1. 概论
国际人机工程学学会（IEA ，International Ergonomics Association）定义：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素（研究对象）；研究人和机器及环境的相互作用（研究内容）；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。
由于研究侧重点或研究方法的不同，人机工程学有不同的命名，但不同名称所对应的内涵和外延的差异已经很小。目前，主要有以下名称：
（1）人类工效学（Ergonomics ），工效学 （2）人的因素学（Human Factors），人类工程学（Human Engineering ） （3）工程心理学（Engineering Psychology) （4）人间工学
（5）其他名称：人－机－环境系统工程学, 人机工程学、功效学、人机学、人体工程学等
人机关系：人如何适应机器 美国学者F.W.Taylor 吉尔布雷斯夫妇
H • Munsterberg 出版了《心理学与工作效率》
时间：二战期间至二战后 人机关系：机器如何适应人。
1. 美国飞机事故的90％是由于人机工程学方面的原因造成的，
2.1949年A ．Chapanis 等人出版《应用实验心理学——工程设计中人的因素》
3. 1950年2月16日在英国海军军部召开的会议上通过了人体工程学（Ergonomics ）这一名称。
时间：20世纪60年代之后
研究特点:把人－机－环境作为一个系统。
人机关系：合理分配人机功能，人机相适应，见图1-4。 1960年成立国际人机工程学会（IEA ）
研究热点：产品语义学的发展；可持续发展下的人机工程学；信息化、智能化时代的影响。
内容：人体测量、人机工程学在组织管理上的应用、工作适应性、职业病防治、工作荷载、职业健康、产品和工具中的人机工程学原理、如何改进工作方法和工作区域，对特殊人群的研究等。
①永久太空站的生活和环境，人与自然的和谐统一。
②弱势群体的医疗和便利设施；如儿童弱视仪、轮椅等。
③海陆空交通安全保障；飞机座舱操纵方式布局设计，仪表设计等。 ④生理与心理保健产品与便利设施等等。如磁控健身车、电动跑步机等。 ⑤计算机界面设计。
⑥人的特征模型，人的心理，人的行为。
①l950年英国人机工程学会率先成立，随后建立国家人机学学会的有：联邦德国(1953年) 、美国(1957年) 、前苏联(1962年) 、法国(1963年) 、日本(1964年) 。中国人类工效学学会（简称CES ）于1989年成立。
②国际人机工程学学会 (IEA)成立于1960年。l961年在瑞典斯德哥尔摩举行了第一届国际人机工程学会议，此后，每三年举办一次人机学国际会议。
③我国机械工业系统于1980年成立了工效学学会；冶金工业系统于1985年成立了人机学会；中国工业设计协会于l985年成立人机工程学专业委员会；中国系统工程学会于l993年成立“人－机－环境系统工程专业委员会”
1989年我国成立了中国人类工效学学会，简称：CES
对于工程设计人员来讲，主要有以下几个方面的研究内容： （1）人的特性研究 （2）机的特性研究 （3）环境特性研究 （4）人机关系研究 （5）人环关系研究 （6）机环关系研究 （7）人机环关系研究
研究方法： （1）观测法
观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对象的一种方法。例如，观测作业的流水线生产节奏是否合理、动作分析等。 （2）实测法
实测法是一种借助于仪器或设备进行实际测量的方法。例如，对人体静态和动态数据的测量，人在作业前后及作业过程中的生理变化等。 3）实验法
实验法是在人为控制条件下，排除无关因素的影响，有规律地改变一定变量因素，以引
起研究对象相应变化来作出因果推论和变化预测的一种研究方法。 （4）调查法
调查法是获取研究对象的有关材料的一种基本方法。
①访谈法：访谈法是研究者通过询问交谈来搜集有关资料的方法。
②考察法：考察法是通过实地考察，发现现实的人－机－环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。
③问卷法：问卷法是研究者根据研究目的编制一系列的问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。
（5）分析法
①离散分析法：对连续化的生产和信息传递过程进行离散化，即间隔抽样，并进行测定，然后用统计学的方法进行处理。如作业方式、工具摆放及作业顺序等都可用此法研究。
②信息分析法：就是输入、输出的信息及其反馈系统进行测定分析，以此阐述人－机之间信息交换的数量关系。
③动负作荷分析法：在规定操作所必须的最小间隔时间内推算操作者的工作负荷。这种方法主要分析作业强度、操纵阻力，作业内容以及感知觉系统的信息接受通道与容量的分配。
④危象分析法：对事故或近似事故的危象进行分析，有助于识别容易诱发人为失误的情况，同时，也能方便地查出系统中存在的而又需要用较复杂的研究方法才能发现的问题。
⑤相关分析法：相关分析法就是在尽可能自然的状态下，通过对两个不同变量的研究，找到两者之间的相关程度, 并据以进行预测和控制。变量间关系的密切程度常用相关系数描述，其取值范围为：1≤r ≤+1，用相关图来表示，见图1-5。 （6）模拟和模型试验法
通过这类模拟方法可以对某些机器及系统进行逼真的试验，得到更符合实际的数据。可通过模型构思方案，规划尺度，检查效果，发现问题，有效地提高设计成功率。如图1-6。 （7）计算机辅助法
①人机工程咨询系统。它是包括各种国别、年龄、性别的人体测量学数据的数据库。如美国的Deneb 和Transom 公司推出的ERGO 和Jack 人体建模与仿真。 ②人机工程仿真系统。
③人机工程评价系统。通过嵌入人机工程评价标准，基于运动学、生理学等模拟人的作业方式，实现工作任务仿真中的实时人体性能分析。 （8）感觉评价法
感觉评价法是运用人的主观感受对机器及系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量做出主观感觉评价。
例如：对产品或系统对舒适性、使用性、居住性、满意度、爱好、兴趣、情绪等进行评价。
（9）心理测验法
心理测验法是根据已标准化的实验工具，如量表，对被测试者的心理现象或心理品质进行定量分析。
设计思想:
具及劳动对象之间发生的联系。 ②人机系统基本模式:见图1-7。 人子系统（S-O-R ） 机器子系统 （C-M-D ） ③人机系统的功能：见图1-8。
人机关系的演变见表1-1。人在人机关系中占主导地位。
德国Sturlgart 设计中心人机工程所设定的优良产品标准为： ①产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合； ②产品是否顺手和好使用；
③是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险； ④各操作单元及元件在安置上是否容易识别。 ⑤产品是否便于清洗、保养及修理。
①人机工程学标准
国际人机工程学标准化委员会（代号ISO/TC-159）已制定出近80条人机工程学的正式国际技术标准、标准草案或建议，我国的人机工程学技术标准(GB)已经制定、发布了50余项人机工程学技术标准。 ②人机工程学软件
AnyBody 是一个能够进行计算机辅助人机工程学方面模拟研究的软件，用于计算人体对于环境的反应，为人机工程学产品性能改进和生物医学工程研究提供了一个新颖的平台。 SAFEWORK 人机工程设计与分析系统、JACK 人机工程设计与分析系统等。
思考：
1. 简述人机工程学、人机界面的定义。
2. 人机工程学发展经历了哪几个阶段? 研究重点？发展趋势？ 3. 人机工程学的主要研究内容是什么? 4. 人机工程学主要研究方法有哪些？ 5. 了解人机关系类型及其发展。
6. 观察收集生活、工作、学习中不人机的例子。 7. “人性化设计”、“以人为本”、“用户体验” 、“人机交互”如何理解？
2. 人体测量尺寸
（1）测量基准面 （图2-1） ①矢状面②正中矢状面 ③冠状面④水平面
⑤眼耳平面，也叫法兰克福平面。 （2）测量方向
上下（头侧端，足侧端），左右（内侧，外侧），四肢方向（近位端，远位端），上肢（尺侧端，桡侧端），下肢（胫侧端，腓侧端） （3）测量条件：姿势（图2-2）、衣着 （4）测量仪器：（图2-3）
人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸、形状和耐力及这些数据在设计中的应用，见图2-4. 如生理学参数和生物力学参数的测量。
通常人体测量数据主要分为两类:结构尺寸（静态尺寸）和功能尺寸（动态尺寸）；
百分位数、尺度
(2)均值：表示一系列数据或统计总体的平均特征的值。
(3)标准差：标准差是一组数值自平均值分散开来的程度的一种测量观念。一个较大的标准差，代表大部分的数值和其平均值之间差异较大。 转换系数K ：点击
(4)人体功能尺寸：也称为人体动态尺寸，是指为保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸。包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸。
①可调性设计（Ⅰ型，双限值设计 ）
选用原则：通常采用女性5、10百分位数～男性95、90
百分位数；与安全有关时采
用女性1百分位数～男性99百分位数。
②极限设计原则（Ⅱ型，单限值设计： ⅡB 小, ⅡA 大 ）
一般采用女性5百分位数或男性95百分位数；与安全有关时采用女性1百分位数或男性99百分位数。
③平均尺寸设计原则（Ⅲ型）
以50百分位数为设计依据，对于成年男女通用的产品，选用男、女第50百分位数人体尺寸的平均值
产品最小功能尺寸 = 相应百分位数的人体尺寸+功能修正量
产品最佳功能尺寸 = 相应百分位数的人体尺寸+功能修正量+心理修正量 功能修正量 ⑴穿着修正量 ⑵姿势修正量 ⑶操作修正量
3 人体机能及其特征
感觉：感觉是人脑对直接作用于人的感官的客观事物个别属性的反映。
知觉：知觉是在感觉的基础上产生的，其所反映的是大脑中对客观事 物的各种属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的映象。
感觉器官把物理刺激转化为电信号，是人了解自身状态和认识客观世界的开端。知觉整合并解释了感觉信息的过程，是多种感觉协同活动的结果。感觉到的事物个别属性越丰富越精确，对事物的知觉也就越完整越正确。
在心理学中就把感觉和知觉统称为“感知觉”。
(1)适宜刺激：能够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。人的感觉和各类感受器的适宜刺激见表3-1。
（2）感觉阈：感官对信息刺激能量范围要求称为该感官的感觉阈，见表3-2。刚刚能引起感觉的最小刺激量为感觉阈下限，能产生正常感觉的最大刺激量为感觉阈上限。 差别感觉阈：刚刚能引起差别感觉的刺激的最小差别量称为差别感觉阈。
（3）感觉适应：当某一恒定强度的刺激持续作用于感受器时，感觉会逐渐减少以致消失，这一现象称为感受器的适应。
快适应感受器：有利于感受器和中枢再接受新的刺激。
慢适应感受器：适应速度较慢，可显示刺激是否存在以及刺激的强度是否改变。
（4）感觉相互作用：感受能力受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，称为感觉相互作用。
（5）余觉：刺激取消后，感觉可存在一极短时间，这种现象称为余觉。
（6）感觉补偿：感觉补偿是指人的某种感觉能力丧失后，为适应生活的需要，使其他感觉的能力获得突出的发展，以资补偿。
（7）感觉对比：同一感受器官接受两种完全不同但属于同一类的事物的作用，而使感受性发生变化的现象称为感觉对比。感觉对比分为同时对比和继时对比，见图3-1。
（1）知觉整体性：人们在知觉时，依据以往经验把由许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体，知觉的这种特性就是知觉整体性。
影响知觉整体性的因素:接近、相似、闭合、好的连续、好的形态等，见图3-2。
（2）知觉的选择性:在一定时间里，总是有选择地把某一事物作为知觉的对象，它周围的事物则作为知觉背景，这就是知觉选择性，见图3-3。
(3)知觉理解性:用以往所获得的知识经验来理解、解释当前的知觉对象，见图3-4。 (4)知觉恒常性 :知觉条件在一定范围内发生变化，而知觉的映像却保持相对不变，这就是知觉恒常性，见图3-5。
(5)错觉：知觉到的对象与客观实际差别较大的现象。见图3-6。
（1）视角与视力
视角是确定被看物体尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度，记为α，见图3-7；视力是眼睛辨别物体细节特征的能力，也称为视敏度。
（2）视距：视距指人在作业时正常的观察距离。视距过远或过近都会影响认读的速度和准
确性。
（3）视野：视野指人的头部和眼球固定不动时，眼睛注视正前方所能看见的空间范围。人的视野分为水平视野和垂直视野，见图3-8。
视野的三个部分：最佳视野、中部视野、外视野。 （4）明适应与暗适应
当外界光线亮度发生变化时，人眼的感受性也随之发生适应性变化，这种变化叫做适应。人从明亮的环境进入黑暗环境时，视觉逐步适应黑暗环境的过程叫暗适应。 反之为明适应。
疲劳性：眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳。 视线的变化习惯：于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。
准确性：人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确很多，
观察顺序
在一般操作中，通常都以双眼视野为设计依据. 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。
当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白。
表3-3 提高人机信息交换效率的原则(信息输入)
描述声音的三个要素：
人们利用传入两耳的声波强度差和时间差即可判断声源的方向，利用经验判断距离。
相对于声音强度，人对声音的频率比较敏感。
一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应，称为掩蔽效应
脊髓功能：传递神经冲动
实现躯体反射和内脏反射活动。 大脑的结构与功能：见图3-13。
