第三章第一节人的生理因素与安全-2.ppt=安全人机工程学=湖南工学院.ppt

第三章第三章人的生理心理因素人的生理心理因素 及生物力学特性及生物力学特性生理因素生理因素心理因素心理因素疲劳与疲劳与 恢恢 复复生物力学生物力学 特特 性性本章学习内容：本章学习内容：第一节第一节人的生理因素与安全人的生理因素与安全一、感觉和知觉的定义及特征二、视觉机能及其特征四、其他感觉机能及其特征三、听觉机能及其特征五、人的反应时间一、一、感觉和知觉特征感觉和知觉特征内容：1、感觉和知觉的基本概念2、感觉的基本特征3、知觉的基本特征复习上一节内容复习上一节内容1、感觉和知觉的基本概念l感觉是知觉的基础，感觉大多数取决于物体属性，是个别属性的反映；l知觉取决于人的因素：知识、经验、兴趣等，是物体整体反映，包含觉察、分辨、确认等一系列过程；l感觉越多，知觉对象越接近真实。复习上一节内容复习上一节内容2 2、感觉的基本特征、感觉的基本特征1)感受性是受限的2)受限的表示方法用阈值3)感受性是变化的，影响因素有刺激数目、强度、时间等4)变化规律：适应性、对比性、融合性、感觉的相互作用复习上一节内容复习上一节内容3、知觉的基本特征l知觉的整体性l知觉的理解性l知觉的恒常性l知觉的选择性，一般取决于下列条件：)、对象和背景的差别)、对象的运动)、主观因素复习上一节内容复习上一节内容二、视觉的机能和特征内容：1、视觉的基本概念2、视觉的基本参数3、视觉特征4、视觉损伤与视觉疲劳5、视觉的运动规律1、视觉的基本概念视觉三要素视觉物体、光、视觉器官l能感受电磁波长为380-780毫微米可见光，眼能够感受的光的强度从几个勒克司到10000勒克司2、视觉的基本参数l1）视角l2）视力l3）视野l4）视距l5）色觉衡量视觉机能的参数5）色觉l色觉是一种复杂的生理心理现象。一种颜色可以由一种波长光线作用而引起，也可由红、绿蓝三原色适当混合成，如图l色觉视野：不同的颜色对人眼的刺激不同视野也不同。12色相环互补色对比色关系邻近色关系同类色关系3、视觉特征l1）适应l2）眩光l3）视错觉l4）调节1）适应l人眼对光亮变化的顺应性称为适应。l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。l明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。l人在明暗急剧变化的环境中，受适应性的限制，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，应采用缓和照明。眼睛暗适应能力未形成，黄昏开车莫贪快！暗适应与明适应时间2）眩光l当视野内出现亮度过高或对比度过大的光时，眼睛常常无法适应，这种刺眼或耀眼的强光线叫眩光。眩光多来源于外界物体表面过于光亮、亮度对比过大或直接强光照射。l眩光可使人眼感到不舒服，使可见度下降，并引起视力的明显下降。眩光造成的有害影响主要有：使暗适应破坏，产生视觉后象；降低视网膜上的照度；减弱观察物体与背景的对比度；观察物体时产生模糊感觉等，这些都将影响操作者的正常作业。3）视错觉l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，这种现象称为视错觉。l主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。l常见的形状错觉有长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等。l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。l在工程设计时，为使设计达到预期的效果，应考虑视错觉的影响。）长短错觉）长短错觉）长短错觉）长短错觉）方位错觉）方位错觉1）方位错觉）方位错觉2曲线幻觉：竖线似乎是弯曲其实他们是笔直而相互平行的）对比错觉）对比错觉）透视错觉）色彩错觉）运动错觉）错觉利用错觉产生的原因目前还不很清楚，但它已被人们大量地利用来为工业设计服务工业设计服务。例如，表面颜色不同而造成同一物品轻重有别的错觉，早被工业设计师所利用小巧轻便的产品涂着浅色，使产品显得更加轻便灵巧；而机器设备的基础部分则采用深色，可以使人产生稳固之感。从远处看，圆形比同等面积的三角形或正方形要大出约1/10，交通上利用这种错觉规定圆形为表示“禁止”或“强制”的标志等等。4）调节）调节l调节是借助于水晶体曲率的变化以保证在视网膜上获得清晰视象的一种生理功能。l水晶体曲率可以在一定范围内调节，在看得清楚的目标不断向近处移动时，开始感到不清楚的位置称为调节近点，注视目标愈接近这一点，愈易引起视疲劳。因此，视觉工作距离不应短于3/2个调节近点。