第三章-人体特性

1 第三章人体特性第三节人的施力特性第一节人体的感知器官第二节人体的关节活动主要内容Contents第四节人的运动特性2 第一节人体的感知器官一、人的感知特性3 第一节人体的感知器官 3 2 1 一、人的感知特性不同的感觉器官适应时间不同适应时间与刺激强度有关适应时间与刺激对比度有关随着刺激强度加大，反应时逐渐缩短，但到达一定的刺激强度以后，反应时就基本稳定不再缩短了。第一节人体的感知器官在人们认知世界的过程中，大约有80%的信息是通过视觉系统获得的，14%来自耳朵，6%来自其他器官。因此，视觉系统是人与外界相互联系的最主要途径。视觉概述5 第一节人体的感知器官¨视觉的适宜刺激是光。光是放射的电磁波，如图3—7所示，呈波形的放射电磁波组成广大的光谱，其波长差异极大。可见光的范围：380∽780nm6 第一节人体的感知器官视角及视敏度视野与视区明暗适应目光巡视特性视错觉（重点） 5 4 3 2 1 二、视觉器官特性7 视觉系统眼睛视神经视觉中枢二、人的视觉器官特性¨眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21—25mm的球体，其基本构造与照相机相类似。8 视觉系统眼睛视神经视觉中枢二、人的视觉器官特性9 视觉系统眼睛视神经视觉中枢二、人的视觉器官特性10 1.视角是确定被看物体尺寸范围的两个端点光线射入眼球的相交角度。视角α注意：一定条件下人们能否看清物体，并不取决于物体尺寸本身，而取决于它对应的视角。二、人的视觉器官特性11 1.视角二、人的视觉器官特性视距：正常观察距离。视距：视距是人在操作系统中正常的观察距离。¨视距的确定：¨一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距。通常，观察目标在5600mm处为适宜，低于3800mm时会引起目眩，超过7800mm时细节看不清。¨头部转动角度：¨左右均不宜超过45度，上、下均不宜超过30度。当转移视线时，约97%时间的视觉是不真实的，所以应避免在转移视线中进行观察。13a—弧度将a单位从弧度转化为分（¢），则物体大小：二、人的视觉器官特性单位：a-¢；L-m14 2.视敏度（视力）临界视角：眼睛对目标细节刚能区分状态下的视角。二、人的视觉器官特性15 2.视敏度（视力）视敏度(视力):对目标细节分辨能力。用临界视角(以分为单位)的倒数，即视敏度＝1／临界视角(临界视角单位：分)二、人的视觉器官特性16 在规定的照度下，取视距L＝5m＝5000mm，采用图示白底黑环的“缺口圆环视标”进行测试，测得的视敏度可以作为一个人视力好或差的衡量指标，为视力。视力——是眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度。视力=1/临界视角例如：视角为1分，视力为1.0二、人的视觉器官特性视野一般视野：视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能觉察到的空间范围，通常以角度表示色觉视野：不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。白色的视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小。18 ——指人的头部和眼球在规定的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看见的水平面与铅垂面内所有空间范围。 3.视野视野（视场）二、人的视觉器官特性水平面内的视野 15 。 15 。最佳视野范围35 。 35 。有效视野范围90 。 90 。 5 。最大固定视野扩大的视野90° 60° 70° 45° 40° 20° 15° 15°垂直最佳视区：上、下1。5度最佳视野范围：水平视线以下30度。有效视野范围：水平视线以上25度、以下35度。水平视线 25° 35°。最大固定视野：115度。扩大的视野：150度。在垂直面内，实际上人的自然视线低于标准视线，直立时低15度，放松站立时低30度，放松坐姿时低40度。