人体感知与运动特征.ppt

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　　人因工程(三)

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　　标题：第3章人体感知与运动特征

　　3.1 人在系统中的功能 3.2 视觉机能及其特征 3.3 听觉机能及其特征 3.4 其他感觉机能及其特征 3.5 神经系统机能及其特征 3.6 人的信息处理系统

　　主要内容

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　　标题： 3.1 人在系统中的功能

　　正文： 3.1.1 人是系统中的重要“环节”

　　把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动系统，如右图所示。

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　　正文： 3.1.2 人的感知与反应机能 1. 反射弧反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形式。反射活动的全部结构组成反射弧;反射弧具有五个基本环节，即感受器传入神经元中间神经元传出神经元效应器，如图3-2(a)所示。 2. 信息链人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信息链，见图3-2(b)。

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　　图3-2 反射弧及信息链

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　　正文： 3.1.3 感觉通道与信息的协调人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道、听觉通道和触觉通道。不同感觉通道的适用场合如下表所示：

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　　正文： 3.2.1 视觉刺激视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为380~780nm。

　　标题： 3.2 视觉机能及其特征

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　　正文：色彩分辨测试：How well do you see color? 4条色带，每条有22个色块，第一个和最后一个是固定的，中间20个色块可以拖动，按照渐变的原则把他们归位，错得越多，得分越高。 http://www.xrite.com/custom_page.aspx?PageID=77

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　　正文： 3.2.2 视觉系统

　　视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的，如右图所示。

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　　正文：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类似，见下图。视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们是接受信息的主要细胞。

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　　正文： 1. 视角与视力视角：确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度。 α=2arctg(D/2L) α—视角; D—被看物体上两端点的直线距离; L—眼睛到被看物体的距离; 视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。视力=1/能够分辨的最小物体的视角

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　　小数：0.1, 0.12, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0 对数：4.0, 4.1 , 4.2 , 4.3, 4.4 , 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3 换算公式：L=5+lgV。 L：对数视力; V：小数视力对数视力表是我国缪天荣教授创造的。比较合理的增加了0.1～0.2之间的视标，所以，视力检查的结果更加科学、准确。

　　小数(1.0版)与对数(5.0版)视力表对照表：

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　　正文： 2. 视野与视距视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。分水平视野(单视野/双视野)和垂直视野，见图3-6。视距：指人在操作系统中正常的观察距离，几种工作视距推荐值参阅表3-2。 3. 中央视觉和周围视觉中央视觉—视维细胞(感色能力强、能清晰分辨物体)。周围视觉—视杆细胞(观察空间范围和正在运动的物体)。

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　　图3-6 人的水平视野和垂直视野

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　　正文： 4. 双眼视觉和立体视觉。双眼视物时，具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成立体视觉。 5. 色觉和色视野。如下图所示。

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　　正文： 6. 暗适应和明适应。暗适应与明适应曲线如下图所示。

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　　正文：视觉特征：疲劳程度：水平优于垂直。视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。观察情况的优先性：左上—右上—左下—右下。视区内的仪表布置必须考虑这一点。设计依据：以双眼视野为设计依据。接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白; 颜色相配时的易辨认顺序：据上述特征，适用视觉的原则参阅表3-2。

　　测试

　　黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字

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　　人机工程

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　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

　　正文：主要内容：听觉刺激及其适用场合听觉系统听觉的物理特征

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　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

　　正文： 3.3.1 听觉刺激及其适用场合听觉是仅次于视觉的重要感觉。听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范围：20~20000HZ。听觉通道适用的场合传递比较简单简短的信息传递要求立即作出快速响应的信息作业情况要求操作者不断走动的场合所处环境不适合使用视觉通道的场合虽适合视觉传递，但视觉通道已过载的场合 … …

　　反应时运动时实验

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　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

　　正文： 3.3.2 听觉系统起主要作用的部位：内耳耳蜗; 起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见下图。

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　　标题：补充知识：声强单位

　　1)声强的单位是 W/m2，即声波的能流密度，即在单位时间内，通过与传播方向相垂直的单位面积上的声波能量。人可听见的最小声音强度(1000HZ)约为： Imin=10-12 W/m2 人可忍受的最大声音强度(1000HZ)约为： Imin=1 W/m2 因此人们耳朵可听得到的最大声音与最小声音的强度比约1012的范围。2)声强级的单位：分贝 β(dB)=10lg(I/Imin) 3)声强测量：