躯体性神经系统与植物性神经系统：躯体性神经系统支配着骨骼肌的活动，植物性神经系统分布于内脏、心血管、腺体，支配着平滑肌、心肌和腺体的活动。
感觉的信息处理：
（1）人处理信息的数量限度
信息传输速率：是指信息通道中单位时间内所能传输的信息量。 通道容量：某一通道的最大信息传输速率称为该通道的通道容量。 （2）采样
对外界信息进行主动搜索，即所谓“采样” 。人会主动搜索信息量最丰富的区域，这在仪表布局、产品展示等研究中有重要意义。 （3）编码
编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。主要有：视觉编码、听觉编码、语义编码。
人的信息处理系统如图3-14。 大脑中枢各种信息处理的基础就是记忆，因此记忆机制的研究是人机系统效率研究的一个重要课题。
认知过程：指人们获取知识和运用知识的过程；
情绪过程：人对待他所认识的事物、所做的事情以及他人对自己的态度的体验；
意志过程：人根据目的，按计划不断地排除各种障碍，力图达到该目的的心理过程。
注意:是指人的心理活动对一定对象的指向和集中，一般指有选择的加工某些刺激而忽视其他刺激的倾向。在人机系统中，许多事故的发生都可以从注意上找原因。 注意的功能：选择、保持、调节及监督
注意的特性：广度、选择性、持续性、分配、转移。 注意的种类 ：无意注意、有意注意、有意后注意，见表3-4。
注意:是指人的心理活动对一定对象的指向和集中，一般指有选择的加工某些刺激而忽视其他刺激的倾向。在人机系统中，许多事故的发生都可以从注意上找原因。 注意的功能：选择、保持、调节及监督
注意的特性：广度、选择性、持续性、分配、转移。 注意的种类 ：无意注意、有意注意、有意后注意，见表3-4。
(1)记忆：信息的储存和提取。
只有与长时记忆内的信息容易连接的新信息才能进入长时记忆。
(2)记忆的作用：记忆提供经验，离开了记忆，个体就什么也学不会，他们的行为只能由本能来决定。
(3)记忆的关键 ：把抽象无序转变成形象有序的过程。见图3-15. (4)记忆的类型：瞬时记忆、短时记忆、长时记忆。 (5)长时记忆组织形式：语义编码、形象编码。
(6)减轻记忆负荷：为减轻记忆负荷过重， 在设计人机界面时，应把面向机器功能概念的操作，改为面向操作者使用目的的操作。
（1）思维：相对于感知觉、记忆，思维是对输入信息进行更深层次的加工，是心理活动最复杂的形式，是认识过程的最高级阶段，是大脑对客观事物概括的和间接的反应，主要表现在概念形成和问题解决的活动中。
（2）思维的过程：知觉、回忆和组合。 （3）思维类型：
按载体分类：动作思维、形象思维、语言逻辑思维。 按运行方向：发散性思维、聚敛性思维 按新颖性：受制思维、创造思维
（4）思维的特征：分析与综合、比较、抽象与概括
（1）思维：相对于感知觉、记忆，思维是对输入信息进行更深层次的加工，是心理活动最复杂的形式，是认识过程的最高级阶段，是大脑对客观事物概括的和间接的反应，主要表现在概念形成和问题解决的活动中。
（2）思维的过程：知觉、回忆和组合。 （3）思维类型：
按载体分类：动作思维、形象思维、语言逻辑思维。 按运行方向：发散性思维、聚敛性思维 按新颖性：受制思维、创造思维
（4）思维的特征：分析与综合、比较、抽象与概括
（1）知识：经验的固化，经过加工的信息。知识就是一切人类总结归纳，并认为正确真实，可以指导解决实践问题的观点、经验、程序等信息。
（2）分类：认知心理学将知识分为陈述性知识和过程性知识。 （3）知识层次： （4）表达：
人的运动系统是由骨、关节和肌肉三部分组成。在运动过程中，骨是运动的杠杆，见图3-17，关节是运动的枢纽，肌肉是运动的动力，三者在神经系统的支配和调节下协调一致，随着人的意志，共同准确地完成各种动作。
（1） 骨的功能：
①支持体重；②保护脑和心肺等器官；③造血功能，人体钙磷等物质的贮备仓库；④人体运动的杠杆。 （2）骨骼系统
骨骼系统是为生物体提供支持作用的生命系统。根据形态和功能，人体骨骼系统可分为颅骨、躯干骨、四肢骨三大部分。 （3）关节
骨与骨相接之处称为关节，其功能是运动。能伸屈旋转活动的为活动关节，不能伸屈旋转活动的为不动关节。
关节的主要活动范围见表3-5。
（1）肌肉功能：通过收缩与舒展来使得人能够完成任何想做的动作。
（2）肌肉类型：人的身体有超过600块肌肉。肌肉里约有２０％是蛋白质，其余８０％
是水。依照肌肉组织的形态和分布分为平滑肌、骨骼肌和心肌。
肌力：肌肉收缩产生肌力。
肌力的大小主要由生理因素决定，见图3-18。此外，肌力与年龄、性别、施力姿势、施力部位、施力方式和施力方向也有密切的联系。只有在这些综合条件下的肌肉出力的能力和限度才是操纵力设计的依据。
静态施力的划分如下：
①持续10秒钟以上，肌肉施大力； ②持续1分钟以上，肌肉施大中力； ③持续4分钟以上，肌肉施小力。
人的信息输出有多种形式，目前信息输出的主要方式运动输出。 （1）反应时(reactiontime,RT)
①反应时 从接受刺激到机体做出反应动作所需要的时间称为反应时。反应时也称为反应潜伏期, 它包括感觉器官感受刺激所需要的时间、大脑加工消耗的时间、神经传导的时间以及肌肉产生反应的时间。
反应时是评价人类活动的一个重要变量, 是心理生理学实验中最普遍采用的心理活动指标之一。
②反应时类型
析取反应时
简单反应时
选择反应时
人对两个或两个以上刺激信息做出不同反应，即刺激与反应间有一一对应的关系。这种反应所需要的时间就是选择反应时间。
由单一的刺激产生单一的反应，这种单一反应所需要的时间就是简单反应时间。
人只对多个刺激信息中的某种刺激做出预定反应，对其余刺激不作反应。这种反应所需要的时间就是析取反应时间。
③影响反应时间的因素
不同感觉器官：表3-7 刺激强度：表3-8 刺激时间：表3-9
刺激数目：
信号与背景的对比度： 人的主体因素：
人的主体因素影响主要指年龄、性别、习俗、个体差异、疲劳等个人生理、心理状况对反应时间的影响。
④研究反应时的意义
作业人员从事的任何作业过程，都包括在特定条件下不断获取信息、识别加工信息及动作反应等活动。
对于需要集中注意力监视信号的作业，如监视雷达上的飞机踪迹，发现机器上的异常值，确认车辆运行中的信号等。
重视选拔和训练适应特殊工种需要的合格人员。
把反应时作为选择、设计或管理机器设备系统必须考虑的因素之一，利用反应时及其
影响因素的原理，分析评价人机界面中的显示器和控制器，为优化人机系统提供科学依据 。
1. 什么是人的感觉、知觉，它们有什么基本特征？ 2. 根据感觉、知觉特征应如何设计显示装置？ 3. 什么是视错觉？
4. 听觉有什么特征？掩蔽效应及其影响因素？
5. 人的信息处理分哪几个阶段？何谓注意，它有哪些特 征？记忆的本质及类型？
6. 人的认知心理过程包括哪几个方面？进行人机设计 时应注意哪些心理现象？ 7. 编码的方法有哪些？
8. 什么是人的肌力，决定肌力的生理因素有哪些？ 9. 何谓动态施力、静态施力？常见静态施力有哪些？ 静态施力对人的影响及避免措施。 10. 如何考虑人力的合理利用？
11. 何谓反应时？类型？影响因素？
12. 根据人体运动特征应如何设计操纵装置？
4 人的作业效能与作业疲劳
人体的作业能力是有一定限度的，超过这一限度，不仅作业无法顺利进行，而且会使作业者处于高度应激状态，导致事故发生，造成人员伤亡、财产损失。
当系统偏离最佳状况而操作者又无法或不能轻易地校正这种偏离时，操作者呈现的状态即为应激。
体力作业负荷（生理负荷）：用来描述人体单位时间内完成的体力工作量。
心理负荷：单位时间内人体承受的心理活动工作量。心理负荷的主要成分:加工信息负荷（认知负荷）, 情绪负荷。
通过设计保证作业者在适宜作业负荷水平工作，是人机系统设计的一项重要任务。 （1）确定人体的最大作业负荷水平：连续劳动8小时，不至于过度疲劳
（2）确定劳动负荷的适宜水平：连续劳动8小时，不至于疲劳，长期劳动时也不损害健康的卫生限值，见表4-1。
（3）体力作业负荷评定常用评定指标： ①生理变化测定
不同体力作业负荷时，人体最常见的有吸氧量、肺通气量、心率、血压和能耗，其中能耗指标是评定作业负荷最主要的指标。 ②生化变化测定
人体活动的持续伴随着体内乳酸和糖原等生化物质含量的变化。实验表明，乳酸和糖原含量均随人体活动的进行而有较大幅度的变化。
能量
代谢量
（1）能量代谢：体内能量的产生、转移和消耗叫做能量代谢。
能量代谢按人体的状态不同，可以分为三种：基础代谢量、安静代谢量和能量代谢量。其中，能量代谢量是计算作业者一天的能量消耗和需要补给热量的依据，也是评价作业负荷的重要指标。
影响能量消耗的主要因素有： 工作方法、作业姿势、 作业速率、工具设计
人体消耗1立方米的氧气平均产生4.8千卡的热量，因此，通过测量人的氧耗可以间接测定能量消耗。
相对代谢率(RMR)指标通过作业中氧耗量来计算，计算公式如下：
氧需：人体单位时间所需的氧量。
氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量。
氧债：当氧需超过氧上限，肌肉是在缺氧状态下活动，这种氧需和供氧量之差称为氧债。见图4-1。
原因：1. 呼吸和循环系统还不能满足氧需 2. 作业中劳动强度过大
作业停止后的一段时间内，机体继续消耗高于安静代谢的氧以偿还氧债。恢复期可达数分钟至十余分钟，甚至1小时。
（1）疲劳定义
在作业过程中，作业者由于生理和心理状态的变化，某些器官乃至整个机体的力量自然衰竭现象，称为疲劳。 （2）疲劳现象
目前较为合理的是将疲劳分为体力疲劳和精神疲劳两种现象，两者相互影响。
体力疲劳：作业者在作业过程中，随着工作负荷的不断累积，作业者的作业机能衰退，作业能力下降，且伴有疲倦感的自觉症状出现。
精神疲劳：精神疲劳亦叫脑力疲劳。一般指肌肉工作强度不大，神经系统过度紧张或长时间从事单调、厌烦的工作，大脑神经活动进入抑制状态的现象。
（3）疲劳的类型
按疲劳程度分为一般、过重和重度疲劳； 按疲劳产生原因可分为生理疲劳和心理疲劳。
按疲劳表象可分为：局部疲劳，全身疲劳，智力疲劳，技术疲劳。
①局部疲劳：参与作业的部位由于紧张、活动频率高，在相应的人体局部首先产生疲劳。局部疲劳也会由于连带关系出现全身疲劳。
②全身性疲劳一般是由全身参与较繁重的体力劳动所致，也会是由于局部肌肉疲劳逐渐扩散而使其他肌肉疲劳连带产生的全身性反应。
③智力疲劳是指长时间从事紧张的思维活动所引起的头昏脑胀、失眠或贪睡、全身乏
力、无精打采、心情烦躁、倦于工作、百无聊赖等表象。
④技术疲劳是由需要脑力、体力劳动并重，尤其神经系统相当紧张的作业引起的疲劳。
疲劳产生原因：
社会心理因素、个体因素、环境因素、生产设备与工具、劳动组织、锻炼和练习 管理因素
（1）作业者本身因素
作业者本身因素包括作业熟练程度、动作技巧、身体素质及对工作的适应性，营养供给、年龄、休息效果、生活条件以及劳动情绪等。 （2）工作条件因素
①机器设备和各种工具性能差，设计不良。如控制装置、显示装置不适应人的心理及生理特征。
②工作环境很差。如照明欠佳、噪声太强、剧烈振动、高温、以及空气污染严重等。 ③作业制度和生产组织不合理。如作业时间过久、作业强度过大、作业速度过快、作业体位欠佳。
目前只能通过对劳动者的生理、心理等指标的间接测定来判断疲劳程度，或者通过对作业者本人的主观感受，来判断作业疲劳程度。如图4-7。
（1）疲劳一般规律
疲劳可以通过休息得到消除，
青年人比老年人通过休息疲劳消除得快， 体力疲劳比精神疲劳消除得快， 心理疲劳与心理异常状态同步存在， 疲劳程度与人体生理周期有关， 人对疲劳有一定的适应能力 疲劳有累积效应。
（2）疲劳的产生和消除
疲劳产生和恢复两者多次交替重复，使人体的机能和适应能力日趋增强。
（1）随意性原则 ：这种“随意”表现为姿势的不断变化。身体的重心从平衡位置移开，都将增加肌肉的负荷，使肌肉收缩，血流受阻，产生局部肌肉疲劳。人体采用随意姿势进行作业，虽然也使身体任意部分的重心离开平衡位置，但可加速血流速度，利于血液循环。 （2）平衡性原则 ：采取平衡姿势，将力使用到完成某种动作的有用功上去，这样可以延缓疲劳的到来或者在某种程度上减轻疲劳。
（3）经济性原则：用力时要考虑动作的自然、对称和有节奏，以保持身体稳定、平衡，节约能量，减轻体力与精神的紧张度。
（4）降低动作等级原则：作业时动作应符合动作经济原则，要尽可能避免全身性动作 。 （5）选择正确的作业姿势和体位：以维持身体的平衡与稳定，避免把体力浪费在身体内耗和不合理的动作上。
休息是消除疲劳的最主要办法之一，应合理科学地安排休息频度、休息方式、休息时间长短、工作轮班及休息日制度等。 （1）休息时间的确定
不能在作业能力已经下降时才安排休息。因为当作业时间按等差级数递增时，恢复体力的时间将按等比级数增加，要学会超前休息。合理安排短暂休息，前半日休息时间长些，消
除开始积累的轻度疲劳；后半日休息次数多些； （2）休息方式
休息方式可分为积极休息（交替休息）和消极休息（安静休息 ）。
完善生产组织与劳动制度
生产组织与劳动制度是产生疲劳的重要影响因素之一，包括经济作业速度、休息日制度、轮班制等。
（1）经济作业速度
经济作业速度是指进行某项作业能耗最小的作业速度。见图4-9。 （2）休息日制度
休息日制度直接影响劳动者的休息质量与疲劳的消除，目前大多采用40h/周。 （3）轮班制度
轮班制分为单班制、两班制、三班制或四班制等。应当根据行业的特点、劳动性质及劳动者身心需要安排轮班方式 。
合理设计工作条件
（1）改善工作环境。 （2）改进设备和工具
采用先进的生产技术和工艺，提高设备的机械化、自动化水平，是提高劳动生产率，减轻劳动强度，彻底改善劳动条件的根本措施。此外，工具和辅助设备的改进，可以减少静态作业，减轻劳动强度，提高工作效率。 （3）改进工作方法。 思考
1. 按人体所处的状态，能量代谢分为哪几种？ 2. 什么是劳动强度，它有几种分级方法？ 3. 疲劳有什么特点？简述疲劳的种类。 4. 疲劳的规律是什么？
5. 降低工作疲劳的方法有哪些？ 6. 单调感及其克服方法。
7. 如何合理用力？合理用力的一般原则 ？
6 显示装置设计
显示装置：将机器和设备的信息（如性能参数，工作状态、工作指令等）及其他信息传递给人的一种装置。
每一件产品都以一定的方式，向外界传递自身的信息。因而，产品的信息显示设计，必须符合人的感觉通道的传输特点：使人与显示器能够协调统一。 一台良好的显示装置应能在以下几个面有最佳的配合： 速度 (speed)、 准确性 (accuracy)、 稳定性（stability ）和敏感度 (sensitivity)
如：侦测辐射或剧毒之微量改变时，敏感性变成最重要。
在设计显示装置之前，应先对以下的资料有所了解： (1)所传送信息的内容和性质：如类型、变动范围、
准确度、敏感性、传送速度、最大偏误。
(2)显示装置和使用者之间的常态距离和最大距离。 (3)使用人员和使用环境。
