(2)电子设备人机工程设计s.pptx

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1、第二部分第二部分电子设备人机工程设计电子设备人机工程设计 第一篇：人机工程设计基础第一篇：人机工程设计基础 第二篇：人机界面设计第二篇：人机界面设计 第三篇：工作场所设计第三篇：工作场所设计 第四篇：人机系统总体设计第四篇：人机系统总体设计 第一篇：第一篇：人机工程设计基础人机工程设计基础 1 概论概论 1.2人的生理、心理特点及其应用人的生理、心理特点及其应用 1.3 1.3人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则 概概 论论概念概念 同义词：同义词：北美采用人因工程学(Human Factors Engineering)、人体工程学；欧洲采用人类工效学(Ergonomics)，前苏联喜用工

2、程心理学；日本为人间工学；我国采用人类工效学，而工程技术学科领域则多采用人机工程学（钱学森）。定义：定义：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，使人能安全、健康、舒适、高效地进行工作。人人-机机-环环境境（人人机机）系系统统：涉及人-机关系、人-环境关系、人-人关系，以及机-环境关系、机-机关系、环境-环境关系等。边边缘缘性性交交叉叉学学科科：生理学、心理学、行为科学、系统科学、工程技术科学。人人机机工工程程学学发发展展概概况况：萌芽时期(19世纪末至第一次世界大战)；初兴时期(第一次世界大战至第二次世界大战)；成熟时期(第二次世界大战至20

3、世纪60年代)；新的发展时期(20世纪70年代之后)。工作系统的人机工程设计工作系统的人机工程设计 IEC标准明确提出，系统或产品的设计和评价，应包括两个方面：技术方面和人机工程方面。影响工作系统设计的各种因素，见图图1-5。以人为中心的设计：尽可能地适应于人的生理、心理特点，才能充分发挥系统的整体效率，而且还可减少潜在的差错根源；人的身心素质存在着个体差异，需进行人员的选拔、训练，以逐步适应系统的需要；创造一个适应于人所要求的工作环境概概 论论产品和工作系统的可用性产品和工作系统的可用性 定义：产品可为用户使用的程度，指标如下：有效性：实现目标的准确性和完备性。效率：实现有效性相应的资源消耗

4、。满意度：无不适感并对产品使用持肯定态度。使用背景：可用性取决于使用背景和具体环境。设计前需进行用户描述；任务描述；设备描述；环境描述。人机工程标准：人机工程标准：人机工程准则在产品和工程中的应用。多为推荐性。1975年成立ISO/TC159标准化技术委员会；IEC也制定人机工程相关标准。1980年我国成立“全国人类工效学”标委会；军标及各行业（尤其是核电）均有相应标准。概概 论论2.2.1 2.2.1 人的心理现象和行为人的心理现象和行为2.2.2 2.2.2 防止作业疲劳的设计原则防止作业疲劳的设计原则2.1 人的生理、心理特点人的生理、心理特点及其应用及其应用心理过程：心理过程：包括认识

5、过程；情感过程；意志过程。认识过程认识过程：指人在反映客观事物过程中所表现的一系列心理活动。（1 1）感知觉：）感知觉：通过感觉器官认识事物，危险征象若不能及时觉察，就有可能发生事故。（2 2）思维）思维：它是在感知觉基础上产生和发展起来的复杂的心理活动。包括分析、综合、比较、抽象和概括，它揭示事物之间的内在联系和本质。（3)3)记忆：记忆：包括识记，保持和再认(或回忆)三个基本环节。遗忘：识记的材料不能再认或回忆，或错误的再认或回忆。人的心理现象人的心理现象 情感情感过过程程：通过态度体验来反映客观现实与人的需要之间关系的过程。人的需要及其满足程度，决定了情绪（具有一定的冲动性）或情感（较稳

6、定）。人的情绪反应具有两极性，如紧张的或轻松的情绪，积极的或消极的情绪等。人的情绪反应既依赖于认知，又可反作用于认知。意志意志过过程程：根据对客观事物的认识，自觉地确定目标，克服困难，力求加以实现的心理过程。良好的意志品质是完成各种实践活动的重要条件，人的心理现象人的心理现象个性心理个性心理 每个的心理特点，如性格、气质、能力。个性心理特征是相对稳定的，但当人与环境相互作用时，又是可以改变的。性格性格：人的性格导致以较为定型的态度和行为方式去对待和认识周围的事物。表现为粗心、认真、胆怯、果断、马虎、负责等。气质气质：指一个人先天所具有的心理活动的动力特征。表现在人的情感、情绪和行为发生的速度、