因此，视野范围在垂直面内的下界限也应该随着放松立姿、放松坐姿而改变。垂直面内的视野21 3.视野直接视野：头与眼睛不动。眼动视野：头部固定，眼动。观察视野：身体固定，头与眼睛动。水平线下的视野大于水平面上的视野。二、人的视觉器官特性22 3.视野水平线下的视野大于水平面上的视野。二、人的视觉器官特性23 CATIA下的视野二、人的视觉器官特性24 ¨色觉与色视野Ø视网膜除能辨别光的明暗外，还有很强的辨色能力，可以分辨出180多种颜色。人眼的视网膜可以辨别波长不同的光波，在波长为380—780nm的可见光谱中，光波波长只相差3nm，人眼即可分辨，但主要是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色。二、人的视觉器官特性 2425 ¨色觉与色视野Ø缺乏辨别某种颜色的能力，称为色盲；若辨别某种颜色的能力较弱，则称色弱。Ø由于各种颜色对人眼的刺激不同，人眼的色觉视野也就不同。二、人的视觉器官特性 25180 白。 120 黄。 100 蓝。 60 绿红。色觉视野 130 。白 95 。黄 80。蓝 45 。红 40 。绿水平方向的色觉视野垂直方向的色觉视野27 正常视线：头部和两眼处于放松状态，水平视线之下约25°～35°的视线。眼动视野最佳值=直接视野最佳值+眼球可轻松偏转的角度（头部不动）观察视野最佳值=眼动视野最佳值+头部可轻松偏转的角度（躯干不动）二、人的视觉器官特性28 色视野：白色最大，绿色最小。二、人的视觉器官特性29 视区：按照辨认清晰度和辨认速度决定的视野范围。按辨认清晰度和速度分为4个区二、人的视觉器官特性30 中心视区 a区最佳视区+有效视区 b区最大视区 c区二、人的视觉器官特性 4.视区视觉的适应：视觉适应是人眼随视觉环境中光量变化而感受性发生变化的过程。¨暗适应：人由明亮的环境转入暗环境，在暗环境中视网膜上的1.2亿个视杆细胞感受光的刺激，使视觉感受性逐步提高的过程称为暗适应。¨视觉适应的种类：暗适应和明适应¨暗适应过程的时间较长，最初5分钟，适应的速度很快，以后逐渐减慢。获得80%的暗适应约需25分钟，完全适应则需1小时。人在暗环境中可以看到大的物体、运动物体，但不能看清细节，也不能辨别颜色。二、人的视觉器官特性明适应：人由暗环境转入明亮的环境，视杆细胞失去感光作用而视网膜上的600-800万个视锥细胞感受强光的刺激，是视觉阈限由很低提高到正常水平，这一过程称为明适应。明适应在最初30S内进行得很快，然后渐慢，约1-2分钟即可完全适应。人在明亮的环境中，不仅可以辨认很小的细节而且可以辨别颜色。注意：在反复且较大强度的明、暗适应中，容易发生观察错误，会使眼睛疲劳，甚至造成伤害，设计中应予避免。二、人的视觉器官特性33 两眼常同时注视一处，设计中应取双眼视野为依据。6.目光巡视特性(视觉运动特性) — 重点习惯方向：水平:左一右；铅垂：上一下；旋转：顺时针。 ①② 水平运动快于铅垂方向，且不易感到疲劳；对水平方向上尺寸与比例的估测，比对铅垂方向的准确。 ③ 对不同区域的视觉感知快慢不同。 ④ 4 二、人的视觉器官特性34 6.目光巡视特性(视觉运动特性) — 重点 I 2 3 4 下部区域的感知快于上部；右边区域略快于左边。二、人的视觉器官特性35 视错觉有形状错觉、色彩错觉和物体运动错觉。7.视错觉二、人的视觉器官特性36 二、人的视觉器官特性 3637 视角及视敏度视野与视区明暗适应目光巡视特性视错觉 5 4 3 2 1 总结(角度范围)(视力1.0)（明适应快于暗适应）（4点）（形状错觉、色彩错觉和物体运动错觉）二、人的视觉器官特性38 三、人的听觉器官特性¨听觉是仅次于视觉的重要感觉，其适宜的刺激是声音。¨振动的物体是声音的声源，振动在弹性介质(气体、液体、固体)中以波的方式进行传播，所产生的弹性波称为声波，一定频率范围的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。¨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。 3840 三、人的听觉器官特性 1.