然后配合系统和任务的需求进行选型和设计。
按人接受信息的感觉器官的不同，可将显示装置分为：
按其显示状态可分为静态显示和动态显示。
设计显示器基本要求
① 信息的种类和数目不宜过多，同类的参数应尽量采用同一种显示方式。（密度） ② 显示信息的精确程度应与人的视觉辨认特征以及机器与系统的要求相适应。
③ 目标与背景之间，在亮度、颜色、形状等方面的对应关系，以使目标清晰可辨，见图6-1
。
（对比度）
④ 显示格式简单明了，显示意义明确易懂，符合人的认知特点。（复杂度）
⑤ 满足人的视觉特征要求，保证操作者迅速而准确地获得所需信息。(匹配)
刻度指针式显示仪表（也称为模拟式仪表，analogue displays），可分为指针运动式和指针固定式两种，后者适用于读数范围不大或刻度盘较小的情形。
主要设计内容：刻度盘、指针、字符和色彩、仪表的布置等。
刻度间距：仪表的刻度间距存在一个临界值，当视距为
750mm 时，刻度间距临界值为1～2.5 mm。
刻度标记：刻度标记一般分为大（长）刻度标记、中刻度标记和小（短）刻度标记三种。 刻度方向：刻度值的递增方向和认读方向与视觉运动规律相符。
刻度标数、标数进级 、数字立位
仪表盘上印制的数字、字母、汉字等统称为字符。
字符的形状、大小、立位和颜色等影响认读效果和仪表造型的美观。
字符的合理尺寸涉及的因素很多，主要有观看距离的远近、光照度的高低、字符的清晰度、可辨性、要求识别的速度快慢等。
①字符的形状。字符的形状应简明、易读、醒目，避免字符的相似性及相互之间的混淆。 ②字符的大小。通常其高度约为视距的1/200 ，字符的宽度与高度比一般取0.6～0.8，笔划宽与字高之比受照明条件的影响。
字符的布局（横向、纵向、行距、字距）
字符与背景色彩及其搭配。
指针是用来指示显示装置所要显 示的信息。
指针形状：力求简单、指示明确、
不附加装饰
指针尺寸：指针尖的宽度 ；
指针长度
指针安装：指针与刻度盘的配合
应尽量贴近
指针式仪表的零点位置 ：
仪表照明设计应注意避免反射、明暗适应、眩光、幻动错视、干涉现象。
仪表中使用较多的是表内照明、边光照明及表盘背面照明三种。这些照明的特点是光源只照在仪表上，观察者看不见光源。
当多个仪表排列在同一仪表板面上时，为提高视觉工作效率，应按一定的原则将仪表分区布置。
①使用频率原则。 ②使用顺序原则。
③重要性原则。④功能相近原则。
考虑其他因素：间距、视觉运动规律、与操纵装置的关系
注意以下几个方面：
①使仪表所在平面与人的正常视线尽量垂直。
②仪表之间的间隔距离不宜过大，以缩小搜索视野范围。
③仪表的排列顺序应按一定原则排列。
④仪表排列应适应视觉的运动规律和习惯。
⑤仪表的排列还应符合显示装置和操纵装置具有相合性。
仪表在水平方向上的布局 ：
实验结论：
①一般常用仪表应布置在20°～40°的水平视野范围内；
②最重要的仪表，应设置在视野中心3°范围内；
③次要的仪表设置在40°～60°区域；
④除了不常用和不重要的仪表外，一般不宜设置在80°水平视野之外。
⑤所有仪表原则上都应设在人不必转头或转身即可看见的视野范围之内。
仪表在垂直方向上的布局：
数字式仪表是直接用数字和字符等显示机器及系统运行过程中的有关参数或状态的仪表。在机械式数字仪表的设计中，最重要的是数字的设计，要保证数字的清晰、易读、易区别。 机械式数字仪表：依靠机械装置实现信息的数字显示。
缺点：可能在显示窗口只显示半个字符 ，易出现卡滞现象。
有学者总结出数字与字母适宜尺寸的计算公式为：
H=0.0022D十K1十K2
H 是字高，D 是视距，K1是照明和阅读条件校正系数，K2是重要性校正系数。 数字笔划宽度与字高的最佳比值，对于白底黑字为1：8；对于黑底白字为1：13。 数字高与宽之比可取3:2或5:3。
电子式仪表设计：
类型：液晶显示（简称LCD ）
发光二极管显示（简称LED ）
优点：自身照明，无闪滚现象，方便色彩编码，
可控性好。
缺点：数字由直线段组成 ，易造成误读。
优点：占据空间小、视距远、易
引人注目、简单明了。
缺点：负载信息有限，当信号较多
时，信号显示会显得杂乱，并
相互干扰。
类型：信号灯可分为稳定光信号灯和
闪烁光信号灯。按功能又可分
为指示性的和显示性的。
适当的亮度：清晰、醒目，以保证必要的视见
度 。信号灯必须有足够的亮度，但又
不 必要太亮，否则易造成眩光。
形态 ：信号灯上的图形应简单、明显、形象
化，要与其所代表的含义有逻辑上的
联系。
颜色 ：人对各种颜色光的反应快慢及颜色的
心理效应。
编码：为了易于辨识，信号灯经常采用颜色编
码 ，但颜色不宜过多。颜色编码加上
明灭和亮度编码，其分辨效果会更好。
位置：易识别，不干扰。
闪光频率：闪光频率一般为30次/s，与
背景亮度对比较差时或表示紧急信
息时可适当提高闪光频率。
显示屏的设计需要电子技术、信息技术和视觉生理、心理等方面的知识，涉及的内容很多，本节仅从人机工程学角度对显示屏进行设计。
荧光屏显示有其独特的优点：
第一，能同时显示多种信息，如文字、图形、表格、标志、符号等；
第二，适合显示动态信息，既能作追踪显示，又能显示动态图像和画面；
第三，显示形象化、格式灵活，使人一目了然。
荧光屏的显示效率主要与目标因素有关。
目标亮度超过一定限度时（34cd/m2），视敏度不再
继续有较大的改善。
目标呈现时间：0.01～10 s ，最佳值：2 ～3秒
余辉视见时间：屏幕亮度高，环境灯光照度适当 ，
扫描周期短。
目标的运动速度 ：小于800/s
目标的形状、大小：
目标的颜色：标准色、反应快慢； 红 绿 黄 白
目标与背景的关系：
屏面亮度：68.6cd/m2
显示屏屏面 设计
⑴屏面形状
屏面有矩形和圆形两种。
⑵屏面尺寸
屏面的尺寸：视距、目标的大小。
⑶屏面分辨率和颜色
(4)液晶显示屏(LCD)
LCD 采用液晶控制透光度技术来实现色彩的显示屏, 具有画面稳定、无闪烁感、体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。但在色彩的表现力、色彩过渡、反应速度、视角方面仍然不及传统CRT 。
6.5 听觉传示装置设计
听觉传示装置利用声音来传递信息。
相对于视觉显示，听觉显示具有：强迫人注意，反应快而准，方向性不强、抗干扰性强，感知的信息范围广，不受光照条件和障碍物的限制等特点。
听觉传示装置类型：音响报警和语言显示。
① 音响及报警装置类型：蜂鸣器 、铃、角笛和汽笛 、警报器。
② 传递和显示言语信号的装置称为言语传示装置。
用言语作为信息载体，优点是可使传递和显示的信息含意准确、接收迅速、信息量较大等；缺点是易受噪声的干扰。
(1)概念上的兼容性
尽量使信号与人所熟悉的现象联系起来。
(2)声压级选择
音响报警信号必须保证人能够识别，报警信号的声压级必须超过听阈10dB 以上，并且应使报警信号强度大于环境噪声的强度。
(3)频率选择
报警信号要选用人耳最为敏感的频率段（500～3000 Hz）。另外，还要注意听觉的声掩蔽效应。
(4)使用间歇性信号
注意脉冲持续时间和脉冲重复频率不能与随时间周期性起伏的干扰声的脉冲持续时间和脉冲重复频率重合。
（5）视、听双重报警信号
思考
1. 简述仪表设计的基本原则。
2. 刻度指针式和数字式仪表各有什么特点？
3. 以仪表为例，从人机工程学角度，如何设计显示装置？
4. 听觉装置用于什么场合？
5. 从人机工程学角度论述设计荧光屏的一般原则？
7. 操纵装置设计
操纵装置是操作者用以将控制信息传递给机器的装置。见图7-1。操作者通过控制器对机器实行操纵，调整机器的工作状态，使它按预定的目标工作。
操纵装置如果设计不当，影响工作效率，身体健康，甚至酿成事故，直接影响系统的安全运行。
如：1947年飞行事故中，68%是控制器设计不当造成的。
按操纵方式分为：
手控，脚控，声控等。
按操纵所实现功能分为：
开关式，转换式，调节式，紧急操作用
按控制信息分为：
连续控制，离散控制
按操作动作方式的不同分为：
旋转控制器、摆动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器。
根据功能特点、使用要求、使用效率、空间位置、环境条件、经济性选择
1）手控操纵装置适用场合：用力小、精度高、速度高、反应快或不需连续操作的场合。
2）脚控操纵装置适用场合：用力较大、精度低、速度低、反应慢或需要连续操作的场合。
2. 设计的一般原则
(1)适合人的生理特点，便于大多数人使用。
(2)合理使用人力, 节省体力，减少静态施力。
(3) 容易辨认，
(4)操纵装置的运动方向要与机器设备的运行状态及人的习惯性动作相协调。
(5)设计多功能操纵装置。
(6) 造型设计，要求尺寸大小适当、形状美观大方，位置合理、结构简单，有舒适感。
(7)保证安全，防止外伤和偶发启动。
操纵力的大小主要取决于操纵阻力，合理地选择和设计操作阻力类型和大小，是设计操纵力的关键。
操纵阻力类型：静摩擦力、弹性力、粘滞力、惯性力
操纵阻力大小：操纵阻力不能太大或太小, 其大小与人的能力极限、操纵装置的类型、位置、移动距离、操作频率、力的方向、精度要求等因素有关。
反馈信息：操纵装置操纵到位时应使阻力发生一种变化作为反馈信息作用于操纵者。 最优操纵：能量消耗、操纵精度、操纵速度、获取操纵量的反馈信息
操纵装置的形状和式样（图7-2）与操纵装置的功能、操纵阻力、使用方法、人的生理心理需要、人的生物力学要求等因素有关。
（1）操纵装置的形状同它的功能之间最好有逻辑上的联系，以利于辨认和记忆。
（2）操纵装置的式样应便于使用，要有利于操作者的用力，使人的姿势合理化。
（3）操纵装置的使用方法应尽量简化。
（4）操纵装置把手部位不宜太光滑或太粗糙 。
（5）脚用按钮还应有足够大的接触平面和行程。
（6）结构设计：各档位置标记，止动限位，自锁，互锁装置
操纵装置尺寸的设计要考虑其操纵力大小，见图7-3。
（2）要考虑使用部位（如手或脚）的尺寸。
（3）操纵装置的适宜尺寸同它的功能和使用方法有着密切的关系。
（4）此外，还需根据操纵时是否戴手套、或作业时鞋的形式来决定放宽的尺寸。
考虑人体运动学规律。
考虑显示器的递增方向，人的运动习惯。
位置设计
(1) 应符合人的操作习惯。
(2) 应优先布置在最佳空间范围和方位上。
最佳范围：手脚活动最灵敏，辨别力最好，反应最快，用力最强。
(3) 联系较多的操纵装置应尽可能安排在邻近位置。
(4) 当操纵装置很多时，应按照它们的功能分块布置。
(5)操纵装置与显示装置配合使用时，应具有较好的相合性。
(6)应尽量布置在人的视野范围内，以便于识别。
（7）应尽量标准化，便于记忆。
(8)紧急操作用的操纵装置必须与其他操纵装置分开布置，安排在最显眼而又最方便操作的位置。
(9) 在同一平面相邻且平行布置的操纵装置的内侧间隔距离应避免产生相互干涉。
将操纵装置进行合理编码，使每个操纵装置都有自己的特征，以便于操作者确认。 ①形状编码
形状编码要简单易识别，尽可能使操纵装置的形状与操纵装置的功能有逻辑上的联系, 见图7-4；另外，还要考虑到操作者戴手套也能较好地分辨出不同形状和方便操作。
②尺寸编码
在同一系统中只能设计大、中、小三种规格, 大小编码的视觉和触觉感知度小。 ③位置编码
利用安装位置的不同来区分操纵装置，称为位置编码。通常，位置编码须考虑操人的作程序和操作习惯。若位置编码实现标准化，操作者可不必注视操纵装置就能正确操作。
④ 颜色编码
利用不同颜色来区分操纵装置，称为颜色编码。利用颜色进行编码，颜色种类不宜过多，否则容易混淆；颜色编码受使用受照明条件限制，且色彩编码不单独使用。
⑤ 标志符号编码
在操纵装置上面或侧旁，用文字或符号作出标志直观地表示其功能，也是一种行之有效的编码方式。这样，可省去大脑记忆每个操纵装置功能和用途的过程，效率和准确度较高。设计时，标志编码要求标志或符号本身应当形象生动直观、简明易懂。
操作误差所引起的事故在所有事故中占很大比例。如在汽车运输事故中占90％，在飞机飞行事故中占50％一60％，在化学工业中占30％，在炼油工业中占12％。因此，充分重视控制系统中的安全设计，是提高工效、保证安全生产的关键所在。
操纵-显示比 ：操纵-显示比就是操纵装置和显示装置移动量之比，即C/D比。
思考
1. 操纵装置有哪些类型？如何选型？
2. 以按钮为例，如何从人机角度设计操纵装置？
3. 操纵装置的编码有哪几种方式？
4. 如何显示装置和操纵装置进行相合设计？
5. 防止意外操作的方法有哪些？
8 工作台椅与用具设计
概念：在现代化生产系统中，常将有关的显示装置、控制装置等器件集中布置在工作台上，使得操作者能够方便而快速地监控生产过程，具有这一功能的工作台称为控制台。
类型：桌式控制台、直柜式控制台、组合式控制台、弯折式控制台、显示-控制分体式 坐姿低台式控制台 、坐姿高台式控制台 、坐立姿两用控制台 、立姿控制台 、标准控制台
控制台设计要点：看见、可及、作业姿势舒适
当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态；而坐姿时，可免除这些肌力，减少人体能耗，消除疲劳。此外，坐姿态比站立更有利于血液循环，而且有利于保持身体的稳定。
人为什么要不断调整坐姿？
①寻求身体稳定
②改善背部压力分布，减少静态施力
③椎间盘借助压力的变化获得营养与排除废物
S 形自然生理弯曲
椎骨间的肌肉负荷
椎间盘的压力分布
直立坐姿压力约为站立的1.4倍
弯身坐姿压力约为站立的1.9倍
体重作用在座面和靠背上的压力分布称为坐态体压分布。
座面一般应设计成软垫，使坐骨处支承人体的60％左右的重量为宜， 压力由坐骨处向四周逐渐减小，至大腿部位最低。
肌肉活动度（活动量）
根据肌电图可得知：
（1）挺直和前倾的坐姿都不好。
（2）座椅应设计靠背，靠背与座面夹角应大于90度。
在挺直坐姿下，腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力，提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小。当躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高。
设计原则：
1）考虑座椅功能、使用对象。
2）安全、牢固、稳定
3）能自如调整坐姿。
4）脊柱保持自然或接近自然的姿势。
5）可靠支撑。
座高应尽量设计成可调的。
休息用椅座高宜为38～45cm
工作椅座高宜为35～50cm
•身体前倾时，挤压腹部，椎间盘内压力增大。
•身体后倾时，可保持正常腰椎曲线，但要克服下滑力。
设计要点：
支点的位置
靠背尺寸
靠背与座面的夹角100o ～110o
座宽合理尺寸
第95百分位测量值
座宽宜为38～48cm
扶手高度
扶手宽度
座椅面前缘与小腿的间距
座面前缘不应有棱角
