二、人的生理特性

　　(一)人的感覺與感覺器官

　　1，視覺

　　1)常見的幾種視覺現象

　　①暗適應與明適應能力。人眼對光亮度變化的順應性，稱為適應，適應有明適應和暗適應兩種。暗適應是指人從光亮處進入黑暗處，開始時一切都看不見，需要經過一定時間以后才能逐漸看清被視物的輪廓。暗適應的過渡時間較長，約需要30min才能完全適應。

　　明適應是指人從暗處進入亮處時，能夠看清視物的適應過程，這個過渡時間很短，約需1min，明適應過程即趨于完成。

　　人在明暗急劇變化的環境中工作，會因受適應性的限制，使視力出現短暫的下降，若頻繁地出現這種情況，會產生視覺疲勞，并容易引起事故發生。為此，在需要頻繁改變光亮度的場所，應采用緩和照明，避免光亮度的急劇變化。

　　①眩光。當人的視野中有極強的亮度對比時，由光源直射或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的強烈光線，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，使暗適應破壞，產生視覺后像;降低視網膜上的照度;減弱觀察物體與背景的對比度;觀察物體時產生模糊感覺等，這些都將影響操作者的正常作業。

　　3)視錯覺。人在觀察物體時，由于視網膜受到光線的刺激，光線不僅使神經系統產生反應，而且會在橫向產生擴大范圍的影響，使得視覺印象與物體的實際大小、形狀存在差異，這種現象稱為視錯覺。視錯覺是普遍存在的現象，其主要類型有形狀錯覺、色彩錯覺及物體運動錯覺等。其中常見的形狀錯覺有長短錯覺、方向錯覺、對比錯覺、大小錯覺、遠近錯覺及透視錯覺等。色彩錯覺有對比錯覺、大小錯覺、溫度錯覺、距離錯覺及疲勞錯覺等。

　　在工程設計時，為使設計達到預期的效果，應考慮視錯覺的影響。

　　(二)視覺損傷與視覺疲勞

　　①視覺損傷。在生產過程中，除切屑顆粒、火花、飛沫、熱氣流、煙霧、化學物質等有形物質會造成對眼的傷害之外，強光或有害光也會造成對眼的傷害。

　　眼睛能承受的可見光的最大亮度值約為106cd/m2。如越過此值，人眼視網膜就會受到損傷。300m以下的短波紫外線可引起紫外線眼炎。紫外線照射4～5h后眼睛便會充血，l0～12h后會使眼睛劇痛而不能睜眼，這一般是暫時性癥狀，大多可以治愈。常受紅外線照射可引起白內障。直視高亮度光源<如激光、太陽光等，會引起黃斑燒傷，有可能造成無法恢復的視力減退。低照度或低質量的光環境，會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能的降低。

　　②視覺疲勞。長期從事近距離工作和精細作業的工作者，由于長時間看近物或細小物體，睫狀肌必須持續地收縮以增加晶狀體的白度。這將引起視覺疲勞，甚至導致睫狀肌萎縮，使其調節能力降低。

　　長期在劣質光照環境下工作，會引起眼睛局部疲勞和全身性疲勞。全身性疲勞表現為疲倦、食欲下降、肩上肌肉僵硬發麻等自律神經失調癥狀;眼部疲勞表現為眼痛、頭痛、視力下降等癥狀。此外，作為眼睛調節筋的睫狀肌的疲勞，還可能形成近視。

　　3)視覺的運動規律

　　人們在觀察物體時，視線的移動對看清和看準物體有一定規律。掌握這些規律，有利于在工程設計中滿足人機工程學的設計要求。

　　①眼睛的水平運動比垂直運動快，即先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西。所以，一般機器的外形常設計成橫向長方形。

　　②視線運動的順序習慣于從左到右，從上到下，順時針進行。

　　③對物體尺寸和比例的估計，水平方向比垂直方向準確、迅速，且不易疲勞。

　　④當眼睛偏離視中心時，在偏離距離相同的情況下，觀察率優先的順序是左上、右上、左下、右下。

　　⑤在視線突然轉移的過程中，約有3%的視覺能看清目標，其余97%的視覺都是不真實的，所以在工作時，不應有突然轉移視線的要求，否則會降低視覺的準確性。如需要人的視線突然轉動時，也應要求慢一些才能引起視覺注意。為此，應給出一定標志，如利用箭頭或顏色預先引起人的注意，以便把視線轉移放慢。或者采用有節奏的結構。