7、强度、灵活性和指向性等方面。气质具有相对稳定性，其变化更为缓慢且困难。能力能力：指可使人顺利完成某项活动的心理特征。主要是在后天学习和实践活动中通过个人努力发展起来的。不同的作业内容对人的能力要求也不尽相同。人的心理现象人的心理现象心理状态心理状态注意注意：人的心理活动对一定对象的指向和集中。无意注意：事先既没有预定的目的，如突发事件会引起人的注意。有意注意：有预定的目的的注意。注意的分配（指向不同对象）和转移。不注意：意识水平下降型（不良环境的影响）；意识混乱型（界面不符合人的生理心理习惯）；意识迂迥型（注意过度集中时，注意的转移缓慢）。人的心理现象人的心理现象定势定势：按照一种固定的心理倾

8、向（学习积累而形成）反映客观事物，对思维有影响，也称为思维定势。凭自己的经验和习惯方式去考虑和处理问题。定势有着积极的影响，也可产生消极的影响。心境心境：例如，舒畅、愉快、郁闷、焦虑就是不同的心境。心境好坏影响到人的注意力、认识过程和意志行为；影响到工作效率，易于误判断、误操作，甚至出现事故。习惯习惯：是一种已形成的相对稳定的条件反射。应注意使设计要符合群体工作习惯，不仅可提高工作效率，而且可减少误判断、误操作。态度态度：指个体对人和事所持有的一种具有持久而又一致的心理反应。具有相对稳定性，而且具有一定的社会性。人的心理现象人的心理现象人的行为人的行为人的行为人的行为：泛指人的外观的动作、活动

9、、反应或行动。行为的共同特性和个体差异行为的共同特性和个体差异 目标行为(直接满足需要的行为)和目标导向行为(为了达到目标表现的行为)从众行为:从众心理是一种表现出与群体中多数人一致的现象。捷径行为:为了少消耗能量而又能取得最大效果而采取最短距离的行为，常导致“违章作业”。人还有共同的躲避行为，侧重行为等:激励激励：激发人的动机使其朝向所期望的目标前进的心理活动过程。群体凝聚力：是指群体对其成员的吸引力和群体成员之间的相互吸引力。凝聚力大的群体，成员的向心力大，有较强的归属感、集体意识强、人际关系协调。人人际际关关系系：人们在互相交往和联系中的一种心理关系。它以人的情感为联系纽带的，而需要的满

10、足则是人际关系的基础。作业疲劳作业疲劳作业疲劳作业疲劳 人在工作过程中，逐渐出现不适感，作业能力下降的一种状态。是一种复杂的生理和心理现象和生理保护机制。疲劳时，人的大脑就会提醒人需要适当体息，从而使人处于一种自我保护的功能状态。工作负荷：工作负荷：分为体力负荷和心理负荷两种。体力工作负荷：指单位时间内人体所承受体力工作量的大小，超负荷可导致肌肉疲劳。心理负荷主要包括信息加工负荷和情绪负荷两个方面。心理负荷与各种输入信息负荷、环境因素、社会组织因素以及个人生理心理状况有关，是这些因素综合作用的结果。超负荷可导致精神疲劳。现代人机系统中工作负荷的特点：人的作用主要是监控和作出决策，工作负荷逐渐从

11、体力负荷向心理负荷转移，面临的心理负荷越来越大。精神疲劳精神疲劳 人的身心机能效率的暂时性降低。他取决于此前心理紧张的强度，持续时间。它易受情绪因素的影响：消极的情绪使作业人员更易产生精神疲劳。精神疲劳的原因心理紧张：作业人员长期处于心理紧张状态下，易导致精神疲劳。单调作业：其主要特征是枯燥乏味。表现为人的“心理低负荷”现象。它可使人提前出现精神疲劳。不良的工作环境：不良的物理环境和社会因素可促使精神疲劳的产生。个体因素：个体心理素质差、心理承受力和应变能力较差者易导致精神疲劳。注意力需高度集中的作业，由于个人操作技术不熟练易诱发精神疲劳。作业疲劳作业疲劳有关心理负荷的设计原则有关心理负荷的设

12、计原则 一般设计原则应使工作系统适合于人：应考虑使用者的能力、技巧、经验以及他们对系统的期望。设计方案的确定应注意，工作负荷强度和工作负荷暴露时间。动态的作业分配：让操作者根据实际状态给系统或操作者自己分配任务。预防心理疲劳的设计原则预防心理疲劳的设计原则 一般原则：心理负荷可以用操作者接触工作负荷的强度、持续时间以及强度的时间分布来评价。减少或优化心理负荷的强度。应当注意，一味地降低心理负荷并不是保证人的工作效率的最佳方法，心理负荷低于最佳水平之后，会引起类疲劳态。心理负荷的强度：受任务、感觉、行动、环境、组织等因素的影响。工作负荷的时间分配：通常工作时间与疲劳之间是指数关系。1.3人体尺寸