工作用椅座深为30～40cm
•能缓解局部体压过于集中
•适当增大接触面积
•材质的舒适性
• 工具是人类四肢的扩展，是人类进化的主要标志。如果工具的形状与尺寸等因素不符合
人机工程学原则，就很难使人有效并安全地操作。因此，对工具进行设计、选择和评价是人机工程学中一项重要的内容。
• 手是一个复杂的生理器官，能做很多活动，又能出大力。但如果与手交互的界面设计不
合理，如手握工具设计不当，则会导致手的负担过重或受到挤压，损伤手的结构，导致与上肢有关的职业病发生，还会影响工作效率。
• 本节主要讲述手握式工具的设计, 而手握式工具的设计涉及面极广，不能孤立研究。 手握是工具设计一般原则
①按照作业者的普遍操纵能力设计，有效地实现预期的功能。
②必须与操作者身体成适当的比例，满足人的生理心理需要，使操作者发挥最大效用。 ③尽量避免和减轻静态作业，使用工具作业不至于引起过度疲劳。
④工具设计应适当考虑性别、习惯、训练程度和身体素质等方面的差异。
•当使用工具时，臂部上举或长时间抓握，会使肩、臂及手部肌肉处于静态施力。
•手腕弯曲时，不正确的动作，除了引发腱鞘炎之外，还会发展成所谓的腕道症候群 。避免“尺偏” 是一项基本关键。桡偏与手掌背屈合并动作时，更会增加手肘处桡骨头部与肱骨小头间的压力，如此会导致网球肘。
•手掌受较大压力，会妨碍血液循环，造成局部失血，引起麻木与刺痛感。好的把手设计应使手掌受压面积增大，减小掌心的受压强度，而让肌肉最厚的大鱼际肌、小鱼际肌承受大部分的压力。
控制装置的操作设计，应该避免经常使用到食指，最好尽量应用拇指，因为拇指是五根指头中唯一完全由位于掌心的短壮肌肉所支配的指头，它能够做出屈曲、外展与对向作用等动作。虽然如此，还是应该小心避免拇指的伸展过度。
避免让同一块同一束肌肉又要完成准确控制动作、又要出大的力量。
考虑其他因素
•考虑带手套的影响
•设计应讲求操作安全
•切勿忽略妇女
•惯用左手者
全世界的人口中有50% 是妇女，有8%～10% 是左撇子，然而，许多手工具以及用手操作的器具之设计，并没有考虑到他们。
•操作手握式工具，把手当然是最重要的部分。对于单把手工具，其操作方式是掌面与手指周向
抓握，其设计因素包括把手尺寸、形状、用手习惯与性别差异等。 •把手设计应避免手局部受压，应尽量增大接触面积，避免应力集中。
•把手设计
（1）形状 圆形截面适合于抓握，与手接触面也大 （2）直径 取决于工具的用途、用力大小和手的尺寸 （3）长度 取决于手掌宽度
（4）弯角 把手与工作部分弯曲角为10°时，有利于操 作和降低疲劳
（5）双把手工具 主要参数是抓握空间，当抓握空间宽
度为45～80mm 时，握力最大。 手握式工具色彩设计
工具的色彩对人的生理和心理有直接影响。
①手握式工具的色彩过去以灰绿、灰蓝居多，高明度、高彩度、套色等色彩设计被大量应用，打破了一统天下的灰色调。
②色彩设计方面除满足标识、安全等目的外，还必须考虑操作者的心理以及提高工作效率的需要。
③选择色彩时要注意工具销售地区人群对颜色的喜好和禁忌。 ④为了减轻重量感，有些工具可使用较浅的色系。
⑤使用环境不理想的工具应采用纯度较低、明度适中的中性色系。 思 考
•1. 控制台类型。 •2. 座椅设计原则。
•3. 从人机工程学角度论述座椅设计应考虑的因素？ •4. 手握式工具的人机工程设计原则。
•5. 从人机工程学角度手握式工具的设计应考虑哪些因素？ •6. 根据人机工程学原理设计电脑-工作台-座椅界面。
9. 安全设计
依据人机工程学理论，从控制事故原因的角度来分析，可将事故的基本成因总结为人的原因、物的原因、环境条件三大因素的多元函数，而系统安全管理、事故发生机理也构成事故发生与否的关键因素。
事故致因逻辑关系图
人的不安全行为
事故统计数据表明发生事故的原因大多是人的不安全行为所致，其比例高达70％—80％。而且随着现代科技水平的提高，人为事故比例还有进一步提高的趋势。
为提高人机系统安全性，必须重视对人的不安全行为的研究，这既涉及人的能力、个性、人际关系等心理学方面的问题，也涉及体质、健康状况等生理问题。
10 环境设计
人机系统与它所处的作业环境息息相关。环境因素直接或间接地对人体安全与健康、人的工作效率、机器设备性能及可靠性均产生不同程度的影响，轻则降低工作效率，重则影响整个系统的运行和危害人体健康与安全。
人机工程学涉及的作业环境设计实质：按照有关标准和要求对作业环境进行改善与设计，形成一个舒适、安全、健康、高效、经济的作业环境。
要创造舒适而又有利于工作的环境条件，就必须了解环境条件应当保持在什么样的范围之内，见图10-1。
创造良好环境的途径
①对现在环境进行评价，找出相应的改善和治理措施。
②在设计阶段对环境予以充分的论证，在设计方案中解决问题。
光通量：单位时间内从光源辐射出来，能引起人眼视觉的光辐射能，单位是流明（lm ）或瓦(W) 发光强度：光源在给定方向的发光强度，是该方向的单位立体角内光源辐射出的光通量，单位是坎德拉(cd)。
照度：从光源照射到单位面积上的光通量 。 亮度：从单位面积上离开的光通量。
明度：人对物体明亮程度的知觉称为明度。
国内外的研究表明，照明与事故具有相关性。一方面，在特定的单元作业中，事故发生次数与亮度成反比关系。另一方面，视觉疲劳是产生事故和影响工效的主要原因。
①设定适宜的平均照度水平和照度均匀度给空间以适当的明亮感，不形成强光刺激。
②工作区的照度应比非工作区的照度高，以形成适当的差别和对比，利于识别对象，集中注意
力。
③光线的照射方向和扩散要合理，既避免产生干扰阴影，又考虑形成必要的柔和的阴影。 ④无眩光。
⑤光源能显示各种设施、器物的颜色特性。
⑥根据环境要求，设计适当的环境氛围，有利于身心健康和愉悦的工作情绪。 ⑦重视节约能源，降低经济成本。
照明方式：自然采光、人工采光和混合采光。 选择原则：最大限度的利用天然采光。
对人工照明可根据实际情况采用均匀、局部、特殊（重点）、综合的照明方式。
光源类型：分为直接光源、反射光源和透射光源。
选择光源时应尽可能接近自然光源，不宜采用有色光源；考虑光源的色温，考虑光源色和显色性 ，避免眩光 。
色温是指一个光源的颜色与完全辐射体在某一温度下发出的色光相同时，完全辐射体的温度称为光源的色温。
眩光按产生的原因分为直射眩光、反射眩光和对比眩光三种。防止和限制眩光可采取以下措施。 ①限制光源亮度。
②合理分布光源。尽可能将光源安置在视线外的微弱刺激区。例如，采用适当的悬挂高度，使光源在视线450以上时眩光就不明显了。另一办法是采用不透明材料将光源挡住。 ③对于反射眩光，采取措施使反射眩光不处于视线内，或降低反射系数，以避免反射眩光。
④将灯光转为散射光。
⑤适当提高环境的亮度，减小光源亮度与环境亮度的对比度。
照度的选择和分布可参照有关标准。
高照度：愉快、活泼，过高照度的使人紧张、振奋。
低照度：宁静、温馨，过于柔和的低照度容易让人进入松弛状态。 大多数办公室工作人员比较喜欢400～800lx 的照明。 对工作面上的照度分布要求满足：照度分布均匀，不产生波动和频闪。照度均匀度（Au ）Au ≤1/3。
照度均匀度（Au ）是指被照空间内最大照度与最小照度之差与平均照度的比值。
亮度分布：视野内的观察对象、工作面和周围环境间的最佳亮度比为5:2:1。
不稳定性是指视野内存在不断变化的表面亮度，原因有三： ①运动部件发光
②交替注视亮度差别大的物体 ③光源的闪光。
均匀性是指照度均匀，亮度分布适当。
照明标准是照明设计和管理的重要依据，我国于2004年12月开始施行《工业企业照明设计标准》GB50034-2004。
对重要的室内照明环境设计，应事先制作小模型，采用不同的照明方式和颜色匹配，
通过专家评估的方式来最终确定设计方案。
讲究照明和颜色的协调是创造舒适的照明环境的关键。但对于视觉环境来说，光强调舒适性是不够的，还要针对使用对象来确定照明和颜色的氛围，并考虑成本问题。
本节学习目标：掌握色彩的基本性质及色彩功能，了解色彩的情感特征，掌握配色规律。通过学习掌握如何配置色彩，这也是研究色彩的目的。
好的色彩环境能给人美感，能改善视觉条件，提高眼睛的分辨力，提高人的工作热情，从而减轻疲劳, 提高工作质量和效率, 减少和避免失误，防止事故发生。
色彩：是光的物理属性和人眼视觉属性的综合反映。是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。
单色光：单一的波长表现为一种颜色。太阳光含有多种波长。 标准色：一束日光通过三棱镜后形成不可再分解的光。
固有色
在正常的光线照射下(自然光) ，物体所呈现的色彩是物体本身所固有的色彩。 光源色
不同颜色的光源会发出不同的光色，照射到物体的受光面时，物体的色相会产生变化，这种色彩被称为光源色。 环境色
由于光的反射作用，使物体受到环境色彩的影响而改变固有颜色，这种色彩称为环境色。
色彩的混合
加色混合 ：光亮度会提高。
减色混合 ：混合的色越多，明度越 低，纯度也会有所下降。
①合理的色彩设计有助于辨别物体， 减少视觉疲劳。 ②机能作用
红色：心率加快，血压上升，机能兴奋。 兰色：降压，减缓脉搏，属于机能稳定。 黄色：有助于智力开发。
紫色：有助于孕妇平静，属于机能中性。 绿色：有助于调节视力，工作场所常采用的 系列。
③色彩具有的诱目性，鲜明的色彩会引人注目。
了解各种颜色的生理作用，正确使用颜色，可以消除疲劳，抑制烦躁，控制情绪，调整和改善人的肌体功能。据研究，一些疾病在很大程度上是由于人体内色谱失衡或缺少某种颜色造成的。
色彩的联想
色彩的联想有具体的、抽象的，抽象的联想使色彩具有一定的象征意义。
较底色突出的前进性的色彩称“进色”；较底色暗淡的后退色彩称“退色”。
波长较长的色彩, 感觉比较近; 波长较短的色彩, 其距离感较远。明度高的色彩有前进感, 明度低的则有后退感。
色彩的软硬感主要与明度和彩度，与色相关系不大，中性色系的绿和紫有柔和感 。
高明度、高彩度的暖色有明快感，低明度、低彩度的冷色有忧郁感。无彩色的白色明快，黑色忧郁，灰色是中性的。
凡是视觉刺激强烈的色或色组都容易使人产生疲劳感，反之则容易使人产生舒适感 。纯度过强、色相过多、明度反差过大的对比色组容易使人疲劳。过分暖昧的配色，由于难以分辨，也容易使人产生疲劳。
由于各个国家和地区的民族、宗教信仰、传统文化、生活习惯的不同，以及地理位置、气候条件、生活环境等的不同，年龄、性别不同，人们对色彩的爱好和禁忌也不相同 。 出口商品包装的色彩设计 一定要了解一些国家、民族对色彩的喜爱与禁忌。
色彩设计基本原则 满足功能要求
满足人¡ª产品相适应要求 满足作业环境要求 满足审美要求
满足着色工艺的经济要求 满足人们的喜爱与禁忌要求 安全色、标准色的应用
不良的温度环境将对人的生理、心理及设备产生不良影响，并影响人的工作效率。温度环境设计的目的是控制温度环境的不良影响，使环境适合人的要求，使人感觉舒适。 微气候：微气候是指生产、生活过程中现场所处的局部环境中的气候状况。 四种因素分别都对人体热平衡产生影响，往往是其综合作用的结果。
湿度： 空气中所含水分的多少，分为绝对湿度和相对湿度两种。 绝对湿度：一定温度下，每立方米空气中所含水蒸汽的克数。
相对湿度：一定温度、压力条件下空气的水蒸汽压强与相同温度、压力条件下的饱和水蒸汽压强的百分比。
一般舒适相对湿度为40-60%，高于70%为高气湿，低于30%为低气湿。
在人类作业或起居环境中，气温、湿度、热辐射和气流速度对人体的影响是可以相互替代的。某一参数的变化对人体的影响，可以由另一参数的相互变化所补偿。 必须综合地评价微气候环境：
有效温度：人在作业环境中受到温度、湿度、气流速度、热辐射的综合影响，这种综合的主观热感觉即为有效温度。
人的体核温度是维持生命基础，为36.5℃，人的体温在31～43 ℃之间可以生存，过低或过高的体温会引起疾病甚至死亡。如：热疹、热痉挛、热衰竭、中暑、冻伤、冻死。
人能够保持稳定的体核温度，适应温度环境的变化，这就叫做体温调节。人通过体温调节来维持人的体核温度，其物理机制就是：人体产生热和散热过程的动态平衡，这种平衡叫人体热平衡。
在体温调节中，血液循环系统起着运送热量的作用；皮肤表面的汗分泌是通过散热来实现体温调节的，战栗是人在寒冷时，通过增加人的发热来进行体温调节。 人体与环境的热交换方式：
噪声污染是三大环境污染之一。
噪声环境可能妨碍工作者对信息的感知，也可能造成生理上或心理上的危害，影响工作效能，甚至造成大的事故。
声音是物体的振动以波的形式在弹性介质(如气体、固体、液体) 中传播的一种物理现象。 声音源来自于物体的振动，当振动发生时，邻近的空气也随之被压缩或被拉疏，由此再影响更远的一些空气。空气的这一紧一疏地传播叫做声波。
强 度
频 率
单位时间内物体周期性振动的次数，它决定音调高低。随年龄增大，人分辨高频声音的能力降低。
纯 度
振动的幅度，它决定着人耳感觉声音的响度，即声音的大小。
是否由单一频率的周期振动构成，若只一种频率为纯音，两种或两种以上的频率为复合音。
声压：声压是声波压力超过大气静压的部分，是衡量声音大小的尺度，通常用p 来表示，
单位是Pa 。声压越大，声音越响。
声压级：用对数标度来量度声压称为声压级，其单位为dB 。见表10-1。
P 0为基准声压，在空气中取 2×10-5Pa ，是人耳刚能感觉到的声压，对应的声压级为0dB, 即听阈。
声功率：单位时间内声源向外辐射的总能量，是描述声源性质的物理量。记为LW ，单位为W 。
基准声功率为 W0=10-12 W
声强：在垂直于声波的传播方向，单位面积上的声功率，记为I ，单位为W/M2。
噪声频谱就是在频率域上描述噪声强度变化规律的曲线，它描述了噪声的频率特性。
通常把可听声的频率范围划分为若干个频段，每一个频段称为频程或频带。
频程有上限频率值、下限频率值和中心频率值，上下限频率之差称为频程宽度，简称带宽。频带的划分通常遵循一定原则进行，见图10-1。
f hi ＝2n f li
n ──倍频程数，常取n ＝1，1/2，1/3， …
人耳对声音的感觉是主观的。将某一频率下待测声与1000Hz 标准纯音的某声压级纯音相比较，听起来一样响，则1000Hz 纯音相对应的声压级就是所测声音的响度级，用LN 表示，单位为方(phon)。
噪声的危害
影响人的作业效能，降低劳动生产率 对语音信息传播的影响
对仪器设备、建筑物的影响 对人的影响
音乐对保护人的听力不起任何作用，仅是一种心理上的缓解。
思考
1. 人的作业环境分为几种类型，各有什么特点？
2. 照明设计应考虑的人机工程学因素？
3. 简述照度、明度、亮度的概念。
4. 防止眩光的措施？
5. 色彩有哪三个基本要素，它们各自的特点是什么？
6. 色彩感情主要表现在哪几个方面？
7. 举例说明如何进行作业环境的色彩设计？
8. 人体如何保持体温恒定？微气候的影响因素？
9. 噪声对人体有哪些主要危害？
10. 如何对噪声进行控制？