当视觉近点距离超过25厘米时，就称为远视眼。l调节功能随年龄增加而下降，但增加照明有助于扩大调节范围，提高调节的准确性。例：视觉与道路交通安全l驾驶人员行驶中所具有的视力称为动视力,一般比静视力低1020左右;l汽车行驶速度的提高，驾驶员的注视点前移，视野变窄;汽车行驶过程中，靠近路边的景物相对于驾驶员眼睛的回转角度若大于72度秒时，景物在视网膜上就不能清晰的成像，感到模糊不清。车速越高就越看不清路边近处的景物。l眼睛的适应特性，对交通活动中的照明有更高的要求。如汽车进入高速道路的隧道时，由于明暗差别过大，驾驶入的眼睛不能适应，即便是车速为60km/h，产生10s的视觉影响，则相当于汽车行驶了167米的距离，也可能发生交通事故。例：视觉与道路交通安全l眩目可使正常静视力下降到0.4，要恢复到1.1需要20秒；可使正常动视力下降到0.3，恢复到0.6需要40秒；l产生刺眼和耀眼的强烈光线叫眩目或眩光。设法减少光源入射到眼内的光的照度和改变车灯光束与眼晴的投影角度等达到防眩的目的。目前推广使用的双光束前照灯，即在配光结构上调整近光束向下、向右侧偏斜，尽量避免或减少对驾驶人眼部的照射，以备会车时使用。l路旁的商标、广告、建筑物和自然环境的奇异景物，以及夜间街道上的霓虹灯等，一般被称为“噪声”。“噪声”出现在驾驶人员的视野内，常常会分散驾驶员的视线和注意力，延长驾驶员的反应时间。设置交通标志应尽量远离商标、广告和奇异物，以避免“噪声”干扰。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳1）生产过程中切屑粒、火花、飞沫、热气流、烟雾、化学物质以及强光或有害光都会造成对眼的伤害。2）眼睛能承受的可见光的最大亮度值约为106cd/m2,如越过此值，视网膜就会受到伤。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳直视高亮度光源（如激光、太阳光等），会引起黄斑烧伤。眩光或照度剧烈而频繁变化的光可引起视觉机能的降低。低照度或低质量的光环境，会引起各种眼的折光缺陷或提早形成老花。300mm以下的短波紫外线可引起可引起紫外线眼炎。紫外线照射45h后眼睛便会充血，1012h后会使眼睛剧痛而不能睁眼。这一般是暂时性症状，大多可以治愈。常受红外线照射可引起白内障。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳长时间看近物或细小物体，睫状肌必须持续地收缩以增加晶状体曲度，将引起视觉疲劳，甚至导致睫状萎缩，使调节能力降低。照度不足时，极易引起视觉疲劳，而且整个神经中枢系统和机体活动也将受到抑制，引起全身性疲劳。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳全身性疲劳表现为疲倦、食欲下降、肩上肌肉僵硬发麻等自律神经失调症状；眼部疲劳表现为眼痛、头痛、视力下降等症状。此外，还可能形成近视。4、视觉损伤与视觉疲劳l视觉损伤l视觉疲劳l视觉损伤和视觉疲劳引起的视力下降，常会导致工作效率的降低和事故的发生。5、视觉的运动规律l1）运动快慢l2）运动顺序l3）估计准确性l4）优先顺序l5）接受性l6）协调性l7）颜色辨认顺序l眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。所以，一般机器的外形常设计成横向长方形。5、视觉的运动规律l1）运动快慢l2）运动顺序l3）估计准确性l4）优先顺序l5）接受性l6）协调性l7）颜色辨认顺序l视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。5、视觉的运动规律l1）运动快慢l2）运动顺序l3）估计准确性l4）优先顺序l5）接受性l6）协调性l7）颜色辨认顺序l对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。5、视觉的运动规律l1）运动快慢l2）运动顺序l3）估计准确性l4）优先顺序l5）接受性l6）协调性l7）颜色辨认顺序l当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。5、视觉的运动规律l1）运动快慢l2）运动顺序l3）估计准确性l4）优先顺序l5）接受性l6）协调性l7）颜色辨认顺序l人眼对直线轮廓比曲线轮廓更易于接受。5、视觉的运动规律l1）运动快慢l2）运动顺序l3）估计准确性l4）优先顺序l5）接受性l6）协调性l7）颜色辨认顺序l双眼的运动总是协调的。5、视觉的运动规律l1）运动快慢l2）运动顺序l3）估计准确性l4）优先顺序l5）接受性l6）协调性l7）颜色辨认顺序l易辨认的单一颜色顺序是：红、绿、黄、白。