13、人体尺寸及其运用原则及其运用原则 1.3.1人体尺寸百分位数人体尺寸百分位数1.3.2人体尺寸的运用原则人体尺寸的运用原则1.3.3工作岗位尺寸的设计原则工作岗位尺寸的设计原则 人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则人体尺寸：人体尺寸：示例，图图3 37 7 人体尺寸百分位数：人体尺寸百分位数：P50：第50百分位数，表示“中等”身材。P5：第5百分位数，代表“小”身材。P95：第95百分位数，代表“大”身材。人体尺寸应用时需考虑的因素人体尺寸应用时需考虑的因素 测量值与实际使用值的某些差异(见图图3 31717)：立姿的放松态，使上肢功能前伸长度的变化超过100mm，而眼高等要减小10mm

14、；坐姿的放松态，坐高、眼高减少可达60mm，一般取44m。性别、年龄造成的差异。年代造成的差异：近20年来，世界各国人的身高，平均每10年增加10mm。在使用时，应加以适当的修正。地区性造成的差异。使用者群体的满足度使用者群体的满足度使用者群体使用者群体范围：使用者群体是指工程或产品的全部使用人员。满足度满足度：所设计的工程或产品在尺寸上能适合特定使用者群体中多少人的使用,最常用的是P P5 5和和P P95 95，即满足90或95人的需要。人体尺寸百分位数在产品或工程中的应用原则人体尺寸百分位数在产品或工程中的应用原则包容包容(人)空间空间：应使空间能包容大多数人，并实现指定的功能。这种情况

15、下应取应取P95。其主要矛盾是要求能容得下大身材的人。见图321之尺寸A。被被(人)包容空间包容空间：空间能为大多数人所包容，并实现指定的功能。其主要矛盾是要求小身材的人能包得住这个空间，这时应取应取P5。见图321之尺寸B。人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则可及范围可及范围：人为了执行工作任务，手及脚的可及范围。可及范围应按小身材的人进行设计，即采用采用P P5 5。控制台上的操作系统应设置在P P5 5人手的可及范围之内。垂直面上的手动控制器的最高位置应使P P5 5在直立状态下能够触及，最低位置应使P P9595不弯腰也能触及。最佳作业范围最佳作业范围：对于某些频繁使用的操纵器，希

16、望能在最舒适的状态操作。最佳作业区的设置应按P P5050。可调范围可调范围：一般以P P5050 为基准，向两端扩展到P P5 5和P P9595，使90%的人都能适用(在调节范围内)。使用者群体特征尺寸分级使用者群体特征尺寸分级分析男、女人体测量值可发现，P P9595的女子与P P5050的男子身高相近，而P P5 5男子与P P5050的女子身高相近。根据这一情况，可将男女的身高共分为4个等级，即矮、小、中等、大。男女共用百分位数的选用，见表表3 33737。人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则人体尺寸修正量人体尺寸修正量 静态功能修正量静态功能修正量：着衣修正量着衣修正量：坐姿时

17、的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm，胸厚加10mm，臂膝距加20mm。穿鞋修正量穿鞋修正量：身高、眼高、肩高、肘高加25mm。姿姿态态修正量修正量立姿时的身高眼高等减10mm；坐姿时的坐高、眼高等减44mm；上肢功能前伸长加100mm。与作与作业业相关的修正量相关的修正量：例如，在确定各种操纵器的布置位置时，上肢前伸长为中指尖的位置，因此对不同操作功能应作如下修正：a)按压按钮减12mm；b)“推”和“板拨”开关或推钮，减25mm；c)手三指抓捏，例如，操作旋钮，减50mm；d)手握轴、操纵手柄减100mm。人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则动态功能修正量动态功能修正量：通常是指人的必要的

18、活动间隙和活动空间。每个工作人员的自由活动面积不得小于1.5m2，且自由活动场地宽度不得小于1m；人走动时，头上方留有动态安全裕量(例如，40mm)，左右晃动量两侧各50mm。工作台下面要留出膝和脚的活动空间，腿与工作台下边缘间应留出2030mm。心理修正量：心理修正量：人的心理因素会影响到工作效率及工作质量，在工程及产品设计中应留有合理的间隙余量，对包容空间尺寸及安全技术方面尤其如此。在可能情况下宜适当加大间隙余量。大型建筑的门、过道、安全通道及自由活动空间等，宽敞些能给人以舒展感；人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则 办公桌间的间距除考虑人体尺寸界限外，还应考虑相互干扰因素和心理因素；

19、在人的前方应适当留出空间，以免使人产生“碰壁”感和压抑感；应考虑动态尺寸，并留出一定裕量，以免在动作时产生约束感，如设施的维修空间，除作业必要空间外，适当增大间隙可以提高维修效率；安全设施的安全距离在可能情况下适当加大，可提高安全感，有利于提高工作效率；高空作业的相关设施应充分考虑高空所引起的心理因素，以免因恐惧心理而影响正常的作业，例如加高周围的栏杆(而不仅仅是略高于人的质心高)；某些情况下还应考虑必要的纯从审美心理出发的造型修正量。人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则功能尺寸的确定功能尺寸的确定 功能尺寸的设定功能尺寸的设定：功能尺寸可分为两类：最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正