听觉器官组成41 三、听觉的物理特性¨频率响应人耳能听闻的频率比为: 1000 : 1 max min= f f 图3－13听力损失曲线42 三、听觉的物理特性¨听觉绝对阈限¤听觉的绝对阈限是人的听觉系统感受到最弱声音和痛觉声音的强度。它与频率和声压有关。¤听觉的绝对阈限包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。频率20HZ、声压2×10-5pa、声强声10-12W/m2的声音为听阈。低于这些值的声音不能产生听觉。而痛阈声音的频率为20000HZ、声压20pa、声强10W/m2，人耳的可听范围就是听阈与痛阈之间的所有声音。声音的声压必须超过某一最小值，才能使人产生听觉。因此。能引起有声音感觉的最小声压级称为听阈。不同频率的声音听阈不同，图所示。图听觉范围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。三、听觉的物理特性44 三、听觉的物理特性¨听觉的辨别阈限¨辨别声音的方向和距离¤正常情况下，人的两耳的听力是一致的，因此，根据声音到达两耳的强度和时间先后之差可以判断声源的方向。¨听觉的掩蔽¤一个声音被其它声音的干扰而听觉发生困难，只有提高该声音的强度才能产生听觉，这种现象称为声音的掩蔽。被掩蔽声音的听阈提高的现象，称为掩蔽效应。45 2.听觉特性①人耳的听觉范围听阈：人听觉能感受最弱的声音界限。青少年（12~25岁）：16~20000Hz一般人：20~20000Hz最佳：1000~3000Hz②方向敏感性声音频率随频率增加而增加。方向敏感性—— 双耳效应（立体声效应）③遮蔽效应主体声音听阈因遮蔽声的遮蔽作用而提高。三、人的听觉器官特性46 1.肤觉四、其它感觉器官特性-肤觉皮肤感觉系统的外周感受器存在于皮肤表层。这些感受器受刺激时引起的神经冲动，经过传入神经达到大脑皮层的相应区域，而产生各种肤觉，包括触、压、振、温和痛等感觉。47 2.味觉四、其它感觉器官特性-味觉味觉是溶解性物质刺激口腔内味蕾而发生的感觉。味觉的感受器是味蕾，分布于口腔粘膜内，主要分布于舌的背面，特别是舌尖部和舌的侧面。儿童的味蕾较成年人分布广泛，老年人的味蕾数量，由于萎缩而减少。味觉有甜、酸、苦、咸四种，称为四原味。其他味觉都是由这四种相互配合而产生的。味觉的反应速度很慢，恢复原状也需要时间。当一种有味物质进入口腔后，需要1s才能有感觉，而恢复原状则需要10s至1min以上，甚至更长。48 3.嗅觉四、其它感觉器官特性-嗅觉鼻腔上端的嗅黏膜是嗅觉感受器，其上分布着嗅觉细胞。嗅觉细胞受到刺激时，产生神经冲动，上传到嗅觉中枢而引起嗅觉。人的嗅觉灵敏度用嗅觉阈表示，即能引起嗅觉的气体物质的最小浓度。49 4.本体感觉¨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。¨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；另一个是运动觉系统，通过该系统感受并指出四肢和身体不同部分的相对位置。四、其它感觉器官特性-本体感觉50 1)平衡觉四、其它感觉器官特性人对自身姿势和空间位置变化的感觉称为平衡觉。它的外周感觉器官是前庭器官。机体在进行直线运动或旋转运动时，速度的变化会引起前庭器官中感受器的兴奋。这类感受器的兴奋对于机体运动的调节以及平衡的维持具有特殊作用。机体静止时，也同样通过这类感受器来感受机体，特别是头部的空间位置。影响平衡觉并导致失去平衡的原因有：酒精、年龄、恐惧、突然的运动、热压、异常姿势等。了解上述现象，可使管理人员更好地进行作业安排，减少安全事故。¨2)运动觉：¨人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种感觉。¨运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。四、其它感觉器官特性感觉最低限(刺激阈)最高限(痛阈)视觉(2.2~5.7)×10 ­17 J (2.2~5.7)×10 ­8 J听觉1×10 ­12 J/m 2 1×10 ­2 J/m2触压觉2.6×10 ­9 J振动觉2.5×10 ­4 mm嗅觉2×10 ­7 kg/m3温度觉