当两种颜色相配一起时，易辨认的顺序是：黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字。视觉特征判断1.眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动？2.视线的变化习惯？快快慢慢从左到右从左到右从右到左从右到左从上到下从上到下从下到上从下到上顺时针顺时针逆时针逆时针视觉特征判断3.人眼对水平方向与垂直方向尺寸和比例的估计谁更准确？水平水平 垂直垂直水平式仪表的误读率(28）垂直式仪表的误读率(35）视觉特征判断3.当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对观察最优先顺序是？左左上限上限右上限右上限左左下限下限右下限右下限视觉特征判断5.两眼的运动总是协调的、同步的，因而通常都以双眼视野为设计依据。6.颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易辨认的顺序是：绿绿红红黄黄白白视觉特征判断绿绿红红黄黄白白当两种颜色相配在一起时，则易辨认的顺序是？三、三、听觉特征听觉特征l1、听觉概述l2、声音的度量l3、听觉的特征1、听觉概述l耳包括外耳、中耳和内耳三部分1、听觉概述听觉听觉是仅次于视觉的重要感觉，其适宜的刺激是声音。对于人来说，只有频率为20-20000Hz的振动，才能产生声音的感觉。低于20Hz的声波称为次声，高于20000Hz的声波称为超声，次声和超声人耳都听不见。1、听觉概述l听觉系统2、声音的度量l1）人耳听到声音的范围l只有频率在2020000HZ范围内的声音才能引起听觉。l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。2、声音的度量l2）声音的物理度量l声压l声压级l声强l3）声音的主观度量l响度l响度级正常人耳可听声的声压变化范围为210-520pa。2、声音的度量l2）声音的物理度量l声压l声压级l声强l3）声音的主观度量l响度l响度级为了计量使用方便，及符合人的生理特点，常用声压的相对值声压级来表示，单位Db。其数学表达式为：式中p声压（pa）；p0参考基准声压（210-5pa）。2、声音的度量l2）声音的物理度量l声压l声压级l声强l3）声音的主观度量l响度l响度级在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的平均声能，称为声强，用I表示，单位为W/m2。常有耳可听声的声强变化范围为10-12102W/m2。2、声音的度量l2）声音的物理度量l声压l声压级l声强l3）声音的主观度量l响度l响度级响度是表示人耳对声音的强弱的主观感觉量，用N表示，单位为“宋”（sone）。一个1000HZ的纯音在绝对阈限以上40dB的响度定义为1宋。其它声音听起来比这一声音大几倍，就说该声音的响度为几“宋”。2、声音的度量l2）声音的物理度量l声压l声压级l声强l3）声音的主观度量l响度l响度级响度级是表示声音响度的相对量，用LN表示。将1000HZ纯音声压级的分贝值，定义为响度级的数值，单位为“方”响度，与响度之间的关系为：3、听觉特征听觉特征l1）听阈l2）听觉的辨别阈限l3）辨别方向和距离l4）听觉的掩蔽1）听阈l听阈是指人在某频率下,刚好听到该声音的最小声级的分贝数;痛阀是指刚刚使人耳感受到痛觉的声压。l听阈和痛阀与频率和声压有关。低于听阈的声音不能产生听觉。人耳的可听范围就是听阈与痛阈之间的所有声音。l声波刺激作用的时间对听觉阈值有重要的影响，一般识别声音所需的最短持续时间为2050ms。1）听阈在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imix，称为相应频率下的“听阈值听阈值”。可根据各个频率f与最低声强Imix绘出标准听阈曲线，如图3-15。2）听觉的辨别阈限l辨别阈限是指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。l辨别阈限与声音的频率和强度都有关系。人耳对频率的感觉最灵敏，能感觉出频率微小的变化，而对强度的感觉不如对频率的感觉灵敏。二者都是在低频、低强度时，辨别阈限较高。另外，在频率500HZ以上的声频及声强辨别阈限大体上趋于一个常数。3）辨别方向和距离l根据声音到达两耳的强度和时间先后可以判断声源的方向。如声源在右侧时，距左耳稍远，声波到达左耳所需时间就稍长。另外，由于头部的屏蔽作用及距离之差会使两耳感受到声强的差别。如果声源在听者的上下方或前后方，就较难确定其方位。