20、量 最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量确确定定尺尺寸寸类类型型：分析是属于包容或被包容、可及范围、最佳范围、可调范围、使用者群体范围等(或所属的产品类型)，解决结构尺寸的属性定位问题。确定百分位数确定百分位数：一般通用结构采用P P5 5，P P9595。对于安全防护结构采用P P1 1、P P9999。在某些情况下从经济性出发也可采用P P1010、P P9090，但应注意不会导致“大身材人”和小身材人”的过份不适。人体尺寸及其运用原则（六）人体尺寸及其运用原则（六）人体模板的应用人体模板的应用：模板应用示例见图图334。工作岗位尺寸的设计原则工作岗位尺寸的设计原则 工作

21、岗位的类型及尺寸：根据作业时人体的作业姿势，工作岗位分为三种类型：坐姿工作岗，见图图3-353-35。立姿工作岗位，见图图3-36。坐立姿交替工作岗位，见图图3-37。人体尺寸及其运用原则人体尺寸及其运用原则第二篇第二篇人机界面设计人机界面设计 2.1 视觉显示系统设计视觉显示系统设计 2.2 听觉和报警系统设计听觉和报警系统设计 2.3 操作系统设计操作系统设计 2.4 显示控制系统设计显示控制系统设计 2.1 视觉显示系统设计视觉显示系统设计 2.4.1 视觉和视觉机能视觉和视觉机能 2.4.2 视觉信号视觉信号 2.4.3 视觉显示设计视觉显示设计 2.4.4 作业的视觉工效作业的视觉工

22、效视觉和视觉机能（一）视觉和视觉机能（一）视觉视觉人们80%以上的信息是通过视觉系统获得的。视觉适应视觉适应：人眼的感受性随环境光亮度的变化过程。暗适应：人由明亮转入黑暗时，起初视觉感受性很低，经历约30分钟后，趋于稳定。明适应：人从黑暗转入光亮时，视觉感受性迅速下降，经历1分钟后，完成明适应。视觉特征视觉特征：眼睛沿水平方向扫视比沿垂直方向要快、不易疲劳、幅度宽。视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。当眼睛偏离视中心时，人眼对左上象限的观察最优，依次为右上象限、左下象限，而右下象限最差。人从远处看颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。当两种颜色相配在一起时，

23、则易辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字、蓝底白字、白底黑字等。视线视线几种常用的典型视线如图4-5所示，其特征及应用见表4-2。视野视野：头部和眼睛在规定的条件下，人眼可觉察到的水平面与垂直面内所有的空间范围。直接视野：当头部和双眼静止不动时的视野。眼动视野：头部保持在固定的位置，眼睛为了注视目标而移动时的视野。观察视野：身体保持在固定的位置，头部与眼睛转动注视目标时的视野。色觉视野：人眼对不同颜色的视野。也分直接、眼动、观察视野。视角与视距视角与视距(见图4-14)视角:视角是眼到被观察对象两端的角。最小视角：能看清被观察对象的最小视角为1。人正确识别物体的视角约为1015。视觉和视觉机能视觉

24、和视觉机能视觉和视觉机能视觉和视觉机能视距：视距在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过760mm时，细节看不清。视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，而且视距与工作的精确程度密切相关。是否能正确识别观察对象的决定条件是视角。视力视力(视敏度)视力是指眼睛辨认物体的能力，是表征人眼对物体细部识别能力的一个生理尺度。国际眼科学会的规定，应用兰道尔环(白底黑环)的视力表来测量，规定在5m的视距上能够判别1的开口时，为视力1.0(见图4-15)。一般用字母“E”的开口方向检查视力。视觉信号视觉信号视觉信号的感知视觉信号的感知 视觉信号的基本要求视觉信号的基本要求：放置在人们视野内。

25、与背景相比有合适的视亮度和颜色反差。图形符号应简单、明晰、合乎逻辑，便于理解和释义明确。信号的感知和要求信号的感知和要求：信号感知程度的三个层次。觉察：操作者仅仅是发现了信号的存在。与信号的布置和视觉环境有关。识别：操作者辨别出所觉察的信号，这是把所觉察到的信号从其它信号中进行区别或辨认的过程。信号应视认度好，并运用编码技术，使之易于区别。解释(或译码)：操作者理解了所识别信号的内容和意义。译码是恢复信息原来意义的过程。视区划分视区划分信号与操作者之间的位置关系信号与操作者之间的位置关系视区的划分：在头部静止、眼睛正常活动状态下（即眼动视野），可分为三个视区：良好视区(A)；有效视区(B)；条