1. 概论
国际人机工程学学会（IEA ，International Ergonomics Association）定义：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素（研究对象）；研究人和机器及环境的相互作用（研究内容）；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。
由于研究侧重点或研究方法的不同，人机工程学有不同的命名，但不同名称所对应的内涵和外延的差异已经很小。目前，主要有以下名称：
（1）人类工效学（Ergonomics ），工效学 （2）人的因素学（Human Factors），人类工程学（Human Engineering ） （3）工程心理学（Engineering Psychology) （4）人间工学
（5）其他名称：人－机－环境系统工程学, 人机工程学、功效学、人机学、人体工程学等
人机关系：人如何适应机器 美国学者F.W.Taylor 吉尔布雷斯夫妇
H • Munsterberg 出版了《心理学与工作效率》
时间：二战期间至二战后 人机关系：机器如何适应人。
1. 美国飞机事故的90％是由于人机工程学方面的原因造成的，
2.1949年A ．Chapanis 等人出版《应用实验心理学——工程设计中人的因素》
3. 1950年2月16日在英国海军军部召开的会议上通过了人体工程学（Ergonomics ）这一名称。
时间：20世纪60年代之后
研究特点:把人－机－环境作为一个系统。
人机关系：合理分配人机功能，人机相适应，见图1-4。 1960年成立国际人机工程学会（IEA ）
研究热点：产品语义学的发展；可持续发展下的人机工程学；信息化、智能化时代的影响。
内容：人体测量、人机工程学在组织管理上的应用、工作适应性、职业病防治、工作荷载、职业健康、产品和工具中的人机工程学原理、如何改进工作方法和工作区域，对特殊人群的研究等。
①永久太空站的生活和环境，人与自然的和谐统一。
②弱势群体的医疗和便利设施；如儿童弱视仪、轮椅等。
③海陆空交通安全保障；飞机座舱操纵方式布局设计，仪表设计等。 ④生理与心理保健产品与便利设施等等。如磁控健身车、电动跑步机等。 ⑤计算机界面设计。
⑥人的特征模型，人的心理，人的行为。
①l950年英国人机工程学会率先成立，随后建立国家人机学学会的有：联邦德国(1953年) 、美国(1957年) 、前苏联(1962年) 、法国(1963年) 、日本(1964年) 。中国人类工效学学会（简称CES ）于1989年成立。
②国际人机工程学学会 (IEA)成立于1960年。l961年在瑞典斯德哥尔摩举行了第一届国际人机工程学会议，此后，每三年举办一次人机学国际会议。
③我国机械工业系统于1980年成立了工效学学会；冶金工业系统于1985年成立了人机学会；中国工业设计协会于l985年成立人机工程学专业委员会；中国系统工程学会于l993年成立“人－机－环境系统工程专业委员会”
1989年我国成立了中国人类工效学学会，简称：CES
对于工程设计人员来讲，主要有以下几个方面的研究内容： （1）人的特性研究 （2）机的特性研究 （3）环境特性研究 （4）人机关系研究 （5）人环关系研究 （6）机环关系研究 （7）人机环关系研究
研究方法： （1）观测法
观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对象的一种方法。例如，观测作业的流水线生产节奏是否合理、动作分析等。 （2）实测法
实测法是一种借助于仪器或设备进行实际测量的方法。例如，对人体静态和动态数据的测量，人在作业前后及作业过程中的生理变化等。 3）实验法
实验法是在人为控制条件下，排除无关因素的影响，有规律地改变一定变量因素，以引
起研究对象相应变化来作出因果推论和变化预测的一种研究方法。 （4）调查法
调查法是获取研究对象的有关材料的一种基本方法。
①访谈法：访谈法是研究者通过询问交谈来搜集有关资料的方法。
②考察法：考察法是通过实地考察，发现现实的人－机－环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。
③问卷法：问卷法是研究者根据研究目的编制一系列的问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。
（5）分析法
①离散分析法：对连续化的生产和信息传递过程进行离散化，即间隔抽样，并进行测定，然后用统计学的方法进行处理。如作业方式、工具摆放及作业顺序等都可用此法研究。
②信息分析法：就是输入、输出的信息及其反馈系统进行测定分析，以此阐述人－机之间信息交换的数量关系。
③动负作荷分析法：在规定操作所必须的最小间隔时间内推算操作者的工作负荷。这种方法主要分析作业强度、操纵阻力，作业内容以及感知觉系统的信息接受通道与容量的分配。
④危象分析法：对事故或近似事故的危象进行分析，有助于识别容易诱发人为失误的情况，同时，也能方便地查出系统中存在的而又需要用较复杂的研究方法才能发现的问题。
⑤相关分析法：相关分析法就是在尽可能自然的状态下，通过对两个不同变量的研究，找到两者之间的相关程度, 并据以进行预测和控制。变量间关系的密切程度常用相关系数描述，其取值范围为：1≤r ≤+1，用相关图来表示，见图1-5。 （6）模拟和模型试验法
通过这类模拟方法可以对某些机器及系统进行逼真的试验，得到更符合实际的数据。可通过模型构思方案，规划尺度，检查效果，发现问题，有效地提高设计成功率。如图1-6。 （7）计算机辅助法
①人机工程咨询系统。它是包括各种国别、年龄、性别的人体测量学数据的数据库。如美国的Deneb 和Transom 公司推出的ERGO 和Jack 人体建模与仿真。 ②人机工程仿真系统。
③人机工程评价系统。通过嵌入人机工程评价标准，基于运动学、生理学等模拟人的作业方式，实现工作任务仿真中的实时人体性能分析。 （8）感觉评价法
感觉评价法是运用人的主观感受对机器及系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量做出主观感觉评价。
例如：对产品或系统对舒适性、使用性、居住性、满意度、爱好、兴趣、情绪等进行评价。
（9）心理测验法
心理测验法是根据已标准化的实验工具，如量表，对被测试者的心理现象或心理品质进行定量分析。
设计思想:
具及劳动对象之间发生的联系。 ②人机系统基本模式:见图1-7。 人子系统（S-O-R ） 机器子系统 （C-M-D ） ③人机系统的功能：见图1-8。
人机关系的演变见表1-1。人在人机关系中占主导地位。
德国Sturlgart 设计中心人机工程所设定的优良产品标准为： ①产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合； ②产品是否顺手和好使用；
③是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险； ④各操作单元及元件在安置上是否容易识别。 ⑤产品是否便于清洗、保养及修理。
①人机工程学标准
国际人机工程学标准化委员会（代号ISO/TC-159）已制定出近80条人机工程学的正式国际技术标准、标准草案或建议，我国的人机工程学技术标准(GB)已经制定、发布了50余项人机工程学技术标准。 ②人机工程学软件
AnyBody 是一个能够进行计算机辅助人机工程学方面模拟研究的软件，用于计算人体对于环境的反应，为人机工程学产品性能改进和生物医学工程研究提供了一个新颖的平台。 SAFEWORK 人机工程设计与分析系统、JACK 人机工程设计与分析系统等。
思考：
1. 简述人机工程学、人机界面的定义。
2. 人机工程学发展经历了哪几个阶段? 研究重点？发展趋势？ 3. 人机工程学的主要研究内容是什么? 4. 人机工程学主要研究方法有哪些？ 5. 了解人机关系类型及其发展。
6. 观察收集生活、工作、学习中不人机的例子。 7. “人性化设计”、“以人为本”、“用户体验” 、“人机交互”如何理解？
2. 人体测量尺寸
（1）测量基准面 （图2-1） ①矢状面②正中矢状面 ③冠状面④水平面
⑤眼耳平面，也叫法兰克福平面。 （2）测量方向
上下（头侧端，足侧端），左右（内侧，外侧），四肢方向（近位端，远位端），上肢（尺侧端，桡侧端），下肢（胫侧端，腓侧端） （3）测量条件：姿势（图2-2）、衣着 （4）测量仪器：（图2-3）
人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸、形状和耐力及这些数据在设计中的应用，见图2-4. 如生理学参数和生物力学参数的测量。
通常人体测量数据主要分为两类:结构尺寸（静态尺寸）和功能尺寸（动态尺寸）；
百分位数、尺度
(2)均值：表示一系列数据或统计总体的平均特征的值。
(3)标准差：标准差是一组数值自平均值分散开来的程度的一种测量观念。一个较大的标准差，代表大部分的数值和其平均值之间差异较大。 转换系数K ：点击
(4)人体功能尺寸：也称为人体动态尺寸，是指为保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸。包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸。
①可调性设计（Ⅰ型，双限值设计 ）
选用原则：通常采用女性5、10百分位数～男性95、90
百分位数；与安全有关时采
用女性1百分位数～男性99百分位数。
②极限设计原则（Ⅱ型，单限值设计： ⅡB 小, ⅡA 大 ）
一般采用女性5百分位数或男性95百分位数；与安全有关时采用女性1百分位数或男性99百分位数。
③平均尺寸设计原则（Ⅲ型）
以50百分位数为设计依据，对于成年男女通用的产品，选用男、女第50百分位数人体尺寸的平均值
产品最小功能尺寸 = 相应百分位数的人体尺寸+功能修正量
产品最佳功能尺寸 = 相应百分位数的人体尺寸+功能修正量+心理修正量 功能修正量 ⑴穿着修正量 ⑵姿势修正量 ⑶操作修正量
3 人体机能及其特征
感觉：感觉是人脑对直接作用于人的感官的客观事物个别属性的反映。
知觉：知觉是在感觉的基础上产生的，其所反映的是大脑中对客观事 物的各种属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的映象。
感觉器官把物理刺激转化为电信号，是人了解自身状态和认识客观世界的开端。知觉整合并解释了感觉信息的过程，是多种感觉协同活动的结果。感觉到的事物个别属性越丰富越精确，对事物的知觉也就越完整越正确。
在心理学中就把感觉和知觉统称为“感知觉”。
(1)适宜刺激：能够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。人的感觉和各类感受器的适宜刺激见表3-1。
（2）感觉阈：感官对信息刺激能量范围要求称为该感官的感觉阈，见表3-2。刚刚能引起感觉的最小刺激量为感觉阈下限，能产生正常感觉的最大刺激量为感觉阈上限。 差别感觉阈：刚刚能引起差别感觉的刺激的最小差别量称为差别感觉阈。
（3）感觉适应：当某一恒定强度的刺激持续作用于感受器时，感觉会逐渐减少以致消失，这一现象称为感受器的适应。
快适应感受器：有利于感受器和中枢再接受新的刺激。
慢适应感受器：适应速度较慢，可显示刺激是否存在以及刺激的强度是否改变。
（4）感觉相互作用：感受能力受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，称为感觉相互作用。
（5）余觉：刺激取消后，感觉可存在一极短时间，这种现象称为余觉。
（6）感觉补偿：感觉补偿是指人的某种感觉能力丧失后，为适应生活的需要，使其他感觉的能力获得突出的发展，以资补偿。
（7）感觉对比：同一感受器官接受两种完全不同但属于同一类的事物的作用，而使感受性发生变化的现象称为感觉对比。感觉对比分为同时对比和继时对比，见图3-1。
（1）知觉整体性：人们在知觉时，依据以往经验把由许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体，知觉的这种特性就是知觉整体性。
影响知觉整体性的因素:接近、相似、闭合、好的连续、好的形态等，见图3-2。
（2）知觉的选择性:在一定时间里，总是有选择地把某一事物作为知觉的对象，它周围的事物则作为知觉背景，这就是知觉选择性，见图3-3。
(3)知觉理解性:用以往所获得的知识经验来理解、解释当前的知觉对象，见图3-4。 (4)知觉恒常性 :知觉条件在一定范围内发生变化，而知觉的映像却保持相对不变，这就是知觉恒常性，见图3-5。
(5)错觉：知觉到的对象与客观实际差别较大的现象。见图3-6。
（1）视角与视力
视角是确定被看物体尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度，记为α，见图3-7；视力是眼睛辨别物体细节特征的能力，也称为视敏度。
（2）视距：视距指人在作业时正常的观察距离。视距过远或过近都会影响认读的速度和准
确性。
（3）视野：视野指人的头部和眼球固定不动时，眼睛注视正前方所能看见的空间范围。人的视野分为水平视野和垂直视野，见图3-8。
视野的三个部分：最佳视野、中部视野、外视野。 （4）明适应与暗适应
当外界光线亮度发生变化时，人眼的感受性也随之发生适应性变化，这种变化叫做适应。人从明亮的环境进入黑暗环境时，视觉逐步适应黑暗环境的过程叫暗适应。 反之为明适应。
疲劳性：眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳。 视线的变化习惯：于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。
准确性：人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确很多，
观察顺序
在一般操作中，通常都以双眼视野为设计依据. 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。
当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白。
表3-3 提高人机信息交换效率的原则(信息输入)
描述声音的三个要素：
人们利用传入两耳的声波强度差和时间差即可判断声源的方向，利用经验判断距离。
相对于声音强度，人对声音的频率比较敏感。
一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应，称为掩蔽效应
脊髓功能：传递神经冲动
实现躯体反射和内脏反射活动。 大脑的结构与功能：见图3-13。