这时通过转动头部，可判断其方位。l判断声源的距离主要依靠声压和主观经验4）听觉的掩蔽l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。l作业时,噪声对正常作业的监视声及语言的掩蔽，不仅使听阈提高，加速耳疲劳，而且影响语言的清晰度，直接影响作业人员间信息的交换，可能导致事故。阅读材料l噪声对声音的掩蔽与噪声的声压及频率有关。当噪声的声压级超过语言声压级2025dB时语言将完全被噪声掩蔽；掩蔽声对频率与其相邻近的被掩蔽效应最大；低频对高频的掩蔽效应较大；掩蔽声愈强，受掩蔽的频率范围也愈大。另外噪声的频率正好在语言频度范围内（800-2500HZ）时，噪声对语言的影响最大。所以设计听觉传达装置时，应尽量避免掩蔽效应，以保证信息的正确交换。l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的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。四、四、其它感觉机能及其特征其它感觉机能及其特征1、肤觉2、本体感觉3、嗅觉4、味觉1、肤觉、肤觉l人体皮肤上分布着三种感受器：l1）触觉感受器l2）温度感受器l3）痛觉感受器1）触觉感受器l触觉是微弱的机械刺激触及皮肤浅层的触觉感受器而引起的；而压觉是较强的机械刺激引起皮肤深部组织变形而产生的感觉，由于两者性质上类似，通常称触压觉。l触觉能辨别物体大小、形状、硬度、光滑程度以及表面机理等机械性质的触感。在人机系统的操纵装置，以使操作者能够靠触觉准确地控制各种操纵装置。l触觉感受器有：游离神经末梢、触觉小体、触盘、毛发神经、梭状小体、环层小体等。1）触觉感受器l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。l面部、口唇、指尖触觉最敏感，而手背、背部等处较不敏感。女性比男性略为敏感。l身体部位不同，触觉刺激定位的能力不同。指尖和舌尖定位平均误差仅1mm左右。而在上臂、腰部和背部定位平均误差有1cm左右。l如果皮肤表面相邻两点同时受到刺激，人只能感受到一个刺激；如果接着将两个刺激略为分开，并使人感受到有两个分开的刺激点，这种能被感知到的两个刺激点间最小的距离称为两点阈限。其中以手反映的两面点阈限值最低。2）温度感受器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）痛觉感受器l各个组织的器官内，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。l机体不同部位的痛觉敏感度不同；皮肤和外粘膜有高度痛觉敏感性；角膜的中央，具有人体最痛的痛觉敏感性。l痛觉具有很大的生物学意义，因为痛觉的产生，将导致机体产生一系列保护性反应。2、本体感觉、本体感觉l人在进行各种操作活动的同时能给出身体及四肢所在位置的信息，这种感觉称为本体感觉。l本体感觉系统主要包括两个方面，一个是耳前庭系统，其作用主要是保持身体的姿势及平衡。l另一个是运动觉系统，能过该系统感受并指出四肢和身体不同部分的相对位置。2、本体感觉、本体感觉l在身体组织中有三种类型的运动觉感受器。l第一类是肌肉的纺锤体，它能给出肌肉拉伸程度及拉伸速度的信息。l第二类位于腱中各个不同位置的感受器，它能给出关节运动程度的信息，可指示运动方向。l第三类是位于深部组织中的层板小体，它对形变很敏感，能给出深部组织中压力的信息。l在骨骼肌、肌腱和关节囊中的本体感受器分别感受肌肉被牵张的程度；肌肉收缩的程度和关节伸屈的程度，综合起来就可以使人感觉到身体各部位所处的位置和运动，无需用眼睛观察2、本体感觉、本体感觉l在训练技巧性的工作中，运动觉系统有非常重要的地位。例如在打字中，因为有来自手指、臂、肩等部肌肉及关节中的运动觉感受器的反馈，操作者的手指就会自然动作，而不需操作者本身有意识地指令手指往哪里去按。已完全熟练的操作者，能使其发现他的一个手指放错了位置，而且能够迅速纠正。由此可见，在技巧性工作中本体感觉的重要性。3、嗅觉、嗅觉l嗅觉感受器位于上鼻道及鼻中隔后上部的嗅上皮，两侧总面积约5cm2。由于它们的位置较高平静呼吸时气流不易到达。因此在嗅一些不太显著的气味时，要用力吸气，使气流上冲，才能到达嗅上皮。l嗅上皮含有三种细胞，即主细胞、支持细胞和基底细胞。主细胞也称呼嗅细胞，呈圆瓶状，细胞顶端有5-6条短的纤毛，细胞的底端有长突，它们组成嗅丝，穿过筛骨直接进入嗅球。嗅细胞的纤毛受到存在于空气中的物质分子刺激时，有神经冲动传向嗅球，进而传向更高级的嗅觉中枢，引起嗅觉。3、嗅觉、嗅觉l有人分析了600种有气味物质和它们的化学结构，提出至少存在7种基本气味：樟脑味、麝香味、花卉味、薄荷味、乙醚味、辛辣味和腐腥味。