26、件视区(C)。如图4-21所示。视觉信号的布置：应尽可能布置在A区，当信号较多时，则依次由A区向B区甚至C区扩展。见表4-6。信号的对比度和视信号的对比度和视(认认)度度(可见度可见度)信号(目标)的亮度对比度；配色对比度：明度与明度、色相与色相、纯度与纯度的比较。配色视认度：使底色上的图形色更易辨认。以明度差别对视认度的影响最大。见表表4 47 7和表表4 48 8。信号的视(认)度：视认度与视角、对比度及背景亮度三个参数都有关系，当这三个变量之一有较明显的变化，视认度就有相应变化。视觉信号视觉信号视觉信号的编码视觉信号的编码 颜色编码颜色编码：用色调、明度和饱和度作代码。约能辨认9种颜色。

27、形形状状编编码码：利用几何形状特征作代码。例如信号(灯)的形状设计，用“”指示方向等 位置编码位置编码：以显示器布置的位置作代码。文字编码文字编码：利用数字、字母和文字作代码。亮度编码亮度编码：以信号的亮度作代码。以2种为佳，不超过4种。闪闪光光编码编码：以光的闪烁速度变化作为代码。闪光频率不宜超过5种，一般以2种为佳。闪光编码主要用于报警系统，有时也用于表示速度快慢。大小和方位编码大小和方位编码：大小编码：以信号所占有的面积大小作代码。以小于3种为佳。线长编码：按线段(信号)的长短作代码。以小于3种为佳。方向角编码：以物体(或信号)的倾斜方向作代码。一般不多于12种角度。复合（复合（多维）编

28、码）编码：两种以上刺激属性相结合编码。视觉信号视觉信号视觉显示器的显示设计视觉显示器的显示设计视觉显示器分类视觉显示器分类模拟显示器：用标定在刻度上的指针来显示信息。数字显示器：直接用数字形式(非连续值)来显示信息。状态显示器：如指示开、关状态的信号灯。它表达的信息简明、扼要、稳定、易于感知；屏幕显示器：用屏幕显现由计算机驱动的图像。具有综合显示多种信息的独特优点。视觉显示器的设计原则视觉显示器的设计原则显示器的基本要求能见性：即显示的目标易被觉察；清晰性：即显示的目标不易被混淆；可懂性：即显示的目标意义明确，易被迅速理解。功能集成式显示器功能集成式显示器特点：一般的显示器仅显示一种功能参数，

29、功能集成式显示则可综合显示多个功能参数，甚至将相关的控制器也集成于一体。适用于需同时读取和作出反应的参数，或功能相关的参数。类型：若干功能参数同时显示；若干功能参数按需、分时显示。常见功能集成形式：多指针集成；指针与数字显示集成；多功能集成式仪表，如图433所示。视觉显示器的显示设计视觉显示器的显示设计显示器的选用显示器的选用设计师的任务设计师的任务：显示器的设计制造均已专业化。设计师的主要任务是选用显示器。特殊功能的显示器，设计师提出要求，向专业厂定制。根据不同的任务选用显示器根据不同的任务选用显示器：感知显示信号的任务类型：读取数据；检查数据；监视数据。各种显示器对任务的适用性，见表表4-

30、214-21。视觉显示器的显示设计视觉显示器的显示设计视觉显示器的显示设计视觉显示器的显示设计几种显示形式选用的考虑几种显示形式选用的考虑：模拟显示与数字显示的功能比较：见表表4-224-22。为同时发挥数字与模拟两种显示器的优点，可以设计成混合式或集成式显示器。数字显示仪表的显示速度、灵敏度、精度高；数字显示清晰、醒目、便于远距离视读，无插补误差；能输出代码，可供打印和计算机联机应用；可以通过数一模转换装置输出模拟量。仪表屏来说，大量数字的罗列，还不如模拟显示那样清晰和便于操作者掌握系统全面情况。数字式不能完全取代模拟式，因模拟式可作连续的倾向性显示，并具有抗干扰和稳定性能较好等优点。字符和

31、图形符号设计字符和图形符号设计文字符号设计文字符号设计文字符号的视觉效果取决于字符的尺寸、照度水平、字符与背景之间的对比度、字符形体的易读性。字符的视觉识别要素：以字高所对应的视角值来度量。推荐：=1822；汉字：20。字体设计与选用：字体基本要求：字符的形状应简明易认，并采用人们熟悉的形式，以免误读或延长判断时间。对字体的基本要求是：采用大写字母；采用正体字；不得采用草体、艺术体；字体笔划应粗细一致，汉字应使用粗黑体字。易混淆的字符：如B、R与8；G与C；0(数字)与O、Q、D；Z与2；3、5、8与S；8、6与3、9；I与1(数字)等，这些字如处理不当，极易混淆。选用标准化的字体。图形符号图

32、形符号以图形或图象为主要特征的、表达一定事物或概念。图形符号的作用及意义：不受文化知识和语言差异限制的全球性的视觉语言。产品技术文件用和设备用图形符号通用的工程语言。交通标志用符号使交通运行井然有序。标志用公共信息图形符号等，创造良好的社会秩序。安全标志用符号可敏捷地传递醒目的安全警语。常用的图形符号包括：a)产品技术文件用图形符号。b)设备用图形符号。c)标志用图形符号，主要包括：公共信息标志用符号；安全标志用符号；交通标志用符号；包装储运标志符号。字符和图形符号设计字符和图形符号设计作业的视觉工效作业的视觉工效信号因素对视觉效果的影响信号因素对视觉效果的影响信号的呈现形式：信息的编码和信号