　　不同分贝水准声音示例

　　噪声测量实验

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　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

　　课堂测试实验

　　3.3.3 听觉的物理特性

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　　正文： 1. 动态范围听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强 / 正好能听见的声强。 (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Imin。如右图。 (2)痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。 (1)与(2)都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。

　　(3)听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区，如右图所示。

　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

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　　其他占位符： 27

　　正文： 2 .频率响应(感受性) 人耳能听闻的频率比为： fmin / fmax=1:1000; 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，如右图所示; 听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。

　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

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　　老年人听阈曲线

　　正常人听阈曲线

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　　正文： 3. 方向敏感度(双耳效应)

　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

　　(2)由于头部的阻挡效应，造成声音频谱的改变。

　　(1)时差：?t=声源到两耳的时间差。人耳可觉察到的声信号入射的最小偏角为3°。

　　原因?

　　人右耳对各种不同频率纯音进行单耳听闻的方向敏感度如右图所示。

　　人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力是不一样的

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　　其他占位符： 30

　　正文： 4. 掩蔽效应掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。(换句话说：就是指环境中的一种声音使得耳朵对另一种声音的敏感度降低的现象。) 残余掩蔽(听觉残留)：掩蔽声去掉以后，掩蔽效应并不立即消除的现象。

　　标题： 3.3 听觉机能及其特征

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　　标题： 3.4 其他感觉机能及其特征

　　正文： 3.4.1 肤觉肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界刺激，形成多种感觉。 1. 触觉，见图3-13和图3-14。 2. 温度觉 3. 痛觉 3.4.2 本体感觉本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受身体和四肢所在位置的信息。

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　　其他占位符： 32

　　标题：图3-13

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　　其他占位符： 33

　　标题：图3-14

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　　标题： 3.5 神经系统机能及其特征

　　正文： 3.5.1 神经系统中枢神经系统，包括脑和脊髓。周围神经系统，中枢神经以外全部神经的总称，见右图。

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　　正文： 3.5.2 大脑皮质功能定位 1. 躯体感觉区，见下图(a); 2. 躯体运动区，见下图(b); 3. 其他功能区。

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　　正文： 3.6.1 人的信号处理系统模型人在人机系统中特定操作活动中的作用，可类比为一种信息传递和处理过程，如下图所示。

　　感觉输入

　　信号处理系统

　　反应输出

　　标题： 3.6 人的信息处理系统

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　　正文： 3.6.2 信息计量信息：对数据加工后所得的结果。信息知识内容信息可以严格定量，信息量用bit为基本单位。定义： H=log22n。其中：H—信息量 n—某信号中所含的二进制码的个数用概率定义：若出现“0”的概率不是1/2，而是P，出现“1”的概率是1-P，则该信息量可由下式计算： H=-Plog2P-(1-P)log2(1-P); 注：当P=1/2时，恰好H=-log2(1/2)=log22

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　　正文：若信号源S中有n个相互独立的不同信号，某个信号j出现的概率为Pj,且Pj之和为1，j信号应出现nPj次，则所有信号的平均信息量为： H=(-nP1log2P1-nP2log2P2-…-nPnlog2Pn)/n =-∑Pjlog2Pj (j=1…n) 显然，当Pj=1/n时,H达到最大， Hmax=∑(1/n)*log2n=log2n 当n=2时,即与一位二进制编码表达的最大信息量一致： H=log221=log22 Hmax=log22

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　　正文：人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。 1.信息传输速度： C=H/T 其中： C—信息传输速率; H—传输的信息量; T—传输的时间人的感觉通道的信息传输速率见右图。

　　3.6.3 感觉的信息处理

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　　正文： 2.采样采样间隔取决于刺激的频率。若刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由此可见，采样频率降低，则采样周期延长。 3.编码辨认工作—数码、字母、斜线搜索定位—颜色、数码、形状计数工作—数码、颜色、形状比较或验证—各方法几乎没有区别编码方式的优劣参阅表3-3。

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　　正文： 3.6.4 中枢信息处理记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为三种形式： 1. 感觉信息储存 2. 短时记忆 3. 长时记忆，记忆曲线见右图。

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