二、人的生理特性

　　(一)人的感覺與感覺器官

　　1，視覺

　　1)常見的幾種視覺現(xiàn)象

　�、侔颠m應(yīng)與明適應(yīng)能力。人眼對(duì)光亮度變化的順應(yīng)性，稱為適應(yīng)，適應(yīng)有明適應(yīng)和暗適應(yīng)兩種。暗適應(yīng)是指人從光亮處進(jìn)入黑暗處，開始時(shí)一切都看不見，需要經(jīng)過一定時(shí)間以后才能逐漸看清被視物的輪廓。暗適應(yīng)的過渡時(shí)間較長，約需要30min才能完全適應(yīng)。

　　明適應(yīng)是指人從暗處進(jìn)入亮處時(shí)，能夠看清視物的適應(yīng)過程，這個(gè)過渡時(shí)間很短，約需1min，明適應(yīng)過程即趨于完成。

　　人在明暗急劇變化的環(huán)境中工作，會(huì)因受適應(yīng)性的限制，使視力出現(xiàn)短暫的下降，若頻繁地出現(xiàn)這種情況，會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞，并容易引起事故發(fā)生。為此，在需要頻繁改變光亮度的場所，應(yīng)采用緩和照明，避免光亮度的急劇變化。

　�、傺９狻．�(dāng)人的視野中有極強(qiáng)的亮度對(duì)比時(shí)，由光源直射或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的強(qiáng)烈光線，稱為眩光。眩光可使人眼感到不舒服，使可見度下降，并引起視力的明顯下降。

　　眩光造成的有害影響主要有，使暗適應(yīng)破壞，產(chǎn)生視覺后像;降低視網(wǎng)膜上的照度;減弱觀察物體與背景的對(duì)比度;觀察物體時(shí)產(chǎn)生模糊感覺等，這些都將影響操作者的正常作業(yè)。

　　3)視錯(cuò)覺。人在觀察物體時(shí)，由于視網(wǎng)膜受到光線的刺激，光線不僅使神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生反應(yīng)，而且會(huì)在橫向產(chǎn)生擴(kuò)大范圍的影響，使得視覺印象與物體的實(shí)際大小、形狀存在差異，這種現(xiàn)象稱為視錯(cuò)覺。視錯(cuò)覺是普遍存在的現(xiàn)象，其主要類型有形狀錯(cuò)覺、色彩錯(cuò)覺及物體運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺等。其中常見的形狀錯(cuò)覺有長短錯(cuò)覺、方向錯(cuò)覺、對(duì)比錯(cuò)覺、大小錯(cuò)覺、遠(yuǎn)近錯(cuò)覺及透視錯(cuò)覺等。色彩錯(cuò)覺有對(duì)比錯(cuò)覺、大小錯(cuò)覺、溫度錯(cuò)覺、距離錯(cuò)覺及疲勞錯(cuò)覺等。

　　在工程設(shè)計(jì)時(shí)，為使設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的效果，應(yīng)考慮視錯(cuò)覺的影響。

　　(二)視覺損傷與視覺疲勞

　　①視覺損傷。在生產(chǎn)過程中，除切屑顆粒、火花、飛沫、熱氣流、煙霧、化學(xué)物質(zhì)等有形物質(zhì)會(huì)造成對(duì)眼的傷害之外，強(qiáng)光或有害光也會(huì)造成對(duì)眼的傷害。

　　眼睛能承受的可見光的最大亮度值約為106cd/m2。如越過此值，人眼視網(wǎng)膜就會(huì)受到損傷。300m以下的短波紫外線可引起紫外線眼炎。紫外線照射4～5h后眼睛便會(huì)充血，l0～12h后會(huì)使眼睛劇痛而不能睜眼，這一般是暫時(shí)性癥狀，大多可以治愈。常受紅外線照射可引起白內(nèi)障。直視高亮度光源<如激光、太陽光等，會(huì)引起黃斑燒傷，有可能造成無法恢復(fù)的視力減退。低照度或低質(zhì)量的光環(huán)境，會(huì)引起各種眼的折光缺陷或提早形成老花。眩光或照度劇烈而頻繁變化的光可引起視覺機(jī)能的降低。

　　②視覺疲勞。長期從事近距離工作和精細(xì)作業(yè)的工作者，由于長時(shí)間看近物或細(xì)小物體，睫狀肌必須持續(xù)地收縮以增加晶狀體的白度。這將引起視覺疲勞，甚至導(dǎo)致睫狀肌萎縮，使其調(diào)節(jié)能力降低。