躯体性神经系统与植物性神经系统：躯体性神经系统支配着骨骼肌的活动，植物性神经系统分布于内脏、心血管、腺体，支配着平滑肌、心肌和腺体的活动。
感觉的信息处理：
（1）人处理信息的数量限度
信息传输速率：是指信息通道中单位时间内所能传输的信息量。 通道容量：某一通道的最大信息传输速率称为该通道的通道容量。 （2）采样
对外界信息进行主动搜索，即所谓“采样” 。人会主动搜索信息量最丰富的区域，这在仪表布局、产品展示等研究中有重要意义。 （3）编码
编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。主要有：视觉编码、听觉编码、语义编码。
人的信息处理系统如图3-14。 大脑中枢各种信息处理的基础就是记忆，因此记忆机制的研究是人机系统效率研究的一个重要课题。
认知过程：指人们获取知识和运用知识的过程；
情绪过程：人对待他所认识的事物、所做的事情以及他人对自己的态度的体验；
意志过程：人根据目的，按计划不断地排除各种障碍，力图达到该目的的心理过程。
注意:是指人的心理活动对一定对象的指向和集中，一般指有选择的加工某些刺激而忽视其他刺激的倾向。在人机系统中，许多事故的发生都可以从注意上找原因。 注意的功能：选择、保持、调节及监督
注意的特性：广度、选择性、持续性、分配、转移。 注意的种类 ：无意注意、有意注意、有意后注意，见表3-4。
注意:是指人的心理活动对一定对象的指向和集中，一般指有选择的加工某些刺激而忽视其他刺激的倾向。在人机系统中，许多事故的发生都可以从注意上找原因。 注意的功能：选择、保持、调节及监督
注意的特性：广度、选择性、持续性、分配、转移。 注意的种类 ：无意注意、有意注意、有意后注意，见表3-4。
(1)记忆：信息的储存和提取。
只有与长时记忆内的信息容易连接的新信息才能进入长时记忆。
(2)记忆的作用：记忆提供经验，离开了记忆，个体就什么也学不会，他们的行为只能由本能来决定。
(3)记忆的关键 ：把抽象无序转变成形象有序的过程。见图3-15. (4)记忆的类型：瞬时记忆、短时记忆、长时记忆。 (5)长时记忆组织形式：语义编码、形象编码。
(6)减轻记忆负荷：为减轻记忆负荷过重， 在设计人机界面时，应把面向机器功能概念的操作，改为面向操作者使用目的的操作。
（1）思维：相对于感知觉、记忆，思维是对输入信息进行更深层次的加工，是心理活动最复杂的形式，是认识过程的最高级阶段，是大脑对客观事物概括的和间接的反应，主要表现在概念形成和问题解决的活动中。
（2）思维的过程：知觉、回忆和组合。 （3）思维类型：
按载体分类：动作思维、形象思维、语言逻辑思维。 按运行方向：发散性思维、聚敛性思维 按新颖性：受制思维、创造思维
（4）思维的特征：分析与综合、比较、抽象与概括
（1）思维：相对于感知觉、记忆，思维是对输入信息进行更深层次的加工，是心理活动最复杂的形式，是认识过程的最高级阶段，是大脑对客观事物概括的和间接的反应，主要表现在概念形成和问题解决的活动中。
（2）思维的过程：知觉、回忆和组合。 （3）思维类型：
按载体分类：动作思维、形象思维、语言逻辑思维。 按运行方向：发散性思维、聚敛性思维 按新颖性：受制思维、创造思维
（4）思维的特征：分析与综合、比较、抽象与概括
（1）知识：经验的固化，经过加工的信息。知识就是一切人类总结归纳，并认为正确真实，可以指导解决实践问题的观点、经验、程序等信息。
（2）分类：认知心理学将知识分为陈述性知识和过程性知识。 （3）知识层次： （4）表达：
人的运动系统是由骨、关节和肌肉三部分组成。在运动过程中，骨是运动的杠杆，见图3-17，关节是运动的枢纽，肌肉是运动的动力，三者在神经系统的支配和调节下协调一致，随着人的意志，共同准确地完成各种动作。
（1） 骨的功能：
①支持体重；②保护脑和心肺等器官；③造血功能，人体钙磷等物质的贮备仓库；④人体运动的杠杆。 （2）骨骼系统
骨骼系统是为生物体提供支持作用的生命系统。根据形态和功能，人体骨骼系统可分为颅骨、躯干骨、四肢骨三大部分。 （3）关节
骨与骨相接之处称为关节，其功能是运动。能伸屈旋转活动的为活动关节，不能伸屈旋转活动的为不动关节。
关节的主要活动范围见表3-5。
（1）肌肉功能：通过收缩与舒展来使得人能够完成任何想做的动作。
（2）肌肉类型：人的身体有超过600块肌肉。肌肉里约有２０％是蛋白质，其余８０％
是水。依照肌肉组织的形态和分布分为平滑肌、骨骼肌和心肌。
肌力：肌肉收缩产生肌力。
肌力的大小主要由生理因素决定，见图3-18。此外，肌力与年龄、性别、施力姿势、施力部位、施力方式和施力方向也有密切的联系。只有在这些综合条件下的肌肉出力的能力和限度才是操纵力设计的依据。
静态施力的划分如下：
①持续10秒钟以上，肌肉施大力； ②持续1分钟以上，肌肉施大中力； ③持续4分钟以上，肌肉施小力。
人的信息输出有多种形式，目前信息输出的主要方式运动输出。 （1）反应时(reactiontime,RT)
①反应时 从接受刺激到机体做出反应动作所需要的时间称为反应时。反应时也称为反应潜伏期, 它包括感觉器官感受刺激所需要的时间、大脑加工消耗的时间、神经传导的时间以及肌肉产生反应的时间。
反应时是评价人类活动的一个重要变量, 是心理生理学实验中最普遍采用的心理活动指标之一。
②反应时类型
析取反应时
简单反应时
选择反应时
人对两个或两个以上刺激信息做出不同反应，即刺激与反应间有一一对应的关系。这种反应所需要的时间就是选择反应时间。
由单一的刺激产生单一的反应，这种单一反应所需要的时间就是简单反应时间。
人只对多个刺激信息中的某种刺激做出预定反应，对其余刺激不作反应。这种反应所需要的时间就是析取反应时间。
③影响反应时间的因素
不同感觉器官：表3-7 刺激强度：表3-8 刺激时间：表3-9
刺激数目：
信号与背景的对比度： 人的主体因素：
人的主体因素影响主要指年龄、性别、习俗、个体差异、疲劳等个人生理、心理状况对反应时间的影响。
④研究反应时的意义
作业人员从事的任何作业过程，都包括在特定条件下不断获取信息、识别加工信息及动作反应等活动。
对于需要集中注意力监视信号的作业，如监视雷达上的飞机踪迹，发现机器上的异常值，确认车辆运行中的信号等。
重视选拔和训练适应特殊工种需要的合格人员。
把反应时作为选择、设计或管理机器设备系统必须考虑的因素之一，利用反应时及其
影响因素的原理，分析评价人机界面中的显示器和控制器，为优化人机系统提供科学依据 。
1. 什么是人的感觉、知觉，它们有什么基本特征？ 2. 根据感觉、知觉特征应如何设计显示装置？ 3. 什么是视错觉？
4. 听觉有什么特征？掩蔽效应及其影响因素？
5. 人的信息处理分哪几个阶段？何谓注意，它有哪些特 征？记忆的本质及类型？
6. 人的认知心理过程包括哪几个方面？进行人机设计 时应注意哪些心理现象？ 7. 编码的方法有哪些？
8. 什么是人的肌力，决定肌力的生理因素有哪些？ 9. 何谓动态施力、静态施力？常见静态施力有哪些？ 静态施力对人的影响及避免措施。 10. 如何考虑人力的合理利用？
11. 何谓反应时？类型？影响因素？
12. 根据人体运动特征应如何设计操纵装置？
4 人的作业效能与作业疲劳
人体的作业能力是有一定限度的，超过这一限度，不仅作业无法顺利进行，而且会使作业者处于高度应激状态，导致事故发生，造成人员伤亡、财产损失。
当系统偏离最佳状况而操作者又无法或不能轻易地校正这种偏离时，操作者呈现的状态即为应激。
体力作业负荷（生理负荷）：用来描述人体单位时间内完成的体力工作量。
心理负荷：单位时间内人体承受的心理活动工作量。心理负荷的主要成分:加工信息负荷（认知负荷）, 情绪负荷。
通过设计保证作业者在适宜作业负荷水平工作，是人机系统设计的一项重要任务。 （1）确定人体的最大作业负荷水平：连续劳动8小时，不至于过度疲劳
（2）确定劳动负荷的适宜水平：连续劳动8小时，不至于疲劳，长期劳动时也不损害健康的卫生限值，见表4-1。
（3）体力作业负荷评定常用评定指标： ①生理变化测定
不同体力作业负荷时，人体最常见的有吸氧量、肺通气量、心率、血压和能耗，其中能耗指标是评定作业负荷最主要的指标。 ②生化变化测定
人体活动的持续伴随着体内乳酸和糖原等生化物质含量的变化。实验表明，乳酸和糖原含量均随人体活动的进行而有较大幅度的变化。
能量
代谢量
（1）能量代谢：体内能量的产生、转移和消耗叫做能量代谢。
能量代谢按人体的状态不同，可以分为三种：基础代谢量、安静代谢量和能量代谢量。其中，能量代谢量是计算作业者一天的能量消耗和需要补给热量的依据，也是评价作业负荷的重要指标。
影响能量消耗的主要因素有： 工作方法、作业姿势、 作业速率、工具设计
人体消耗1立方米的氧气平均产生4.8千卡的热量，因此，通过测量人的氧耗可以间接测定能量消耗。
相对代谢率(RMR)指标通过作业中氧耗量来计算，计算公式如下：
氧需：人体单位时间所需的氧量。
氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量。
氧债：当氧需超过氧上限，肌肉是在缺氧状态下活动，这种氧需和供氧量之差称为氧债。见图4-1。
原因：1. 呼吸和循环系统还不能满足氧需 2. 作业中劳动强度过大
作业停止后的一段时间内，机体继续消耗高于安静代谢的氧以偿还氧债。恢复期可达数分钟至十余分钟，甚至1小时。
（1）疲劳定义
在作业过程中，作业者由于生理和心理状态的变化，某些器官乃至整个机体的力量自然衰竭现象，称为疲劳。 （2）疲劳现象
目前较为合理的是将疲劳分为体力疲劳和精神疲劳两种现象，两者相互影响。
体力疲劳：作业者在作业过程中，随着工作负荷的不断累积，作业者的作业机能衰退，作业能力下降，且伴有疲倦感的自觉症状出现。
精神疲劳：精神疲劳亦叫脑力疲劳。一般指肌肉工作强度不大，神经系统过度紧张或长时间从事单调、厌烦的工作，大脑神经活动进入抑制状态的现象。
（3）疲劳的类型
按疲劳程度分为一般、过重和重度疲劳； 按疲劳产生原因可分为生理疲劳和心理疲劳。
按疲劳表象可分为：局部疲劳，全身疲劳，智力疲劳，技术疲劳。
①局部疲劳：参与作业的部位由于紧张、活动频率高，在相应的人体局部首先产生疲劳。局部疲劳也会由于连带关系出现全身疲劳。
②全身性疲劳一般是由全身参与较繁重的体力劳动所致，也会是由于局部肌肉疲劳逐渐扩散而使其他肌肉疲劳连带产生的全身性反应。
③智力疲劳是指长时间从事紧张的思维活动所引起的头昏脑胀、失眠或贪睡、全身乏
力、无精打采、心情烦躁、倦于工作、百无聊赖等表象。
④技术疲劳是由需要脑力、体力劳动并重，尤其神经系统相当紧张的作业引起的疲劳。
疲劳产生原因：
社会心理因素、个体因素、环境因素、生产设备与工具、劳动组织、锻炼和练习 管理因素
（1）作业者本身因素
作业者本身因素包括作业熟练程度、动作技巧、身体素质及对工作的适应性，营养供给、年龄、休息效果、生活条件以及劳动情绪等。 （2）工作条件因素
①机器设备和各种工具性能差，设计不良。如控制装置、显示装置不适应人的心理及生理特征。
②工作环境很差。如照明欠佳、噪声太强、剧烈振动、高温、以及空气污染严重等。 ③作业制度和生产组织不合理。如作业时间过久、作业强度过大、作业速度过快、作业体位欠佳。
目前只能通过对劳动者的生理、心理等指标的间接测定来判断疲劳程度，或者通过对作业者本人的主观感受，来判断作业疲劳程度。如图4-7。
（1）疲劳一般规律
疲劳可以通过休息得到消除，
青年人比老年人通过休息疲劳消除得快， 体力疲劳比精神疲劳消除得快， 心理疲劳与心理异常状态同步存在， 疲劳程度与人体生理周期有关， 人对疲劳有一定的适应能力 疲劳有累积效应。
（2）疲劳的产生和消除
疲劳产生和恢复两者多次交替重复，使人体的机能和适应能力日趋增强。
（1）随意性原则 ：这种“随意”表现为姿势的不断变化。身体的重心从平衡位置移开，都将增加肌肉的负荷，使肌肉收缩，血流受阻，产生局部肌肉疲劳。人体采用随意姿势进行作业，虽然也使身体任意部分的重心离开平衡位置，但可加速血流速度，利于血液循环。 （2）平衡性原则 ：采取平衡姿势，将力使用到完成某种动作的有用功上去，这样可以延缓疲劳的到来或者在某种程度上减轻疲劳。
（3）经济性原则：用力时要考虑动作的自然、对称和有节奏，以保持身体稳定、平衡，节约能量，减轻体力与精神的紧张度。
（4）降低动作等级原则：作业时动作应符合动作经济原则，要尽可能避免全身性动作 。 （5）选择正确的作业姿势和体位：以维持身体的平衡与稳定，避免把体力浪费在身体内耗和不合理的动作上。
休息是消除疲劳的最主要办法之一，应合理科学地安排休息频度、休息方式、休息时间长短、工作轮班及休息日制度等。 （1）休息时间的确定
不能在作业能力已经下降时才安排休息。因为当作业时间按等差级数递增时，恢复体力的时间将按等比级数增加，要学会超前休息。合理安排短暂休息，前半日休息时间长些，消
除开始积累的轻度疲劳；后半日休息次数多些； （2）休息方式
休息方式可分为积极休息（交替休息）和消极休息（安静休息 ）。
完善生产组织与劳动制度
生产组织与劳动制度是产生疲劳的重要影响因素之一，包括经济作业速度、休息日制度、轮班制等。
（1）经济作业速度
经济作业速度是指进行某项作业能耗最小的作业速度。见图4-9。 （2）休息日制度
休息日制度直接影响劳动者的休息质量与疲劳的消除，目前大多采用40h/周。 （3）轮班制度
轮班制分为单班制、两班制、三班制或四班制等。应当根据行业的特点、劳动性质及劳动者身心需要安排轮班方式 。
合理设计工作条件
（1）改善工作环境。 （2）改进设备和工具
采用先进的生产技术和工艺，提高设备的机械化、自动化水平，是提高劳动生产率，减轻劳动强度，彻底改善劳动条件的根本措施。此外，工具和辅助设备的改进，可以减少静态作业，减轻劳动强度，提高工作效率。 （3）改进工作方法。 思考
1. 按人体所处的状态，能量代谢分为哪几种？ 2. 什么是劳动强度，它有几种分级方法？ 3. 疲劳有什么特点？简述疲劳的种类。 4. 疲劳的规律是什么？
5. 降低工作疲劳的方法有哪些？ 6. 单调感及其克服方法。
7. 如何合理用力？合理用力的一般原则 ？
6 显示装置设计
显示装置：将机器和设备的信息（如性能参数，工作状态、工作指令等）及其他信息传递给人的一种装置。
每一件产品都以一定的方式，向外界传递自身的信息。因而，产品的信息显示设计，必须符合人的感觉通道的传输特点：使人与显示器能够协调统一。 一台良好的显示装置应能在以下几个面有最佳的配合： 速度 (speed)、 准确性 (accuracy)、 稳定性（stability ）和敏感度 (sensitivity)
如：侦测辐射或剧毒之微量改变时，敏感性变成最重要。
在设计显示装置之前，应先对以下的资料有所了解： (1)所传送信息的内容和性质：如类型、变动范围、
准确度、敏感性、传送速度、最大偏误。
(2)显示装置和使用者之间的常态距离和最大距离。 (3)使用人员和使用环境。