l大多数具有同样气味的物质，具有共同的分子结构。l每一个嗅细胞只对一种或两种特殊的气味反应；还证明嗅球中不同部位的细胞只对某种特殊的气味起反应。不同性质的气味刺激有其相对专用的感受位点和传输线路；非基本气味则由于它们在不同线路上引起的不同数量冲动的组合特点，在中枢引起特有的主观嗅觉感受。4、味觉、味觉l味觉的感受器是味蕾，主要分布在舌背部表面和知缘，口腔和咽部粘膜的表面也有散在的味蕾存在。儿童味蕾较成人为多，老年时因萎缩而逐渐减少。每一味蕾由味觉细胞和支持细胞组成。味觉细胞顶端有纤毛，称为味毛，由味蕾表面的孔伸出，是味觉感受的关键部位。l众多的味道是由四种基本的味觉组合而成的，这就是甜、咸、酸和苦。舌表面不同部分对不同味刺激的敏感程度不一样。在人，一般是舌尖部对甜味道比较敏感，舌两侧对酸味比较敏感。舌两侧前部对咸味比较敏感，而软腭和舌根部对苦味比较敏感。味觉的敏感度往往受食物或刺激物本身温度的影响。在20-30 之间，味觉的敏感度最高。五、五、人的反应时间人的反应时间l1、人的反应时间概念l2、影响反应时间的主要因素l3、减少反应时间的途径减少反应时间的途径1、人的反应时间概念人的反应时间概念l反应时间：是指人受到外界刺激到作出反应的时间。l反应时间包括知觉时间和动作时间。l反应时间（RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间距。即反应时间由反应知觉时间（即自出现刺激到开始执行操纵的时间）和动作时间（即执行操纵的延续时间）两部分组成，即lRT=RT=tztz+td+tdl式中RT为反应时间；tz为反应知觉时间；td为动作时间。反应时间类型1 1）简单反应时间）简单反应时间刺激只有一个，只要求人在刺激出现时作出特定反应，其时间间隔称为简单反应时间。2 2）选择反应时间）选择反应时间刺激多于一个，并要求人对不同刺激作出不同反应，即刺激-反应间有一一对应关系，其时间间隔称选择反应时间。反应时间类型3 3）析取反应时间）析取反应时间刺激多于一个，但要求人只对某种刺激作出预定反应，而对其余刺激不作反应，其时间间隔称为析取反应时间。三种反应时间的大小关系？三种反应时间的大小关系？2、影响反应时间的主要因素影影响响反反应应时时间间的的因因素素2、影响反应时间的主要因素l具体因素：l1）反应时间随感觉通道的不同而不同。l2）反应时间随执行动作的运动器官不同而异。l3）反应时间随刺激的数目不同而异。l4）反应时间随运动器官不同而异。l5）反应时间随刺激性质不同而异。l6）反应时间随颜色配置不同而异。l7）反应时间随年龄不同而异。l8）反应时间还与训练有关。表表1 1 反应时间随感觉通道的变化反应时间随感觉通道的变化T（秒）听觉触觉视觉嗅觉味觉咸味甜味酸味苦味0.1150.1820.1170.2010.1880.2060.2000.3700.3080.4460.5231.082动作部位动作特点最少平均时间 （ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服阻力720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面3607201460躯干弯曲倾斜72016201260表表2 2 反应时间与运动器官的关系反应时间与运动器官的关系表表4 4 执行器官的反应时间执行器官的反应时间动作部位动作特点最少平均时间 （ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服的720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面3607201460躯干弯曲倾斜72016201260表表3 3 反应时间与刺激性质的关系反应时间与刺激性质的关系执行器官反应时间（ms）右手左手右脚左脚147144174179表表5 5 反应时间与刺激数目的关系反应时间与刺激数目的关系刺激选择数12345678910反应时间 （ms）187316364434485532570603619622 表表6 6 反应时间与颜色的关系反应时间与颜色的关系表表7 7 年龄与反应时间的关系年龄与反应时间的关系 年 龄2030405060反应时间相对值100104112116161颜 色 对 比白与黑红与绿红与黄红与橙 平均反应时间 （ms）1972082172463、减少反应时间的途径、减少反应时间的途径l1）合理的选择感知类型l 比较各类感觉的反应时间，发现听觉的反应时间最短，约0、10、2s，其次是触觉和视觉。