　　長期在劣質(zhì)光照環(huán)境下工作，會(huì)引起眼睛局部疲勞和全身性疲勞。全身性疲勞表現(xiàn)為疲倦、食欲下降、肩上肌肉僵硬發(fā)麻等自律神經(jīng)失調(diào)癥狀;眼部疲勞表現(xiàn)為眼痛、頭痛、視力下降等癥狀。此外，作為眼睛調(diào)節(jié)筋的睫狀肌的疲勞，還可能形成近視。

　　3)視覺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

　　人們?cè)谟^察物體時(shí)，視線的移動(dòng)對(duì)看清和看準(zhǔn)物體有一定規(guī)律。掌握這些規(guī)律，有利于在工程設(shè)計(jì)中滿足人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)要求。

　　①眼睛的水平運(yùn)動(dòng)比垂直運(yùn)動(dòng)快，即先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西。所以，一般機(jī)器的外形常設(shè)計(jì)成橫向長方形。

　�、谝暰�運(yùn)動(dòng)的順序習(xí)慣于從左到右，從上到下，順時(shí)針進(jìn)行。

　�、蹖�(duì)物體尺寸和比例的估計(jì)，水平方向比垂直方向準(zhǔn)確、迅速，且不易疲勞。

　�、墚�(dāng)眼睛偏離視中心時(shí)，在偏離距離相同的情況下，觀察率優(yōu)先的順序是左上、右上、左下、右下。

　�、菰谝暰�突然轉(zhuǎn)移的過程中，約有3%的視覺能看清目標(biāo)，其余97%的視覺都是不真實(shí)的，所以在工作時(shí)，不應(yīng)有突然轉(zhuǎn)移視線的要求，否則會(huì)降低視覺的準(zhǔn)確性。如需要人的視線突然轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也應(yīng)要求慢一些才能引起視覺注意。為此，應(yīng)給出一定標(biāo)志，如利用箭頭或顏色預(yù)先引起人的注意，以便把視線轉(zhuǎn)移放慢�；蛘卟捎糜泄�(jié)奏的結(jié)構(gòu)。

　�、迣�(duì)于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，只有當(dāng)角速度大于l’/s～2’/s時(shí)，且雙眼的焦點(diǎn)同時(shí)集中在同一個(gè)目標(biāo)上，才能鑒別出其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　�、呷搜劭匆粋�(gè)目標(biāo)要得到視覺印象，最短的注視時(shí)間為0.07～0.3s，這里與照明的亮度有關(guān)。人眼視覺的暫停時(shí)間平均需要0.17s。

　　2.聽覺

　　聽覺的功能有分辨聲音的高低和強(qiáng)弱，還可以判斷環(huán)境中聲源的方向和遠(yuǎn)近。

　　1)聽覺特性

　　(1)聽覺絕對(duì)閾限。聽覺的絕對(duì)閾限是人的聽覺系統(tǒng)感受到最弱聲音和痛覺聲音的強(qiáng)度。它與頻率和聲壓有關(guān)。在閾限以外的聲音，人耳感受性降低，以至不能產(chǎn)生聽覺。聲波刺激作用的時(shí)間對(duì)聽覺閾值有重要的影響，一般識(shí)別聲音所需要的最短持續(xù)時(shí)間為20～50 ms。

　　聽覺的絕對(duì)閾限包括頻率閾限、聲壓閾限和聲強(qiáng)閾限。聲強(qiáng)是指在垂直于聲波傳播方向上，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的平均聲能，單位為W/m2。頻率為20Hz、聲壓為2×10-5Pa、聲強(qiáng)為10-12w/m2的為聽閾。低于這些值的聲音不能產(chǎn)生聽覺。

　　(2)聽覺的辨別閾限。人耳具有區(qū)分不同頻率和不同強(qiáng)度聲音的能力。辨別閾限是指聽覺系統(tǒng)能分辨出兩個(gè)聲音的最小差異。辨別閾限與聲音的頻率和強(qiáng)度都有關(guān)系。入耳對(duì)頻率的感覺最靈敏，常常能感覺出頻率微小的變化，而對(duì)強(qiáng)度的感覺次之，不如對(duì)頻率的感覺靈敏。不過二者都是在低頻、低強(qiáng)度時(shí)，辨別閾值較高。