然后配合系统和任务的需求进行选型和设计。
按人接受信息的感觉器官的不同，可将显示装置分为：
按其显示状态可分为静态显示和动态显示。
设计显示器基本要求
① 信息的种类和数目不宜过多，同类的参数应尽量采用同一种显示方式。（密度） ② 显示信息的精确程度应与人的视觉辨认特征以及机器与系统的要求相适应。
③ 目标与背景之间，在亮度、颜色、形状等方面的对应关系，以使目标清晰可辨，见图6-1
。
（对比度）
④ 显示格式简单明了，显示意义明确易懂，符合人的认知特点。（复杂度）
⑤ 满足人的视觉特征要求，保证操作者迅速而准确地获得所需信息。(匹配)
刻度指针式显示仪表（也称为模拟式仪表，analogue displays），可分为指针运动式和指针固定式两种，后者适用于读数范围不大或刻度盘较小的情形。
主要设计内容：刻度盘、指针、字符和色彩、仪表的布置等。
刻度间距：仪表的刻度间距存在一个临界值，当视距为
750mm 时，刻度间距临界值为1～2.5 mm。
刻度标记：刻度标记一般分为大（长）刻度标记、中刻度标记和小（短）刻度标记三种。 刻度方向：刻度值的递增方向和认读方向与视觉运动规律相符。
刻度标数、标数进级 、数字立位
仪表盘上印制的数字、字母、汉字等统称为字符。
字符的形状、大小、立位和颜色等影响认读效果和仪表造型的美观。
字符的合理尺寸涉及的因素很多，主要有观看距离的远近、光照度的高低、字符的清晰度、可辨性、要求识别的速度快慢等。
①字符的形状。字符的形状应简明、易读、醒目，避免字符的相似性及相互之间的混淆。 ②字符的大小。通常其高度约为视距的1/200 ，字符的宽度与高度比一般取0.6～0.8，笔划宽与字高之比受照明条件的影响。
字符的布局（横向、纵向、行距、字距）
字符与背景色彩及其搭配。
指针是用来指示显示装置所要显 示的信息。
指针形状：力求简单、指示明确、
不附加装饰
指针尺寸：指针尖的宽度 ；
指针长度
指针安装：指针与刻度盘的配合
应尽量贴近
指针式仪表的零点位置 ：
仪表照明设计应注意避免反射、明暗适应、眩光、幻动错视、干涉现象。
仪表中使用较多的是表内照明、边光照明及表盘背面照明三种。这些照明的特点是光源只照在仪表上，观察者看不见光源。
当多个仪表排列在同一仪表板面上时，为提高视觉工作效率，应按一定的原则将仪表分区布置。
①使用频率原则。 ②使用顺序原则。
③重要性原则。④功能相近原则。
考虑其他因素：间距、视觉运动规律、与操纵装置的关系
注意以下几个方面：
①使仪表所在平面与人的正常视线尽量垂直。
②仪表之间的间隔距离不宜过大，以缩小搜索视野范围。
③仪表的排列顺序应按一定原则排列。
④仪表排列应适应视觉的运动规律和习惯。
⑤仪表的排列还应符合显示装置和操纵装置具有相合性。
仪表在水平方向上的布局 ：
实验结论：
①一般常用仪表应布置在20°～40°的水平视野范围内；
②最重要的仪表，应设置在视野中心3°范围内；
③次要的仪表设置在40°～60°区域；
④除了不常用和不重要的仪表外，一般不宜设置在80°水平视野之外。
⑤所有仪表原则上都应设在人不必转头或转身即可看见的视野范围之内。
仪表在垂直方向上的布局：
数字式仪表是直接用数字和字符等显示机器及系统运行过程中的有关参数或状态的仪表。在机械式数字仪表的设计中，最重要的是数字的设计，要保证数字的清晰、易读、易区别。 机械式数字仪表：依靠机械装置实现信息的数字显示。
缺点：可能在显示窗口只显示半个字符 ，易出现卡滞现象。
有学者总结出数字与字母适宜尺寸的计算公式为：
H=0.0022D十K1十K2
H 是字高，D 是视距，K1是照明和阅读条件校正系数，K2是重要性校正系数。 数字笔划宽度与字高的最佳比值，对于白底黑字为1：8；对于黑底白字为1：13。 数字高与宽之比可取3:2或5:3。
电子式仪表设计：
类型：液晶显示（简称LCD ）
发光二极管显示（简称LED ）
优点：自身照明，无闪滚现象，方便色彩编码，
可控性好。
缺点：数字由直线段组成 ，易造成误读。
优点：占据空间小、视距远、易
引人注目、简单明了。
缺点：负载信息有限，当信号较多
时，信号显示会显得杂乱，并
相互干扰。
类型：信号灯可分为稳定光信号灯和
闪烁光信号灯。按功能又可分
为指示性的和显示性的。
适当的亮度：清晰、醒目，以保证必要的视见
度 。信号灯必须有足够的亮度，但又
不 必要太亮，否则易造成眩光。
形态 ：信号灯上的图形应简单、明显、形象
化，要与其所代表的含义有逻辑上的
联系。
颜色 ：人对各种颜色光的反应快慢及颜色的
心理效应。
编码：为了易于辨识，信号灯经常采用颜色编
码 ，但颜色不宜过多。颜色编码加上
明灭和亮度编码，其分辨效果会更好。
位置：易识别，不干扰。
闪光频率：闪光频率一般为30次/s，与
背景亮度对比较差时或表示紧急信
息时可适当提高闪光频率。
显示屏的设计需要电子技术、信息技术和视觉生理、心理等方面的知识，涉及的内容很多，本节仅从人机工程学角度对显示屏进行设计。
荧光屏显示有其独特的优点：
第一，能同时显示多种信息，如文字、图形、表格、标志、符号等；
第二，适合显示动态信息，既能作追踪显示，又能显示动态图像和画面；
第三，显示形象化、格式灵活，使人一目了然。
荧光屏的显示效率主要与目标因素有关。
目标亮度超过一定限度时（34cd/m2），视敏度不再
继续有较大的改善。
目标呈现时间：0.01～10 s ，最佳值：2 ～3秒
余辉视见时间：屏幕亮度高，环境灯光照度适当 ，
扫描周期短。
目标的运动速度 ：小于800/s
目标的形状、大小：
目标的颜色：标准色、反应快慢； 红 绿 黄 白
目标与背景的关系：
屏面亮度：68.6cd/m2
显示屏屏面 设计
⑴屏面形状
屏面有矩形和圆形两种。
⑵屏面尺寸
屏面的尺寸：视距、目标的大小。
⑶屏面分辨率和颜色
(4)液晶显示屏(LCD)
LCD 采用液晶控制透光度技术来实现色彩的显示屏, 具有画面稳定、无闪烁感、体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。但在色彩的表现力、色彩过渡、反应速度、视角方面仍然不及传统CRT 。
6.5 听觉传示装置设计
听觉传示装置利用声音来传递信息。
相对于视觉显示，听觉显示具有：强迫人注意，反应快而准，方向性不强、抗干扰性强，感知的信息范围广，不受光照条件和障碍物的限制等特点。
听觉传示装置类型：音响报警和语言显示。
① 音响及报警装置类型：蜂鸣器 、铃、角笛和汽笛 、警报器。
② 传递和显示言语信号的装置称为言语传示装置。
用言语作为信息载体，优点是可使传递和显示的信息含意准确、接收迅速、信息量较大等；缺点是易受噪声的干扰。
(1)概念上的兼容性
尽量使信号与人所熟悉的现象联系起来。
(2)声压级选择
音响报警信号必须保证人能够识别，报警信号的声压级必须超过听阈10dB 以上，并且应使报警信号强度大于环境噪声的强度。
(3)频率选择
报警信号要选用人耳最为敏感的频率段（500～3000 Hz）。另外，还要注意听觉的声掩蔽效应。
(4)使用间歇性信号
注意脉冲持续时间和脉冲重复频率不能与随时间周期性起伏的干扰声的脉冲持续时间和脉冲重复频率重合。
（5）视、听双重报警信号
思考
1. 简述仪表设计的基本原则。
2. 刻度指针式和数字式仪表各有什么特点？
3. 以仪表为例，从人机工程学角度，如何设计显示装置？
4. 听觉装置用于什么场合？
5. 从人机工程学角度论述设计荧光屏的一般原则？
7. 操纵装置设计
操纵装置是操作者用以将控制信息传递给机器的装置。见图7-1。操作者通过控制器对机器实行操纵，调整机器的工作状态，使它按预定的目标工作。
操纵装置如果设计不当，影响工作效率，身体健康，甚至酿成事故，直接影响系统的安全运行。
如：1947年飞行事故中，68%是控制器设计不当造成的。
按操纵方式分为：
手控，脚控，声控等。
按操纵所实现功能分为：
开关式，转换式，调节式，紧急操作用
按控制信息分为：
连续控制，离散控制
按操作动作方式的不同分为：
旋转控制器、摆动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器。
根据功能特点、使用要求、使用效率、空间位置、环境条件、经济性选择
1）手控操纵装置适用场合：用力小、精度高、速度高、反应快或不需连续操作的场合。
2）脚控操纵装置适用场合：用力较大、精度低、速度低、反应慢或需要连续操作的场合。
2. 设计的一般原则
(1)适合人的生理特点，便于大多数人使用。
(2)合理使用人力, 节省体力，减少静态施力。
(3) 容易辨认，
(4)操纵装置的运动方向要与机器设备的运行状态及人的习惯性动作相协调。
(5)设计多功能操纵装置。
(6) 造型设计，要求尺寸大小适当、形状美观大方，位置合理、结构简单，有舒适感。
(7)保证安全，防止外伤和偶发启动。
操纵力的大小主要取决于操纵阻力，合理地选择和设计操作阻力类型和大小，是设计操纵力的关键。
操纵阻力类型：静摩擦力、弹性力、粘滞力、惯性力
操纵阻力大小：操纵阻力不能太大或太小, 其大小与人的能力极限、操纵装置的类型、位置、移动距离、操作频率、力的方向、精度要求等因素有关。
反馈信息：操纵装置操纵到位时应使阻力发生一种变化作为反馈信息作用于操纵者。 最优操纵：能量消耗、操纵精度、操纵速度、获取操纵量的反馈信息
操纵装置的形状和式样（图7-2）与操纵装置的功能、操纵阻力、使用方法、人的生理心理需要、人的生物力学要求等因素有关。
（1）操纵装置的形状同它的功能之间最好有逻辑上的联系，以利于辨认和记忆。
（2）操纵装置的式样应便于使用，要有利于操作者的用力，使人的姿势合理化。
（3）操纵装置的使用方法应尽量简化。
（4）操纵装置把手部位不宜太光滑或太粗糙 。
（5）脚用按钮还应有足够大的接触平面和行程。
（6）结构设计：各档位置标记，止动限位，自锁，互锁装置
操纵装置尺寸的设计要考虑其操纵力大小，见图7-3。
（2）要考虑使用部位（如手或脚）的尺寸。
（3）操纵装置的适宜尺寸同它的功能和使用方法有着密切的关系。
（4）此外，还需根据操纵时是否戴手套、或作业时鞋的形式来决定放宽的尺寸。
考虑人体运动学规律。
考虑显示器的递增方向，人的运动习惯。
位置设计
(1) 应符合人的操作习惯。
(2) 应优先布置在最佳空间范围和方位上。
最佳范围：手脚活动最灵敏，辨别力最好，反应最快，用力最强。
(3) 联系较多的操纵装置应尽可能安排在邻近位置。
(4) 当操纵装置很多时，应按照它们的功能分块布置。
(5)操纵装置与显示装置配合使用时，应具有较好的相合性。
(6)应尽量布置在人的视野范围内，以便于识别。
（7）应尽量标准化，便于记忆。
(8)紧急操作用的操纵装置必须与其他操纵装置分开布置，安排在最显眼而又最方便操作的位置。
(9) 在同一平面相邻且平行布置的操纵装置的内侧间隔距离应避免产生相互干涉。
将操纵装置进行合理编码，使每个操纵装置都有自己的特征，以便于操作者确认。 ①形状编码
形状编码要简单易识别，尽可能使操纵装置的形状与操纵装置的功能有逻辑上的联系, 见图7-4；另外，还要考虑到操作者戴手套也能较好地分辨出不同形状和方便操作。
②尺寸编码
在同一系统中只能设计大、中、小三种规格, 大小编码的视觉和触觉感知度小。 ③位置编码
利用安装位置的不同来区分操纵装置，称为位置编码。通常，位置编码须考虑操人的作程序和操作习惯。若位置编码实现标准化，操作者可不必注视操纵装置就能正确操作。
④ 颜色编码
利用不同颜色来区分操纵装置，称为颜色编码。利用颜色进行编码，颜色种类不宜过多，否则容易混淆；颜色编码受使用受照明条件限制，且色彩编码不单独使用。
⑤ 标志符号编码
在操纵装置上面或侧旁，用文字或符号作出标志直观地表示其功能，也是一种行之有效的编码方式。这样，可省去大脑记忆每个操纵装置功能和用途的过程，效率和准确度较高。设计时，标志编码要求标志或符号本身应当形象生动直观、简明易懂。
操作误差所引起的事故在所有事故中占很大比例。如在汽车运输事故中占90％，在飞机飞行事故中占50％一60％，在化学工业中占30％，在炼油工业中占12％。因此，充分重视控制系统中的安全设计，是提高工效、保证安全生产的关键所在。
操纵-显示比 ：操纵-显示比就是操纵装置和显示装置移动量之比，即C/D比。
思考
1. 操纵装置有哪些类型？如何选型？
2. 以按钮为例，如何从人机角度设计操纵装置？
3. 操纵装置的编码有哪几种方式？
4. 如何显示装置和操纵装置进行相合设计？
5. 防止意外操作的方法有哪些？
8 工作台椅与用具设计
概念：在现代化生产系统中，常将有关的显示装置、控制装置等器件集中布置在工作台上，使得操作者能够方便而快速地监控生产过程，具有这一功能的工作台称为控制台。
类型：桌式控制台、直柜式控制台、组合式控制台、弯折式控制台、显示-控制分体式 坐姿低台式控制台 、坐姿高台式控制台 、坐立姿两用控制台 、立姿控制台 、标准控制台
控制台设计要点：看见、可及、作业姿势舒适
当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态；而坐姿时，可免除这些肌力，减少人体能耗，消除疲劳。此外，坐姿态比站立更有利于血液循环，而且有利于保持身体的稳定。
人为什么要不断调整坐姿？
①寻求身体稳定
②改善背部压力分布，减少静态施力
③椎间盘借助压力的变化获得营养与排除废物
S 形自然生理弯曲
椎骨间的肌肉负荷
椎间盘的压力分布
直立坐姿压力约为站立的1.4倍
弯身坐姿压力约为站立的1.9倍
体重作用在座面和靠背上的压力分布称为坐态体压分布。
座面一般应设计成软垫，使坐骨处支承人体的60％左右的重量为宜， 压力由坐骨处向四周逐渐减小，至大腿部位最低。
肌肉活动度（活动量）
根据肌电图可得知：
（1）挺直和前倾的坐姿都不好。
（2）座椅应设计靠背，靠背与座面夹角应大于90度。
在挺直坐姿下，腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力，提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小。当躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高。
设计原则：
1）考虑座椅功能、使用对象。
2）安全、牢固、稳定
3）能自如调整坐姿。
4）脊柱保持自然或接近自然的姿势。
5）可靠支撑。
座高应尽量设计成可调的。
休息用椅座高宜为38～45cm
工作椅座高宜为35～50cm
•身体前倾时，挤压腹部，椎间盘内压力增大。
•身体后倾时，可保持正常腰椎曲线，但要克服下滑力。
设计要点：
支点的位置
靠背尺寸
靠背与座面的夹角100o ～110o
座宽合理尺寸
第95百分位测量值
座宽宜为38～48cm
扶手高度
扶手宽度
座椅面前缘与小腿的间距
座面前缘不应有棱角