33、的编组。信号的可读性、清晰性；对比度。信号的传递速度：复杂的“信息加工”(思考、计算、分析、考虑、判断、选择等)之后才能作出反应的工作，信息传递效率较低；需运用记忆搜索的工作，传递效率较低。尽可能采用简明、直观和符合习惯的表达方式。显示面的空间方位-入射角：入射角不大于40，见图图4-674-67。减小入射角的措施：显示器表面的角度可调；台式仪器的前部底面有支脚，可使面板略为后仰；当面板横向尺寸比较大时(如模拟屏)，可将面板做成弧形、折线形。视错觉（视错觉（形象错觉、色彩错觉）影响视觉效果）影响视觉效果视觉生理因素对视觉效果的影响视觉生理因素对视觉效果的影响识别时间与识别速度识别时间：将信号(

34、物体)辨认清楚所需的最短时间，识别时间的倒数称为识别速度。识别速度随照度的增加、对比度的增加和视角的增大而加大。视觉损伤：粉尘、飞溅物、热气流、烟雾、化学物质等的伤害。强光或有害光（紫外线）会造成对眼的伤害；低照度或低质量的光环境、眩光、照度剧烈而频繁变化都可引起视觉机能的降低。视觉疲劳：长时间近距离工作和精细作业；照度分布不均匀；频繁的适应亮度不同的表面；光照不足的环境都会引起眼睛局部疲劳（眼痛、头痛、视力下降）。作业的视觉工效作业的视觉工效 振动、噪声与视觉效果振动、噪声与视觉效果显示器、操作者受到持续的振动或峰值振动，会影响操作者对显示信号的视认度。噪声：会形成视力模糊和视力下降。微微气

35、气候候环环境境与与视视觉觉效效果果：微气候环境（气温、湿度、风速、热辐射）中，温度是主要因素，温度偏低会分散人的注意力，温度过高易使人疲劳。环境色与视觉效果环境色与视觉效果：有正作用和负作用。改改善善恶恶劣劣环环境境中中的的信信号号设设计计：恶劣环境易引起人烦燥、疲劳、分心，影响人的视力和判断分析能力。对恶劣环境中的信号设计，宜加大文字、符号的高度，线条的粗度和配色对比度。对振动环境还应：提高面板和显示器的结构刚度和安装刚度，以减少抖动。作业的视觉工效作业的视觉工效2.2 2.2 听觉和听觉和报警系统设计报警系统设计 2.6 1 听觉信号系统听觉信号系统 2.6.2 人人机系统中的通信系统机系

36、统中的通信系统 2.6.3报警系统设计报警系统设计人人机系统中的通信系统机系统中的通信系统人人机系统中的通信系统机系统中的通信系统人机系统中的信息传递系统：在人机系统中的信息传递系统有三个：机机之间的信息传递：自动控制系统。人机之间的信息传递：显示控制系统，其中包括 a)机人的信息传递：显示系统；b)人机的信息传递：控制系统。人人之间的信息传递：通信系统。在上述三个系统中，自动控制系统纯属技术工程范畴，而人机界面系统和通信系统中则既有技术方面的问题，也有人机工程方面的问题。人人机系统中的通信系统机系统中的通信系统通信系统特点：通信系统是一种特殊的“机”，一般“机”的功能和目标是完成生产任务，而

37、通信系统是专供人使用的，专为人服务的。人机工程准则占有至关重要的位置：所传递的信息如，不能或不易为人准确感知，这个通信系统就是无效的。现代通信系统对人机系统的重要性是人机系统的“神经网络”。通信系统的水平是系统活力的重要标志：良好的通信系统将提高人机系统的运行质量和效率。在现代涌现了诸如人机语音通信、数据通信和多媒体通信等新兴的通信手段及相应的通信网络，引起人机界面和人人界面的深刻变化。需适时引入全新的通信手段。人机界面的信息系统类型人机界面的信息系统类型 听觉信号系统：提供音响信息。主要用于监控系统的报警、提供吸引操作员的注意力、并不受操作员位置或注意方位限制的信息。语言通信系统语言通信系统

38、 电话系统：除公用电话系统外，还有：a)专用直通电话系统：独立于公用电话系统，只用于传送异常和事故报告等。b)集群移动通信系统：由多个部门或单位共用一组动态分配无线频道的移运通信系统。广播系统：用在系统任何工况下，通知信息或寻找厂内人员，广播系统也常与应急声系统结合使用，但应急系统有优先权。人人机系统中的通信系统机系统中的通信系统 非语言通信系统非语言通信系统：文本通信系统：将文本文件，传递给收信者。闭路电视系统：用以连续监督影响系统安全运行的部位和紧急工况。电话传真系统：为紧急状态下传送系统状态和运行建议，传真系统应与应急响应设施连接。计算机数据通信系统：通过计算机网络传送数据(数字和字符)