　　(3)辨別聲音的方向和距離。在正常情況下，人的兩耳的聽力是一致的。因此，根據(jù)聲音到達(dá)兩耳的強(qiáng)度和時(shí)間先后之差可以判斷聲源的方向。例如，聲源在右側(cè)時(shí)，距左耳稍遠(yuǎn)，聲波到達(dá)左耳所需時(shí)間就稍長。聲源與兩耳間的距離每相差1cm，傳播時(shí)間就相差0.029ms。這個(gè)時(shí)間差足以給判斷聲源的方位提供有效的信息。另外，由于頭部的屏蔽作用及距離之差會(huì)使兩耳感受到聲強(qiáng)的差別，因此，同樣可以判斷聲源的方位。以上這兩種判斷方法，只有聲源恰好在聽者的左方或右方時(shí)，才能確切判斷聲源的方位。如果聲源在聽者的上、下方或前、后方，就較難確定其方位。這時(shí)通過轉(zhuǎn)達(dá)頭部，以獲得較明顯的時(shí)差及聲強(qiáng)差，加之頭部轉(zhuǎn)過的角度可判斷其方位，在危險(xiǎn)情況下，除了聽到警戒聲之外，如能識(shí)別出聲源的方向，往往會(huì)避免事故的發(fā)生。判斷聲源的距離主要依靠聲壓和主觀經(jīng)驗(yàn)。一般在自由空間，距離每增加一倍，聲壓級(jí)將減少6dB(A)。

　　2)聽覺的掩蔽

　　當(dāng)幾種聲強(qiáng)不同的聲音傳到人耳時(shí)，只能聽到最強(qiáng)的聲音，而較弱的聲音就聽不到了，即弱聲被掩蓋了。一個(gè)聲音被其他聲音的干擾而聽覺發(fā)生困難，只有提高該聲音的強(qiáng)度才能產(chǎn)生聽覺，這種現(xiàn)象稱為聽覺的掩蔽。被掩蔽聲音的聽閾提高的現(xiàn)象，稱為掩蔽效應(yīng)。

　　人的感覺反應(yīng)人們?cè)诓倏v機(jī)械或觀察識(shí)別事物時(shí)，從開始操縱、觀察、識(shí)別到采取動(dòng)作，存在一個(gè)感知時(shí)間過程，即存在一段反應(yīng)時(shí)間。

　　1)反應(yīng)時(shí)間

　　反應(yīng)時(shí)間是指人從機(jī)器或外界獲得信息，經(jīng)過大腦加工分析發(fā)出指令到運(yùn)動(dòng)器官開始執(zhí)行動(dòng)作所需的時(shí)間。反應(yīng)時(shí)間是從包括感覺反應(yīng)時(shí)間(從信息開始刺激到感覺器官有感覺所用時(shí)間)到開始動(dòng)作所用時(shí)間(信息加工、決策、發(fā)令開始執(zhí)行所用時(shí)間)的總和。

　　由于人的生理心理因素的限制，人對(duì)刺激的反應(yīng)速度是有限的。一般條件下，反應(yīng)時(shí)間約為0.1～0.5s。對(duì)于復(fù)雜的選擇性反應(yīng)時(shí)間達(dá)l～3s，要進(jìn)行復(fù)雜判斷和認(rèn)識(shí)的反應(yīng)時(shí)間平均達(dá)3～5s，具體的帶有判別的反應(yīng)時(shí)間t可用下式求得：

　　t=klog2(n+1) (1—10)

　　式中，k為常數(shù);n為等概率出現(xiàn)的選擇對(duì)象數(shù);(n十1)是考慮判明是否出現(xiàn)刺激。為了保證安全作業(yè)，一方面在機(jī)器設(shè)計(jì)中，應(yīng)使操縱速度低于人的反應(yīng)速度。另一方面應(yīng)設(shè)法提高人的反應(yīng)速度。

　　2)減少反應(yīng)時(shí)間的途徑

　　—般來說，機(jī)器設(shè)備的情況、信息的強(qiáng)弱和信息狀況等外界條件是影響反映時(shí)間的重要因素;而機(jī)器的外觀造型和操縱機(jī)構(gòu)是否適宜于人的操作要求，以及操作者的生物力學(xué)特性等，則是直接影響動(dòng)作時(shí)間的重要因素。

　　(1)合理地選擇感知類型。比較各類感覺的反應(yīng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)聽覺和知覺反應(yīng)時(shí)間最短，約0.1～0.2s，其次是觸覺和視覺。所以在設(shè)計(jì)各類機(jī)器時(shí)，應(yīng)根據(jù)操縱控制情況，合理選擇感覺通道，盡量選用反應(yīng)時(shí)間短的通道去控制和調(diào)節(jié)機(jī)器。

　　(2)適應(yīng)人的生理心理要求，按人機(jī)工程學(xué)原則設(shè)計(jì)機(jī)器。

　　(3)操作者操作技術(shù)的熟練程度直接影響反應(yīng)速度，應(yīng)通過訓(xùn)練來提高入的反應(yīng)速度。

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