工作用椅座深为30～40cm
•能缓解局部体压过于集中
•适当增大接触面积
•材质的舒适性
• 工具是人类四肢的扩展，是人类进化的主要标志。如果工具的形状与尺寸等因素不符合
人机工程学原则，就很难使人有效并安全地操作。因此，对工具进行设计、选择和评价是人机工程学中一项重要的内容。
• 手是一个复杂的生理器官，能做很多活动，又能出大力。但如果与手交互的界面设计不
合理，如手握工具设计不当，则会导致手的负担过重或受到挤压，损伤手的结构，导致与上肢有关的职业病发生，还会影响工作效率。
• 本节主要讲述手握式工具的设计, 而手握式工具的设计涉及面极广，不能孤立研究。 手握是工具设计一般原则
①按照作业者的普遍操纵能力设计，有效地实现预期的功能。
②必须与操作者身体成适当的比例，满足人的生理心理需要，使操作者发挥最大效用。 ③尽量避免和减轻静态作业，使用工具作业不至于引起过度疲劳。
④工具设计应适当考虑性别、习惯、训练程度和身体素质等方面的差异。
•当使用工具时，臂部上举或长时间抓握，会使肩、臂及手部肌肉处于静态施力。
•手腕弯曲时，不正确的动作，除了引发腱鞘炎之外，还会发展成所谓的腕道症候群 。避免“尺偏” 是一项基本关键。桡偏与手掌背屈合并动作时，更会增加手肘处桡骨头部与肱骨小头间的压力，如此会导致网球肘。
•手掌受较大压力，会妨碍血液循环，造成局部失血，引起麻木与刺痛感。好的把手设计应使手掌受压面积增大，减小掌心的受压强度，而让肌肉最厚的大鱼际肌、小鱼际肌承受大部分的压力。
控制装置的操作设计，应该避免经常使用到食指，最好尽量应用拇指，因为拇指是五根指头中唯一完全由位于掌心的短壮肌肉所支配的指头，它能够做出屈曲、外展与对向作用等动作。虽然如此，还是应该小心避免拇指的伸展过度。
避免让同一块同一束肌肉又要完成准确控制动作、又要出大的力量。
考虑其他因素
•考虑带手套的影响
•设计应讲求操作安全
•切勿忽略妇女
•惯用左手者
全世界的人口中有50% 是妇女，有8%～10% 是左撇子，然而，许多手工具以及用手操作的器具之设计，并没有考虑到他们。
•操作手握式工具，把手当然是最重要的部分。对于单把手工具，其操作方式是掌面与手指周向
抓握，其设计因素包括把手尺寸、形状、用手习惯与性别差异等。 •把手设计应避免手局部受压，应尽量增大接触面积，避免应力集中。
•把手设计
（1）形状 圆形截面适合于抓握，与手接触面也大 （2）直径 取决于工具的用途、用力大小和手的尺寸 （3）长度 取决于手掌宽度
（4）弯角 把手与工作部分弯曲角为10°时，有利于操 作和降低疲劳
（5）双把手工具 主要参数是抓握空间，当抓握空间宽
度为45～80mm 时，握力最大。 手握式工具色彩设计
工具的色彩对人的生理和心理有直接影响。
①手握式工具的色彩过去以灰绿、灰蓝居多，高明度、高彩度、套色等色彩设计被大量应用，打破了一统天下的灰色调。
②色彩设计方面除满足标识、安全等目的外，还必须考虑操作者的心理以及提高工作效率的需要。
③选择色彩时要注意工具销售地区人群对颜色的喜好和禁忌。 ④为了减轻重量感，有些工具可使用较浅的色系。
⑤使用环境不理想的工具应采用纯度较低、明度适中的中性色系。 思 考
•1. 控制台类型。 •2. 座椅设计原则。
•3. 从人机工程学角度论述座椅设计应考虑的因素？ •4. 手握式工具的人机工程设计原则。
•5. 从人机工程学角度手握式工具的设计应考虑哪些因素？ •6. 根据人机工程学原理设计电脑-工作台-座椅界面。
9. 安全设计
依据人机工程学理论，从控制事故原因的角度来分析，可将事故的基本成因总结为人的原因、物的原因、环境条件三大因素的多元函数，而系统安全管理、事故发生机理也构成事故发生与否的关键因素。
事故致因逻辑关系图
人的不安全行为
事故统计数据表明发生事故的原因大多是人的不安全行为所致，其比例高达70％—80％。而且随着现代科技水平的提高，人为事故比例还有进一步提高的趋势。
为提高人机系统安全性，必须重视对人的不安全行为的研究，这既涉及人的能力、个性、人际关系等心理学方面的问题，也涉及体质、健康状况等生理问题。
10 环境设计
人机系统与它所处的作业环境息息相关。环境因素直接或间接地对人体安全与健康、人的工作效率、机器设备性能及可靠性均产生不同程度的影响，轻则降低工作效率，重则影响整个系统的运行和危害人体健康与安全。
人机工程学涉及的作业环境设计实质：按照有关标准和要求对作业环境进行改善与设计，形成一个舒适、安全、健康、高效、经济的作业环境。
要创造舒适而又有利于工作的环境条件，就必须了解环境条件应当保持在什么样的范围之内，见图10-1。
创造良好环境的途径
①对现在环境进行评价，找出相应的改善和治理措施。
②在设计阶段对环境予以充分的论证，在设计方案中解决问题。
光通量：单位时间内从光源辐射出来，能引起人眼视觉的光辐射能，单位是流明（lm ）或瓦(W) 发光强度：光源在给定方向的发光强度，是该方向的单位立体角内光源辐射出的光通量，单位是坎德拉(cd)。
照度：从光源照射到单位面积上的光通量 。 亮度：从单位面积上离开的光通量。
明度：人对物体明亮程度的知觉称为明度。
国内外的研究表明，照明与事故具有相关性。一方面，在特定的单元作业中，事故发生次数与亮度成反比关系。另一方面，视觉疲劳是产生事故和影响工效的主要原因。
①设定适宜的平均照度水平和照度均匀度给空间以适当的明亮感，不形成强光刺激。
②工作区的照度应比非工作区的照度高，以形成适当的差别和对比，利于识别对象，集中注意
力。
③光线的照射方向和扩散要合理，既避免产生干扰阴影，又考虑形成必要的柔和的阴影。 ④无眩光。
⑤光源能显示各种设施、器物的颜色特性。
⑥根据环境要求，设计适当的环境氛围，有利于身心健康和愉悦的工作情绪。 ⑦重视节约能源，降低经济成本。
照明方式：自然采光、人工采光和混合采光。 选择原则：最大限度的利用天然采光。
对人工照明可根据实际情况采用均匀、局部、特殊（重点）、综合的照明方式。
光源类型：分为直接光源、反射光源和透射光源。
选择光源时应尽可能接近自然光源，不宜采用有色光源；考虑光源的色温，考虑光源色和显色性 ，避免眩光 。
色温是指一个光源的颜色与完全辐射体在某一温度下发出的色光相同时，完全辐射体的温度称为光源的色温。
眩光按产生的原因分为直射眩光、反射眩光和对比眩光三种。防止和限制眩光可采取以下措施。 ①限制光源亮度。
②合理分布光源。尽可能将光源安置在视线外的微弱刺激区。例如，采用适当的悬挂高度，使光源在视线450以上时眩光就不明显了。另一办法是采用不透明材料将光源挡住。 ③对于反射眩光，采取措施使反射眩光不处于视线内，或降低反射系数，以避免反射眩光。
④将灯光转为散射光。
⑤适当提高环境的亮度，减小光源亮度与环境亮度的对比度。
照度的选择和分布可参照有关标准。
高照度：愉快、活泼，过高照度的使人紧张、振奋。
低照度：宁静、温馨，过于柔和的低照度容易让人进入松弛状态。 大多数办公室工作人员比较喜欢400～800lx 的照明。 对工作面上的照度分布要求满足：照度分布均匀，不产生波动和频闪。照度均匀度（Au ）Au ≤1/3。
照度均匀度（Au ）是指被照空间内最大照度与最小照度之差与平均照度的比值。
亮度分布：视野内的观察对象、工作面和周围环境间的最佳亮度比为5:2:1。
不稳定性是指视野内存在不断变化的表面亮度，原因有三： ①运动部件发光
②交替注视亮度差别大的物体 ③光源的闪光。
均匀性是指照度均匀，亮度分布适当。
照明标准是照明设计和管理的重要依据，我国于2004年12月开始施行《工业企业照明设计标准》GB50034-2004。
对重要的室内照明环境设计，应事先制作小模型，采用不同的照明方式和颜色匹配，
通过专家评估的方式来最终确定设计方案。
讲究照明和颜色的协调是创造舒适的照明环境的关键。但对于视觉环境来说，光强调舒适性是不够的，还要针对使用对象来确定照明和颜色的氛围，并考虑成本问题。
本节学习目标：掌握色彩的基本性质及色彩功能，了解色彩的情感特征，掌握配色规律。通过学习掌握如何配置色彩，这也是研究色彩的目的。
好的色彩环境能给人美感，能改善视觉条件，提高眼睛的分辨力，提高人的工作热情，从而减轻疲劳, 提高工作质量和效率, 减少和避免失误，防止事故发生。
色彩：是光的物理属性和人眼视觉属性的综合反映。是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应。
单色光：单一的波长表现为一种颜色。太阳光含有多种波长。 标准色：一束日光通过三棱镜后形成不可再分解的光。
固有色
在正常的光线照射下(自然光) ，物体所呈现的色彩是物体本身所固有的色彩。 光源色
不同颜色的光源会发出不同的光色，照射到物体的受光面时，物体的色相会产生变化，这种色彩被称为光源色。 环境色
由于光的反射作用，使物体受到环境色彩的影响而改变固有颜色，这种色彩称为环境色。
色彩的混合
加色混合 ：光亮度会提高。
减色混合 ：混合的色越多，明度越 低，纯度也会有所下降。
①合理的色彩设计有助于辨别物体， 减少视觉疲劳。 ②机能作用
红色：心率加快，血压上升，机能兴奋。 兰色：降压，减缓脉搏，属于机能稳定。 黄色：有助于智力开发。
紫色：有助于孕妇平静，属于机能中性。 绿色：有助于调节视力，工作场所常采用的 系列。
③色彩具有的诱目性，鲜明的色彩会引人注目。
了解各种颜色的生理作用，正确使用颜色，可以消除疲劳，抑制烦躁，控制情绪，调整和改善人的肌体功能。据研究，一些疾病在很大程度上是由于人体内色谱失衡或缺少某种颜色造成的。
色彩的联想
色彩的联想有具体的、抽象的，抽象的联想使色彩具有一定的象征意义。
较底色突出的前进性的色彩称“进色”；较底色暗淡的后退色彩称“退色”。
波长较长的色彩, 感觉比较近; 波长较短的色彩, 其距离感较远。明度高的色彩有前进感, 明度低的则有后退感。
色彩的软硬感主要与明度和彩度，与色相关系不大，中性色系的绿和紫有柔和感 。
高明度、高彩度的暖色有明快感，低明度、低彩度的冷色有忧郁感。无彩色的白色明快，黑色忧郁，灰色是中性的。
凡是视觉刺激强烈的色或色组都容易使人产生疲劳感，反之则容易使人产生舒适感 。纯度过强、色相过多、明度反差过大的对比色组容易使人疲劳。过分暖昧的配色，由于难以分辨，也容易使人产生疲劳。
由于各个国家和地区的民族、宗教信仰、传统文化、生活习惯的不同，以及地理位置、气候条件、生活环境等的不同，年龄、性别不同，人们对色彩的爱好和禁忌也不相同 。 出口商品包装的色彩设计 一定要了解一些国家、民族对色彩的喜爱与禁忌。
色彩设计基本原则 满足功能要求
满足人¡ª产品相适应要求 满足作业环境要求 满足审美要求
满足着色工艺的经济要求 满足人们的喜爱与禁忌要求 安全色、标准色的应用
不良的温度环境将对人的生理、心理及设备产生不良影响，并影响人的工作效率。温度环境设计的目的是控制温度环境的不良影响，使环境适合人的要求，使人感觉舒适。 微气候：微气候是指生产、生活过程中现场所处的局部环境中的气候状况。 四种因素分别都对人体热平衡产生影响，往往是其综合作用的结果。
湿度： 空气中所含水分的多少，分为绝对湿度和相对湿度两种。 绝对湿度：一定温度下，每立方米空气中所含水蒸汽的克数。
相对湿度：一定温度、压力条件下空气的水蒸汽压强与相同温度、压力条件下的饱和水蒸汽压强的百分比。
一般舒适相对湿度为40-60%，高于70%为高气湿，低于30%为低气湿。
在人类作业或起居环境中，气温、湿度、热辐射和气流速度对人体的影响是可以相互替代的。某一参数的变化对人体的影响，可以由另一参数的相互变化所补偿。 必须综合地评价微气候环境：
有效温度：人在作业环境中受到温度、湿度、气流速度、热辐射的综合影响，这种综合的主观热感觉即为有效温度。
人的体核温度是维持生命基础，为36.5℃，人的体温在31～43 ℃之间可以生存，过低或过高的体温会引起疾病甚至死亡。如：热疹、热痉挛、热衰竭、中暑、冻伤、冻死。
人能够保持稳定的体核温度，适应温度环境的变化，这就叫做体温调节。人通过体温调节来维持人的体核温度，其物理机制就是：人体产生热和散热过程的动态平衡，这种平衡叫人体热平衡。
在体温调节中，血液循环系统起着运送热量的作用；皮肤表面的汗分泌是通过散热来实现体温调节的，战栗是人在寒冷时，通过增加人的发热来进行体温调节。 人体与环境的热交换方式：
噪声污染是三大环境污染之一。
噪声环境可能妨碍工作者对信息的感知，也可能造成生理上或心理上的危害，影响工作效能，甚至造成大的事故。
声音是物体的振动以波的形式在弹性介质(如气体、固体、液体) 中传播的一种物理现象。 声音源来自于物体的振动，当振动发生时，邻近的空气也随之被压缩或被拉疏，由此再影响更远的一些空气。空气的这一紧一疏地传播叫做声波。
强 度
频 率
单位时间内物体周期性振动的次数，它决定音调高低。随年龄增大，人分辨高频声音的能力降低。
纯 度
振动的幅度，它决定着人耳感觉声音的响度，即声音的大小。
是否由单一频率的周期振动构成，若只一种频率为纯音，两种或两种以上的频率为复合音。
声压：声压是声波压力超过大气静压的部分，是衡量声音大小的尺度，通常用p 来表示，
单位是Pa 。声压越大，声音越响。
声压级：用对数标度来量度声压称为声压级，其单位为dB 。见表10-1。
P 0为基准声压，在空气中取 2×10-5Pa ，是人耳刚能感觉到的声压，对应的声压级为0dB, 即听阈。
声功率：单位时间内声源向外辐射的总能量，是描述声源性质的物理量。记为LW ，单位为W 。
基准声功率为 W0=10-12 W
声强：在垂直于声波的传播方向，单位面积上的声功率，记为I ，单位为W/M2。
噪声频谱就是在频率域上描述噪声强度变化规律的曲线，它描述了噪声的频率特性。
通常把可听声的频率范围划分为若干个频段，每一个频段称为频程或频带。
频程有上限频率值、下限频率值和中心频率值，上下限频率之差称为频程宽度，简称带宽。频带的划分通常遵循一定原则进行，见图10-1。
f hi ＝2n f li
n ──倍频程数，常取n ＝1，1/2，1/3， …
人耳对声音的感觉是主观的。将某一频率下待测声与1000Hz 标准纯音的某声压级纯音相比较，听起来一样响，则1000Hz 纯音相对应的声压级就是所测声音的响度级，用LN 表示，单位为方(phon)。
噪声的危害
影响人的作业效能，降低劳动生产率 对语音信息传播的影响
对仪器设备、建筑物的影响 对人的影响
音乐对保护人的听力不起任何作用，仅是一种心理上的缓解。
思考
1. 人的作业环境分为几种类型，各有什么特点？
2. 照明设计应考虑的人机工程学因素？
3. 简述照度、明度、亮度的概念。
4. 防止眩光的措施？
5. 色彩有哪三个基本要素，它们各自的特点是什么？
6. 色彩感情主要表现在哪几个方面？
7. 举例说明如何进行作业环境的色彩设计？
8. 人体如何保持体温恒定？微气候的影响因素？
9. 噪声对人体有哪些主要危害？
10. 如何对噪声进行控制？