39、，例如电子信箱。多媒体通信系统多媒体通信系统：是多媒体信息技术、计算机技术与通信技术的交互作用和集成。能实现不受时间、地点约束、任何人与任何人之间进行文字、数据、静态或动态的图形或图像、声音等多媒体信息传递的系统。这过程中包括，通过计算机将各种类型的多媒体信息数字化地再现、储存、传送和处理，并通过通信网进行传输。人人机系统中的通信系统机系统中的通信系统企业通信系统常见人机工程问题 缺乏严密的系统设计和设备的集成化：仅视为辅助环节 通信方式选用不当：对各种现代通信方式缺全面分析、对比；对需求缺乏分析，设计方案未作深入、认真的论证，致使：通信网规划设计不合理；新通信方式未能充分发挥作用；信息类型选

40、用不当；通信终端配置不当。异常运行时设备与线路容量不足，通信优先权机制不完善，“热线”不足或太多等。通信人机界面设计考虑不周。某些场合由于噪声导致通信失效：未测量现场噪声状况，通信设施置于高噪声区。缺乏严密的企业通信规范：如无标准的规范用语 缺乏或进行不认真的通信培训：形成误用和滥用。概述（四）概述（四）听觉信号系统听觉信号系统听听觉觉系系统统特特点点：是人获得外部世界信息的又一个重要通道。听觉通道具有反应速度快，方向性不强、受纳信息范围广泛、易于引起人的随意注意，以及不受照明条件限制等特点。听觉信号是由声音的音调、频率和间隔所传达的信息。听觉信号的缺点：它可能干扰语言通信；当用于报警时，不能

41、指出故障的性质和提供行动指导；对复杂信息模式的短时记忆保持时间较短；信道容量低于视觉等。声音的度量 声压级(单位：dB)：人对声音大小的感觉，人耳的听觉对高频声较敏感。声强(单位：W/m)：某个声源在单位时间内辐射出的声能称为声功率。用W表示。听觉信号系统听觉信号系统 听觉信号的感知听觉信号的感知声音的感知：感知是人体对信息的感受、传递、加工，以至形成整体认识的过程。觉察条件：主要影响因素是相对于环境噪声的声压水平。另外，频率变化的速度(分级或连续的)，频谱，瞬时特性，循环和持续时间等也很重要。识别条件：识别的基础是对觉察的综合判断，主要因素是：相对于噪声的声压级；相对于噪声信号的频谱；振幅和

42、/或频率按某些特定模式的变化；声源位置和现场的声学特性。解释条件：主要取决于在工作范围内的监听职责，通常受训练程度和经验的制约。对听觉信号的要求对听觉信号的要求清晰可听性：信号必须清晰可听，超过掩蔽阈。频率：听觉信号频率应在2005000Hz之间。最佳的频率范围是5003000Hz之间。信号强度：应调制成使信号清楚明白，并引起人的注意。信号强度应高于环境噪声10dB(A)，不应引起耳朵不舒适或产生“回响”；信号的强度应不超过90dB(A)。可分辨性：声级、频率特性和瞬时分布是影响听觉信号的三个声学参数。在信号接收区内，至少有两个声学参数与环境噪声相比有显著区别。含义明确性：信号的意义应该是明确

43、的和单一的。报警用听觉信号必须不同于日常的信号。移动性的听觉信号的运动，应不致影响对其的识别和理解。听觉信号系统听觉信号系统听觉信号系统听觉信号系统听听觉觉信信号号编编码码：用不同的听觉刺激来表达不同的涵义。音音质质编编码码：它以不同听觉显示器(例如，蜂鸣器、铃、汽笛、哨子、钟和作为语言显示装置的扬声器)所发出的声音的区别，来表示不同的涵义。音音频频编编码码：以音频高低进行编码。在2005000Hz内进行编码，人耳最多能辨别47种频率编码。分为离散频率编码（代码间应被此留有宽的间隙），频率变换编码（如采用扫频或使声音在23个音调之间交变。）。声声脉脉冲冲编编码码：以信号的脉冲宽度、脉冲形状、时

44、间模式和总持续时间的变化等的差别进行编码。以持续时间编码，最多可有23种编码。声声响响编编码码：以声音的强度进行编码，人耳最多能辨别45种声响编码。不提倡用声强编码。方向编码方向编码：根据声音信号的方向进行编码。听觉显示器听觉显示器：利用声音、向人传递信息的装置。听觉显示器的适用场合听觉显示器的适用场合：视觉通道负荷过重；使用视觉受到限制(如照明水平或观察位置)的场合。需迅速作出反应、及时处理，并立即采取行动的信号；显示某种连续变化而不需要短时存贮的信息。听觉显示器设计原则 听觉刺激所代表的意义，一般应与人们习惯或自然的联系相一致。例如高频、低频声音应分别同“高速”与“低速”、“向上”与“向下