所以在设计各类机器时，应根据操纵控制情况，合理选择感觉通道，尽量选用反应时间短通道去控制和调节机器。3、减少反应时间的途径、减少反应时间的途径l2）适合人的生理心理要求l 按人机学原则设计机器。机器的外观造型和操纵机构是否适宜人的操作要求，以及操作者的生物力学特性等，都是直接影响动作时间的重要因素。3、减少反应时间的途径、减少反应时间的途径l3）作者操作技术的熟练程度l 直接影响反应速度，应通过训练来提高人的反应速度。六、六、人体活动过程的生理变化与适应人体活动过程的生理变化与适应1 1、人体活动时机体的调节与适应、人体活动时机体的调节与适应l神经系统l血管系统（心率、血压、血液再分配、血液成分）l呼吸系统l体温调节 2 2、脑力、脑力劳动时劳动时机体的机体的调节调节与适与适应应3 3、人体信息处理系统、人体信息处理系统4 4、人体节律周期和昼夜周期、人体节律周期和昼夜周期1、人体生理学参数l人在活动时，会产生一系列的生理变化，进而导致心率、耗氧量、肌电图、脑电图、频闪值等一系列生理指标值发生改变。通过测定人的有关生理学参数，可科学地推断人从事某种活动或操作所承受的生理负荷，并据此合理安排劳动定额、劳动节奏，从而提高工效和操作安全性。(1)最大耗氧量Vo2max耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量体内单位时间所需要的氧气量叫需氧量；成年人安静时每分钟的需氧量为0.2-0.3L/min。耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量单位时间内人体通过循环、呼吸系统所能够摄入的氧气量称摄氧量。耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人体单位时间内所消耗的氧气量叫耗氧量。一般耗氧量和摄氧量大致相等。耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人在繁重体力劳动时，循环、呼吸系统的功能经12min达到极限摄氧能力，这时，单位时间内的摄氧量叫最大摄氧量。耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人在繁重体力劳动时，单位时间内的耗氧量叫最大耗氧量。此时最大耗氧量近似等于最大摄氧量。最大可达安静休息时的30倍，达到3一6Lmin。耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量劳动及劳动结束后恢复期所需氧量之和称为总需氧量。总需氧量：Vo2z=Vo2lVo2h一Vo2j(t1+th)式中Vo2z劳动时的总需氧量，mL/min;Vo2l作业期摄氧量，mL/min；Vo2h恢复期摄氧量，mL/min；Vo2j安静时平均需氧量，一般为25OmL/min；t1作业时间，min；th恢复时间，min。耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量最大耗氧量决定于年龄（AG）、性别、海拔、训练、强度、持续时间等。Vo2max=(56.592-0.398AG)10-3(L/（kgmin）)耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量根据最大耗氧量，可计算出最大能量消耗率EmaxEmax=354.3Vo2maxW/100其中体重W单位N;Vo2max单位mL/Nmin.氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动开始，呼吸循环机能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，这时供氧量与需氧量的差叫氧债。氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷非繁重劳动时，需氧量小于最大摄氧量。此时，只有作业开始2-3min内，呼吸、循环系统暂时略欠氧债。其后转人稳定状态，这是人体可以持久作业的最理想的状态。稳定状态结束后，归还所欠氧债，见图。氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动强度较大，需氧量已接近或等于最大摄氧量的负荷。此时，氧债也是在需氧量上升期间出现，到达最大摄氧量后，便维持稳定状态，见图。氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动强度过大，需氧量超过最大摄氧量，人体一直在缺氧状态下，形成较大氧亏，处于“假稳定状态”下的负荷，见图。