《安全人机工程教学》-第3章  人的生理和心理

2025/11/7第三章

人的生理和心理及生物力学特性第一节人的生理特性第二节人的心理特性第三节人体生物力学特性2025/11/7图3-1

人-机-环系统2025/11/7第一节人的生理特性

一、人的感知特性二、人的视觉及其特性三、听觉、触觉和嗅觉四、人的反应时间五、人体活动过程的生理变化与适应2025/11/7【思考】人的感官系统有哪些？人的感觉按感觉器官分8种:通过眼，耳，鼻，舌、肤五个器官产生的感觉称为“五感”，此外还有运动感，平衡感、内脏感觉等2025/11/7一、人的感知特性1、人的感觉

感觉：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映，是感官受到光、声、气味、温度、硬度等物理化学刺激而得到的主观经验。有机体对客观世界的认识从感觉开始，感觉是知觉、思维、情感等复杂心理现象的基础。知觉：人脑对直接作用于感受器官的客观事物的整体反应。2025/11/72025/11/7感知反应过程：人们通常把感觉和知觉总起来称为“感知”。人的感知反应过程是：通过各种感官(感受器)接受外部信息(刺激)，经过神经中枢进行分析、判断并作出决定，再下达给运动器官(执行器)，改变被操纵对象的状态。

2025/11/7（1）感受性感觉阈限2、感觉的基本特性感受性是指有机体对适宜刺激的感觉能力。感觉阈限是指刚好能引起某种感觉的刺激值。感觉阈限越低，感觉越敏锐；刺激超过一定强度(最大阈值)时，刺激不仅无效，还会引起不适或痛觉，甚至产生损伤。2025/11/72025/11/7（2）感官与刺激关系实验表明：人类获取信息分布比例，视觉占83%；听觉占11%；嗅觉占3.5%；触觉占1.5%；味觉占1%。

一种感官只能接受一种刺激，如眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。如果同时使用视觉和听觉，感觉印象保持的时间较长。2025/11/7（3）感觉的相互作用感官对刺激的感受能力受其他刺激的干扰而降低，这一特性叫感觉的相互作用。如果同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽视其它，如两个强度相同的听觉信息，则对要听的那个信息的辨别能力将下降50%，并且只能辨别最先输入的或是强度较大的信息。（4）适应感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。例如“入兰芝之室而不闻其香"。2025/11/73、知觉的基本特征

人的知觉一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉与社会知觉等，它们有如下共同特征：（1）知觉的整体性（2）知觉的理解性（3）知觉的恒常性（4）知觉的选择性2025/11/7

（1）知觉的整体性：

知觉对象一般由许多部分组成，各部分有不同的属性与特征。人们由于有一定的知识经验，加上某些思维习惯，总是把对象感知为一个统一的整体，而不是把对象的各部分感知为孤立的东西。2025/11/7（2）知觉的理解性

人们往往根据自己过去获得的知识和经验去理解和感知现实的对象。2025/11/7（3）知觉的恒常性

当知觉的客观条件在一定范围内改变时，知觉印象仍然保持相对的稳定性。如当一扇门在人的面前打开时，人总是知觉门是长方形的。2025/11/7（4）知觉的选择性

人总是有选择地把少数刺激作为知觉对象，对它们的知觉格外清晰，并把它们组成一整体，而对同时起作用的其余刺激的反映则模糊笼统。知觉的这种特性称为知觉的选择性。被选出的形成清晰知觉的事物称为知觉对象，而其它事物与背景，会因为知觉的选择性而相互变动。2025/11/7二、人的视觉及其特性1、人眼的构造光线→角膜→瞳孔→晶状体（折射光线）→玻璃体（支撑、固定眼球）→视网膜（形成物像）→视神经（传导视觉信息）→大脑视觉中枢（形成视觉）。眼、视觉传入神经、大脑皮层视区等三部分2025/11/72025/11/72、人的视觉功能和特征

1）视角

视角是由瞳孔中心到被观察物体两端所张开的角度。观察物体时，从物体两端（上、下或左、右）引出的光线在人眼光心处所成的夹角。物体的尺寸越小，离观察者越远，则视角越小。在一般照明条件下，正常人眼能辨别5m远处两点间的最小距离，其相应的视角为1°，能够分辨的最小物体的视角即为最小视角。2025/11/7视角与观察距离及被观察物体的两端点间的直线距离有如下关系：式中：α—视角；D—被观察物体两端点间的直线距离；L—眼睛至被观察物体间的距离。2025/11/7视敏度即视力，是能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力，是表征人眼对物体细部识别能力的一个生理尺度，以最小视角的倒数表示：视力=1/最小视角检查人眼视力的标准规定，最小视角为1时，视力等于1.0，此时视力为正常。2）视敏度2025/11/7【思考】环卫工人的衣服是什么颜色？为什么？视敏度影响因素：亮、对比度、背景与物体的运动等。橙色明视度高，仅次于红色，非常醒目。晚上的时候，灯光照射到环卫工人身上，衣服的的荧光粉会使衣服反光，与夜晚环境形成鲜明的对比，让司机更容易看清楚，保障环卫工人的安全。在工业安全用色中，橙色即是警戒色，交通管理、消防、环卫、城管、道路抢险、公路维护等需要从事野外活动及夜间作业人员都采用的是这种材质的衣服。2025/11/73）视野范围