45、”等意义相联系。采用声音的强度、频率、持续时间等作信息代码时，应避免使用极端值，数目不超过使用者的辨别能力。信号强度应高于背景噪声，要保持足够的信噪比，以防声音掩蔽效应带来的不利影响。听觉信号系统听觉信号系统听觉信号系统听觉信号系统 尽量使用间歇或可变的声音信号，使对声音信号的听觉适应减至最小。不同声音信号尽量分时呈现，其时间间隔不宜短于1秒。对必须同量呈现的信号，可采取将声源的空间位置分离，或按其系统的重要程度提供显示的不同优先权。显示复杂的信息时，可采用两级信号，第一级是注意信号，第二级为精确指示信号。对不同场合使用的听觉信号，尽可能标准化。听觉显示器及其选用听觉显示器及其选用：听觉信号特

46、别适用于告警显示。常用声音听觉显示器：如蜂鸣器，铃，汽笛，报警器（高强度，声调富有上升和下降的变化）。语音听觉显示器：，出现故障时，语音报警会用语言报告故障的地点、位置、性质，甚至还可告知消除故障的方法，语音报警系统一般与计算机监控系统相连。应用通信系统应用通信系统语语言言通通信信系系统统：由信文、讲话人、语言传递系统和受话人等部分组成。信文(传递的信息)：信文所含的信息量及构成信文的语词将影响到接收信文的可懂度。使用标准词表和术语，可提高语言通信的安全性、和改善不良条件下的通信绩效。设计词表宜遵循以下规则：a)将关键词夹在前后文有关的短语或句子中。b)使用通信人员熟悉的词汇。c)使用的总词表

47、尽可能小。d)为了容易区分，选用长词。e)避免使用包含混合音的词。讲话人：语言可懂度与讲话人的语音或发音特征有关。说话声音较大，说话时停顿时间较少，讲话的基频有着比较多的变化，效果好。应用通信系统应用通信系统 语言告警一般采用女性话音为好，男性话音次之，人工合成话音最差。通过对讲话人的选拔和训练，可提高语言可懂度。语言传递系统：从讲话人到听话人之间传递语言信号的媒质和/或电声系统。它由传声器（话筒），放大、传递和接收装置，扬声器或耳机组成。受话人：噪声条件下收听信文，收听人应具备：具有正常的听力；应经受过收听各种通信的训练；应能相当持久地经受紧张的情境；当存在几个相互冲突的刺激物时，能把注意力

48、集中到一种刺激物上。噪声环境下工作位置上的语言通信：为保证讲话人与收听人之间能进行语言通信，就必须按正常嗓音和提高了的嗓音，定出极限通信距离。如图图5-135-13所示。人机语音通信系统人机语音通信系统 人-机语音通信的意义与展望 在监控系统中：声控技术可为减轻或重新分配人的工作负荷提供了一种新的可能性；对收听者可不受头部位置和时间地点的限制，甚至在行走中也可进行信息的自动检索、咨询和实施对机器或安全系统的遥控。数据库的检索：对庞大的数据库进行检索和查询时，运用语音识别技术，可把人工查阅变为口呼自动查阅，甚至通过电话用语言查阅。文字处理：例如，应用语音自动识别技术，使手写文稿和手工打印文本变成

49、自动听写机操作；运用语音合成技术，将存储的语音或文字资料转化为语音回放，甚至自动翻译成另一种语言的语音回放或进行文字显示。展望：通过“语音识别-机器翻译-语音合成”，实现两种语言之间的直接国际通信。应用通信系统应用通信系统应用通信系统应用通信系统人机语音通信的局限性：人的语音通道是单通道，不可能在同一时间既听又说，难于同时处理多条语音信息；如有其它声音信号或噪声干扰，所传递的语音信息就可能被识别器误解。语音交流需花费一定时间，不适用于处理需作出快速反应的信息。人的语言表达方式具有随机性，需设计标准的对话语言，供语音识别器使用。在多人一起工作的场所，某一人机对话，将使其他人的工作任务产生干扰。应

50、用通信系统应用通信系统实现人-机语音通信的途径：由语音合成(语言生成)和语音识别，构成“人-机通信系统”。借助电话网即可实现远距人-机通信。语音合成：使以其它方式表示或存储的信息，能转换为语音，由计算机单向向人输出口语。已有多种专用芯片或插件板，可供选用。语音识别：语音识别的研究目标是让机器“听懂”人类口述的语言。它可将口述语言转换为书面文字或对口述语言中的要求和询问，作出正确的响应；还可进行说话人识别和语种识别（语言识别）。已有许多实用软件，可供选用。非非语语言通信言通信通过视觉通道接受信息，是无声的，主要是指以文字、符号、图形为基础的一种通信方式。包括书面通信、计算机通信系统，闭路电视系统