超量负荷时，当心肺功能的惰性逐渐克服后，每分钟需氧量仍高于最大摄氧量，运动强度的持续，局限在氧债能力范围内，活动不能持久。劳动结束后，人体还要继续维持较高的氧需以补偿欠下的氧债。氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷据研究，体内要透支1L氧，大约要以7g乳酸作代价，直到氧债能力衰竭为止。氧债能力，一般人约为10L，训练有素的运动员可达15-20L。氧债能力衰竭，血液中的乳酸量会急剧上升，pH值迅速下降，这对肌肉、心脏、肾脏以及神经中枢都很不利。(2)最大心跳速率l心率l最大心率单位时间内心室跳动的次数称为心率（Heartrate,缩写为HR)。在安静时，正常男子、女子的心率约75次/min。青年人中，当以50的最大摄氧量工作时，男子心率一般比女子低，分别约为130次min和140次min。(2)最大心跳速率l心率l最大心率当人达到最大负荷时心脏每分钟的跳动次数称为最大心率(HRmax),最大心率几乎无性别差异，都随着年龄(A)的增加而下降，可用一下式近似计算：HRmax=209.2-0.74AG(次/min)式中HRmax最大心率，次min；A年龄，岁。(3)搏出量与最大心脏输出l搏出量l心输出量心脏每次搏动从左心室注人主动脉的血液量称搏出量。(3)搏出量与最大心脏输出l搏出量l心输出量单位时间内从左心室射出血量Q叫心输出量。最大摄氧量与最大心输出量关系：Qmax=6.55+4.35Vo2max(L/min)式中Qmax最大心输出量，L/min;Vo2max最大摄氧量，L/(Nmin)。(4)肌电图l肌电图l放电频率和振幅l应用肌纤维细胞收缩时产生生物电位一一动作电位，肌肉收缩时产生的动作电位可通过电极引导出来，再放大、记录即得到肌电图(Electromyogram,简称EMG)。(4)肌电图l肌电图l放电频率和振幅l应用肌肉从轻微收缩增加到最大收缩时，放电频率可从5次s增加到50次s。动作电位振幅(mV)的大小反映了参加收缩的肌纤维数量的多少。因此，通过肌电图可以测定肌肉收缩的强度。(4)肌电图l肌电图l放电频率和振幅l应用肌电图在安全人机工程学上的应用主要是作业设计、作业姿势、机械和工具设计的人性化、合理化和最优化研究。在工业座椅、家用沙发和床等尺度的研究中，肌电图是一个实用的评价指标。一个具有良好人机工程学设计的工业座椅能有效地减少人体不必要的能量消耗，提高工作效率；一个舒适的坐姿或者卧姿可使全身肌肉放松，这种放松程度，可通过测量肌电图来评价。(5)呼吸量的测定l人体的活动时，新陈代谢率增高，氧气的消耗量与二氧化碳的呼出量都随着活动量而增多：l呼吸频率由平静时的每分12-18次增加到每分40-50次；l呼出量由平静时的500mL上升到2000mL上；l通气量由平静时的6-8L上升到100L以上。(6)脉搏数的测定l主要是测定与疲劳程度有关的刚结束作业的脉搏数、脉搏积及回复到安静时脉搏数所用的时间。l脉搏积=脉搏数（最高最低血压差）100(7)发汗的测定l发汗是机体散热维持恒定体温的有效途径，发汗量是高温下劳动或重体力劳动机体丧失水分程度的标志。发出大量汗水可造成脱水，因此对发汗量及汗液化学成分等应进行测定，可以防止高温中暑等疾病。l在安静状态下，当环境温度达到281时便开始发汗。l如果空气湿度高且穿衣较多时，气温达到25时即可引起发汗。l劳动时，气温在20以下，也会发汗甚至发出较多的汗量。劳动强度越大，发汗量越显著。(8)血液成分变化的测定l一般采用生物化学的测定方法，测量内容主要是与疲劳关系密切的pH值、血糖量、血红蛋白量、乳酸含量等。(9)脑电图l脑电图l应用脑电图(Electroencephalogram,EEG)也是人体生物体电现象之一。人无论是处于睡眠还是觉醒状态，都有来自大脑皮层的动作电位（脑电波）。在头部表皮上通过电极和高感度的低频放大器可测得这种生物电现象。(9)脑电图l波l波l波l波l波正常人安静闭眼时出现a波(8-13Hz)。（9）脑电图l波l波l波l波l波正常人睁眼并且注意力集中时波减少，波(14-25Hz)增多。（9）脑电图l波l波l波l波l波25Hz以上叫波。波和波以上频率的波统称快波。（9）脑电图l波l波l波l波l波人在打吨或睡眠中出现波(4-7Hz)和波(0.5-3.5Hz）。波和比波频率低的波统称慢波。成人如果在觉醒时出现慢波则可诊断为大脑异常。（9）脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV失去知觉、睡眠的状态，无意识，无反应能力。主要脑波是波。（9）脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV过度疲劳、单调作业、饮酒等状态，知觉能力的下降，发呆、发愣、不能注意。