人眼能观察到的范围，一般以角度表示。静视野：在头部固定、眼球静止不动的状态下自然可见

的范围；动视野：在头部固定，眼球自由转动能看到的空间范围；水平面内的视野：双眼视区界限为标准视线每侧94°~104°。垂直面内的视野：最大视区为标准线以上50°和标准视线以下70°。2025/11/7人的水平视野和垂直视野2025/11/7人的不同颜色的视野2025/11/74）视距是指人在控制系统中正常的观察距离。观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对于调动速度和准确性都不利，一般应根据观察物体的大小和形状在380～760mm之间，以580mm为最佳距离。2025/11/72025/11/75）暗适应和亮适应暗适应：是指人从光亮处进入黑暗处时，需要经过一定时间（约30min）以后才能逐渐看清被视物，这种视觉感受性逐渐提高的过程叫暗适应。明适应：是指人从暗处进入亮处时，需要经过一定时间（约1min）以后才能看清视物的适应过程。2025/11/72025/11/7有多少同学在关灯之后还在玩手机？2025/11/7知道这么做的危害吗？由明亮环境到黑暗环境，会引起眼睛的调节系统负担加剧，进一步还会导致近视加深。在昏暗的光线下用眼，会造成瞳孔长时间散大，堵塞眼内液体循环流通，很容易导致青光眼的发生，甚至导致永久失明。2025/11/76）对比感度当物体与背景有一定的对比度时，人眼才能看清物体形状。这种对比可以用颜色，也可以用亮度。人眼刚刚能辨别到物体时，背景与物体之间的最小亮度差称为临界亮度差。临界亮度差与背景亮度之比称为临界对比。临界对比的倒数称为对比感度。其关系式如下：Sc=1/Cp式中Cp——临界对比；Sc———对比感度。

在理想情况下视力好的人，其临界对比约为0.01，也就是其对比感度达到100。2025/11/77）视错觉就是当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知，是指观察者在客观因素干扰下或者自身的心理因素支配下，对图形产生的与客观事实不相符的错误的感觉。主要的视错觉有长度错觉、对比错觉、位移错觉、运动错觉等。2025/11/72025/11/7这张图片中有多少个白点？2025/11/72025/11/72025/11/78）视觉运动规律运动快慢：水平比垂直快运动顺序：左到右，从上至下，顺时针进行估计准确性：水平方向比垂直方向准确优先顺序：左上、右上、左下、右下接受性：直线轮廓比曲线轮廓更易于接受协调性：双眼的运动总是协调的、同步的颜色辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字2025/11/7视觉实验安排：2025/11/7三、听觉、触觉和嗅觉听觉是仅次于视觉的重要感觉通道，听觉的刺激是声波，声波是声源在介质中向周围传播的振动波。声波的传播传播速度虽传播介质的特性而变化。人耳能感受的声波频率范围是20～20000Hz。2025/11/7声波作用于听觉器官，使其感受细胞兴奋并引起听神经的冲动传入信息，经各级听觉中枢分析后引起的震生感。声源→耳廓（收集声波）→外耳道(传导声波）→鼓膜（将声波转换成振动）→耳蜗（将振动转换成神经冲动）→听神经（传递冲动）→大脑听觉中枢（形成听觉）。1、人耳构造和听觉特征2025/11/7听觉特征1）声音的物理度量声压：声压级：常用声压的相对值—声压级来表示，单位dB。其数学表达式为：式中：p—声压（pa）；p0——参考基准声压（2×10-5pa）。声压是由于声波的存在而引起的压力增值。单位为Pa。声波在空气中传播时形成压缩和稀疏交替变化，所以压力增值是正负交替的。但通常讲的声压是取均方根值，叫有效声压。2025/11/7声强：声强级:在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的平均声能，称为声强，用I表示，单位为W/m2。常用可听声的声强变化范围为10-12～102W/m2。为了计量方便，常用声强的相对值—声强级来表示，单位dB。其数学表达式为：