　　⑥對于運動的目標，只有當角速度大于l’/s～2’/s時，且雙眼的焦點同時集中在同一個目標上，才能鑒別出其運動狀態。

　　⑦人眼看一個目標要得到視覺印象，最短的注視時間為0.07～0.3s，這里與照明的亮度有關。人眼視覺的暫停時間平均需要0.17s。

　　2.聽覺

　　聽覺的功能有分辨聲音的高低和強弱，還可以判斷環境中聲源的方向和遠近。

　　1)聽覺特性

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

　　聽覺的絕對閾限包括頻率閾限、聲壓閾限和聲強閾限。聲強是指在垂直于聲波傳播方向上，單位時間內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、聲強為10-12w/m2的為聽閾。低于這些值的聲音不能產生聽覺。

　　(2)聽覺的辨別閾限。人耳具有區分不同頻率和不同強度聲音的能力。辨別閾限是指聽覺系統能分辨出兩個聲音的最小差異。辨別閾限與聲音的頻率和強度都有關系。入耳對頻率的感覺最靈敏，常常能感覺出頻率微小的變化，而對強度的感覺次之，不如對頻率的感覺靈敏。不過二者都是在低頻、低強度時，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，根據聲音到達兩耳的強度和時間先后之差可以判斷聲源的方向。例如，聲源在右側時，距左耳稍遠，聲波到達左耳所需時間就稍長。聲源與兩耳間的距離每相差1cm，傳播時間就相差0.029ms。這個時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使兩耳感受到聲強的差別，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，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。這時通過轉達頭部，以獲得較明顯的時差及聲強差，加之頭部轉過的角度可判斷其方位，在危險情況下，除了聽到警戒聲之外，如能識別出聲源的方向，往往會避免事故的發生。判斷聲源的距離主要依靠聲壓和主觀經驗。一般在自由空間，距離每增加一倍，聲壓級將減少6dB(A)。

　　2)聽覺的掩蔽

　　當幾種聲強不同的聲音傳到人耳時，只能聽到最強的聲音，而較弱的聲音就聽不到了，即弱聲被掩蓋了。一個聲音被其他聲音的干擾而聽覺發生困難，只有提高該聲音的強度才能產生聽覺，這種現象稱為聽覺的掩蔽。被掩蔽聲音的聽閾提高的現象，稱為掩蔽效應。

　　人的感覺反應人們在操縱機械或觀察識別事物時，從開始操縱、觀察、識別到采取動作，存在一個感知時間過程，即存在一段反應時間。

　　1)反應時間

　　反應時間是指人從機器或外界獲得信息，經過大腦加工分析發出指令到運動器官開始執行動作所需的時間。反應時間是從包括感覺反應時間(從信息開始刺激到感覺器官有感覺所用時間)到開始動作所用時間(信息加工、決策、發令開始執行所用時間)的總和。

　　由于人的生理心理因素的限制，人對刺激的反應速度是有限的。一般條件下，反應時間約為0.1～0.5s。對于復雜的選擇性反應時間達l～3s，要進行復雜判斷和認識的反應時間平均達3～5s，具體的帶有判別的反應時間t可用下式求得：

　　t=klog2(n+1) (1—10)

　　式中，k為常數;n為等概率出現的選擇對象數;(n十1)是考慮判明是否出現刺激。為了保證安全作業，一方面在機器設計中，應使操縱速度低于人的反應速度。另一方面應設法提高人的反應速度。

　　2)減少反應時間的途徑

　　—般來說，機器設備的情況、信息的強弱和信息狀況等外界條件是影響反映時間的重要因素;而機器的外觀造型和操縱機構是否適宜于人的操作要求，以及操作者的生物力學特性等，則是直接影響動作時間的重要因素。

　　(1)合理地選擇感知類型。比較各類感覺的反應時間，發現聽覺和知覺反應時間最短，約0.1～0.2s，其次是觸覺和視覺。所以在設計各類機器時，應根據操縱控制情況，合理選擇感覺通道，盡量選用反應時間短的通道去控制和調節機器。

　　(2)適應人的生理心理要求，按人機工程學原則設計機器。

　　(3)操作者操作技術的熟練程度直接影響反應速度，應通過訓練來提高入的反應速度。

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