觉感受性逐渐提高的过程叫暗适应。 亮适应是指人从暗处进入亮处时，需要经过一定时间（约1min）以后才能看清视物的适应过程。,人在明暗急剧变化的环境中，视力会短暂下降，若明暗频繁，会产生视觉疲劳。为此在需要频繁改变亮度的场所，采用缓和照明。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（6）暗适应和亮适应,3.2.3 视觉

11、和本体感觉,人的视觉及其特性,（7）对比感度,当物体与背景有一定的对比度时，人眼才能看清物体形状。 临界亮度差人眼刚刚能辨别到物体时，背景与物体之间的最小亮度差。 临界对比临界亮度差与背景亮度之比。 对比感度临界对比的倒数。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（8）视错觉,人在观察物体时，由于视网膜受到光线的刺激，使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异，这种现象称视错觉。,主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。 常见的形状错觉有长度错觉、对比错觉、光渗错觉、位移错觉、翻转错觉、运动错觉等。 色彩错觉有对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。,3.2.3 视觉

12、和本体感觉,人的视觉及其特性,（8）视错觉,米勒莱尔幻觉,方格幻觉,弗雷泽螺旋,数黑点,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（8）视错觉,视错觉的缺点：人机系统中导致观察、监测、判断和操作的失误。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（8）视错觉,视错觉的好处： 室内设计：四周墙面采用纵向线条划分产生的视错觉，增加空间透视感，空间显长；横向线条划分，改善空间狭长感，空间显宽。 交通标志：禁止或强制标志规定用圆形，圆形比同面积正方形或三角形显得要大1/10.,3.2.3 视觉和本体感觉,人的视觉及其特性,（9）视觉运动规律,眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不宜疲劳；一

13、般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。 视线的变化习惯从左到右、从上到下和顺时针方向运动。 人眼对水平方向尺寸和比例的估计比垂直方向尺寸和比例的估计要准确的多。 当眼睛偏离视中心时，在偏移举例相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左下限、右下限。 两眼的运动总是协调、同步的，正常情况下不可能一只研究转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不需要一只眼睛视物，而另一只研究不视物。 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接收。 颜色对比与人眼分辨能力有一定关系。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，易于辨认顺序是：黄底黑字、黑底白

14、字、蓝底白字、白底黑字。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的听觉,（1）听觉刺激,刚刚被健康人耳顶到的声音能量E0，刚刚被人耳区别开的差别阈值为E/E0 = 1.26。两个声音的差别阈值定义为一个分贝（dB）。 纯音单一振动频率的声音 乐音频率和谐的几个纯音的合成 噪音频率不和谐或杂乱无章的声音,3.2.3 视觉和本体感觉,人的听觉,（2）耳的结构,3.2.3 视觉和本体感觉,人的听觉,（3）听觉现象,1、听觉阈限 只有频率在2020000HZ范围内的声音才能引起听觉。 人耳的听觉具有对高频声较敏感，而对低频声不敏感的特性。 声压是由于声波的存在而引起的压力增值，单位为Pa。 为了计量方便，及符

15、合人的生理特点，常用声压的相对值声压级来表示，单位dB。 响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度，还与频率及波形有关。用N表示，单位为“宋”（sone）。 响度级建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯音作基准音，若某一噪声听起来与该纯音一样响，则该噪声的响度级在数值上就等于这个纯音的声压级（dB）。响度级用LN表示，单位是“方”。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的听觉,（3）听觉现象,2、听觉的适应和疲劳 听觉的适应具有适应性：如果以一定频率的声音作用于听觉器官，则适应表现为对该频率及相邻频率的声音的感受性降低，而对其他频率的声音影响不大。响度加大，适应

16、的范围也大。 3、声音的掩蔽现象 多种声音时，人耳只能听到最强的声音，而较弱的声音就听不到，一个声音被其它声音的干扰而发生听觉困难，只有提高该声音的强度才能产生听觉的现象称声音的掩蔽。被掩蔽声音的听阈提高的现象，称掩蔽效应。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的听觉,（3）听觉现象,听阈复原需要经历一段时间，掩盖声去掉以后，掩蔽效应并不立即消除，这个现象称为残余掩蔽或听觉残留。其量值可代表听觉的疲劳程度。掩盖声也称疲劳声，它对人耳刺激的时间和强度直接影响人耳的疲劳持续时间和疲劳程度，刺激越长、越强，则疲劳程度越高。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的肤觉,（1）触压觉,刺激物触及皮肤表面引起触觉，刺

17、激物作用加强是皮肤产生变形便产生压觉。 触觉阈限对皮肤适当的机械刺激，在皮肤表面下的组织将引起位移，理想情况小到0.001mm的位移，就足够引起触觉。 触压觉的敏感性可用两点阈值准确地测定出来。两点阈值是人的皮肤能感受到两点刺激的最小距离值。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的肤觉,（2）温度觉,温度觉分为冷觉和热觉两种，这两种温度觉是由两种不同范围的温度感受器引起的，冷感受器在肤温度低于30时发放冲动；热感受器在皮肤温度高于30时发放冲动，47时为最高。,（3）痛觉,各个组织、器官内都有一些特殊的游离神经末梢，在一定刺激（如冷、热接触或压力等）强度下，就会产生兴奋而出现痛觉。,3.2.3 视觉和本体感觉,人的