LI=10lg(I/I0)式中：LI—声压级(dB)；I—声强（W/m2）；I0—基准声强，为10-12W/m2。2025/11/72）声音的主观度量响度:响度级:响度是人耳判别声音由轻到响的强度等级概念，它不仅取决于声音的强度，还与频率及波形有关。用N表示，单位为“宋”（sone）。一个1000HZ的纯音在绝对阈限以上40dB的响度定义为1宋。其它声音听起来比这一声音大几倍，就说该声音的响度为几“宋”。响度级建立在两个声音主观比较的基础上，选择1000Hz的纯音作基准音，若某一噪声听起来与该纯音一样响，则该噪声的响度级在数值上就等于这个纯音的声压级（dB）。响度级用LN表示，单位是"方"。如某噪声听起来与声压级为80dB，频率为1000Hz的纯音一样响，则该噪声的响度级就是80方。响度级与响度间的关系：2025/11/73）听阈听阈是指人在某频率下，刚好听到该声音的最小声级的分贝数;痛阀是指刚刚使人耳感受到痛觉的声压。听阈和痛阀与频率和声压有关。低于听阈的声音不能产生听觉。人耳的可听范围就是听阈与痛阈之间的所有声音。声波刺激作用的时间对听觉阈值有重要的影响，一般识别声音所需的最短持续时间为20～50ms。2025/11/7

听觉绝对阈值引起声音感觉的最小可听声级。

1000~4000Hz最灵敏听觉差别阈值人耳对声音的某一特性（强度、频率）的最小可觉差别2025/11/7辨别阈限是指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。辨别阈限与声音的频率和强度都有关系。人耳对频率的感觉最灵敏，能感觉出频率微小的变化，而对强度的感觉不如对频率的感觉灵敏。二者都是在低频、低强度时，辨别阈限较高。另外，在频率500HZ以上的声频及声强辨别阈限大体上趋于一个常数。4）听觉的辨别阈限2025/11/75）辨别方向和距离根据声音到达两耳的强度和时间先后可以判断声源的方向。如声源在右侧时，距左耳稍远，声波到达左耳所需时间就稍长。另外，由于头部的屏蔽作用及距离之差会使两耳感受到声强的差别。如果声源在听者的上下方或前后方，就较难确定其方位。这时通过转动头部，可判断其方位。判断声源的距离主要依靠声压和主观经验。2025/11/76）听觉的掩蔽多种声音时，人耳只能听到最强的声音，而较弱的声音就听不到，一个声音被其它声音的干扰而发生听觉困难，只有提高该声音的强度才能产生听觉的现象称声音的掩蔽。被掩蔽声音的听阈提高的现象，称掩蔽效应。作业时，噪声对正常作业的监视声及语言的掩蔽，不仅使听阈提高，加速耳疲劳，而且影响语言的清晰度，直接影响作业人员间信息的交换，可能导致事故。2025/11/72、皮肤感觉（触觉）肤觉是指皮肤受到物理或化学刺激所产生的触觉、温觉、冷觉和痛觉等皮肤感觉的总称。2025/11/72025/11/73、嗅觉嗅觉是由嗅神经系统和鼻三叉神经系统两感觉系统共同作用。嗅觉感受器位于鼻腔顶部，叫做嗅粘膜，这里的嗅细胞受到某些挥发性物质的刺激就会产生神经冲动，冲动沿嗅神经传入大脑皮层而引起嗅觉。2025/11/7本体感觉耳前庭系统保持身体的姿势及平衡运动觉系统感受四肢和身体不同部分的相对位置4、本体觉2025/11/71）平衡觉由于人体位置重力方向发生的变化刺激前庭感受器而产生的感觉，又称静觉。前庭器官位于人的内耳，包括椭圆囊、球囊和3个半规管。其与小脑、视觉和内脏器官均密切联系，主要表现为重新分配身体肌肉紧张度、保持身体自动平衡，会使人看见物体发生位移的现象，可以产生恶心、呕吐等现象，如晕船或晕车等。2025/11/7运动觉简称动觉，它是反映身体各部分的运动和位置状态的感觉。它在人的感知、言语、思维过程中，在各种动作技能（包括生产操作、体操、舞蹈等）的形成和运用中，都起着极其重要的作用。2）运动觉2025/11/7四、人的反应时间1、定义

人从接收外界刺激到做出反应的时间，叫作反应时间。它由知觉时间（tα）和动作时间（tg）两部分构成，即：2025/11/72、影响反应时间的影响因素随感觉通道不同而不同与运动器官有关与刺激性质有关随执行器官不同而不同与刺激数目的关系与颜色的配合有关与年龄有关与训练有关