主要脑波为波。（9）脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV休息、习惯上的作业的状态，意识处于正常放松状态，这时无预测能力和创造力。主要脑波为波。（9）脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV积极活动状态，这时大脑清醒，注意力集中，富有主动性。主要脑波为波。事故潜在性最小。（9）脑电图l日本桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV过度紧张和兴奋的状态，这时注意力集中一点，一旦有紧张情况大脑将马上进人停止状态。脑波状态是和更快频率的脑波。事故潜在性最大。作业：1.感觉与知觉的区别与联系？2.明适应和暗适应的定义并解析其过程。3.简述视觉特征？4.何为反应时间？影响反应时间的因素有哪些？作为一门研究人机环境三者之间关系的学科，人机工程学的研究重点自始至终都是围绕人本身的。从这个角度出发，可以划分为：对人类肌体生理特征的研究对人类肌体生理特征的研究对人类认知特征的研究对人类认知特征的研究对人类行为特征的研究对人类行为特征的研究对人体适应特殊环境的能力和极限的研究对人体适应特殊环境的能力和极限的研究驾驶疲劳l驾驶员的驾驶疲劳：感知疲劳、判断疲劳、操作疲劳l驾驶疲劳会导致驾驶员在驾驶过程中视力及听力水平降低、速度判断能力降低、反应时间延长、注意力下降、操作失误增多。l驾驶疲劳的原因很多,主要有驾驶员的睡眠质量差、驾驶持续时间长、驾驶动作单调、道路条件及驾驶操作的人机界面设计不合理等情况。l感知阶段指驾驶员通过视觉、听觉和触觉感知汽车的运行环境条件,如交通信号、行人的动静位置、路面状况以及汽车运行工况等信息,这一阶段主要由感觉器官完成。l判断决策阶段是驾驶员在感知信息的基础上,结合驾驶经验和技能,经过分析,做出判断,确定有利于汽车安全行驶的措施,这一阶段主要由中枢神经系统来完成。l动作阶段是指驾驶员依据判断决策所做出的实际反应和行动,具体指手脚对汽车实施的控制,如加速、制动、转向等,这一阶段主要由运动器官完成。l在驾驶疲劳引发的交通事故中,感知疲劳占总体事故的52%,信息处理疲劳为38%,而操作疲劳及其它仅为10%疲劳机理l驾驶疲劳是指驾驶员在较长时间连续行车后所产生的生理、心理机能以及驾驶操作效能下降的现象,即驾驶员长时间驾驶会引起精神疲劳和肌肉疲劳,精神疲劳会使驾驶员的警觉度降低,甚至进入睡眠状态,肌肉疲劳会使驾驶员肌肉酸痛,反应不灵敏；l将疲劳划分为5种模式:肌肉疲劳、感知疲劳、信息处理疲劳、思维疲劳和创造性疲劳.其中感知疲劳和信息处理疲劳是驾驶作业疲劳的核心疲劳形式；l首先,部分环境信息(仪表盘显示、道路状况、路旁标识等)由人的感觉器官(眼、耳等)感知,进而反应到人的中枢神经系统,由于通常刺激时间过长,引起大脑皮层贮存的能源供应迅速消耗,引起中枢变化,造成感知疲劳;接着中枢神经系统对信号做出分析、判断,并对人的行动器官(手、脚等)发出指令信号,做出处理,这种由于经过大脑加工处理信号所造成的疲劳成为思维疲劳;信号经过人的行动器官转化为操作动作,并通过汽车的操作部分(方向盘、制动器等)控制汽车的运动情况.这种准静态下的长时间作业容易使驾驶员肌肉收缩,肌肉变得坚硬,内压增大,引起肌肉疲劳(体力疲劳);而且整个活动过程在驾驶员的意识控制下完成,需要驾驶员精力集中,保持高度警惕,并尽可能快速做出反应,再次引起感知疲劳;整个驾驶过程必须保持固定的姿势,手扶方向盘,脚踩加速踏板.这就造成驾驶员神经兴奋,局部肌肉紧张,长时间维持这种状态就会造成综合精神疲劳和体力疲劳的驾驶疲劳驾驶员疲劳肇事特点l驾驶员疲劳和酒后驾驶一样,已经成为交通事故的主要隐患.所不同的是,酒后驾驶可以通过简单仪器轻易测出,而驾驶疲劳则具有相当的隐蔽性l休息状况很多疲劳肇事驾驶员都承认,在事发前天晚上没有得到充分的睡眠或睡眠质量不高,导致驾驶过程中视力、听力水平降低,速度判断能力降低、反应时间延长、注意力下降、操作失误增多。因此,驾驶员睡眠问题是导致城市道路上疲劳驾驶肇事的重要原因。l驾驶员产生重度疲劳的表现主要为10个方面:哈欠连天,脸发木;头越来越沉,不自觉的频频点头(打瞌睡),很难保持抬头的姿态;肌肉放松,眼睑下垂,甚至闭眼;视线模糊,眼睛发红、发干;视野变窄,常漏看错看信息;反应迟钝,判断迟缓;注意力无法集中,思维能力下降;动作僵硬,节奏缓慢;失去方向感,驾车左右摇摆在公路上;随意变换车速,行驶速率不定；l疲劳的过程是渐进的,因而驾驶的效能也是渐渐地下降.当驾驶员在驾驶过程中出现上述疲劳征兆时,由于驾驶员的感知能力、反应能力、动作协调性、操作能力大幅度下降,近乎于“无