2025/11/72025/11/72025/11/72025/11/73、减少反应时间的途径1、合理的选择感知类型

比较各类感觉的反应时间，发现听觉的反应时间最短，约0.1～0.2s，其次是触觉和视觉。所以在设计各类机器时，应根据操纵控制情况，合理选择感觉通道，尽量选用反应时间短通道去控制和调节机器。2、适合人的生理心理要求，按人机学原则设计机器。机器的外观造型和操纵机构是否适宜人的操作要求，以及操作者的生物力学特性等，都是直接影响动作时间的重要因素。3、作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度，应通过训练来提高人的反应速度。2025/11/7五、人体活动过程的生理变化与适应1、人体活动时机体的调节与适应1）神经系统

神经元又称神经原或神经细胞，是构成神经系统结构和功能的基本单位。神经元是具有长突起的细胞，它由细胞体和细胞突起构成。2025/11/7神经系统是机体内对生理功能活动的调节起主导作用的系统，主要由神经组织组成，分为中枢神经系统和周围神经系统两大部分。中枢神经系统又包括脑和脊髓，周围神经系统包括脑神经和脊神经。2025/11/72）血管系统

作业人员的心率、血压、血液成分和血液再分配等心血管方面指标在作业开始前后会发生适应性变化。2025/11/72025/11/73）呼吸系统静态作业时呼吸浅而慢，疲劳时呼吸变浅且快。作业时呼吸次数随体力劳动强度加大而增加，重劳动可达30～40次／min，极大强度劳动可达60次／min。肺通气量由安静时的6～80L／min增至极重体力劳动时的40～80L／min，或者更高。劳动停止后，呼吸节奏和肺通气量会逐渐减少直至恢复到安静状态。2025/11/74）体温调节人体的体温并不是恒定不变的，人脑、心脏及腹内器官的温度较为稳定，称为核心温度。稳定的核心温度是正常生理活动的保证。人休息时，直肠温度为37.5C，体力劳动及其后的一段时间内，体温有所上升，重劳动时直肠温度可达38～38.5C，极重劳动时可达39C。体温的升高以利于全身各器官系统活动的进行，但不宜超过1C；反之，人体不能适应，劳动不能持久。2025/11/72、脑力劳动时机体的调节与适应脑力劳动需要充足的氧，脑的需氧量占全身需氧量的20%。大脑只能依靠糖的有氧分解来提供能量，但脑细胞中存在的糖原甚微，只够活动几分钟。因而大脑需要更多的血液源源不断地供应氧气。供氧不足会引起严重的后果，缺氧3～4min会引起脑细胞的不可修复的损伤，缺氧15min，比较敏感的人可能昏迷。2025/11/7脑的机能区:脑是高级神经活动的中枢，大脑皮层能综合身体各部位手机来的信息，通过识别、记忆、判断，并发出指令。3、人体信息处理系统2025/11/73、人体信息处理系统1）信息处理能力的界限对于相继接收到的各种信息，大脑皮质并非全部都能进行正确的处理，即处理能力有一定的限度。当然，如果能给以充分的时间，人类就能够处理较多的信息而不发生错误。但是，如果信息在时间上是短暂的，内容是复杂的，则不能完全处理。2）影响人的信息处理能力的因素(1）人的神经活动规律(2)动机与积极性（3）学习与训练；（4）疲劳（5）个体差异（6）年龄、性别、经验、季节等（7）人的信息传递效率（8）大脑所处的意识水平2025/11/74、人体节律周期和昼夜周期

科学家发现，每个人从出生之日起，直至生命终止，都存在着以23日，28日、和33日为期的体力、情绪和智力按正弦函数周期变化的规律，并用正弦曲线绘制出每个人的生物节周期图形。2025/11/7正半周期是高潮期，这时人的心情舒畅，精力充沛，工作效率高；负半周期为低潮，这时人的心情不佳，容易疲劳健忘，工作效率低。正弦曲线与横轴交点这一日称为“临界”，临界点前后各1日称为“临界期”。在临界点或临界期，体力、情绪和智力不稳定，容易生事故。2025/11/7计算通式为：X=365×A士B十C

式中:A预测年份与出生年份之差，周岁；B本年生日到预测日的总天数，如未到生日用“”，已过生日用“＋”；C从出生以后到计算日的总闰年数，即C=A/4得到的整数；X从出生到计算日生活的总天数。人体节律的计算方法：2025/11/7例题：某人1955年6月1日出生，要了解他1986年8月25日3个周期所处的位置。先求出他的生活总天数X：X=365×(19861955)十30十31十25十(19861955)/4=11315十86十8=11409(d)体力周期：11409/23=496..1(d)情绪周期：11409/28=407..13(d)智力周期：11409/33=345..24(d)2025/11/7第二节人的心理特性

一、心理学概述二、心理特点与安全三、颜色对心理的作用四、声音对心理的作用2025/11/7一、心理学概述劳动者在从事作业活动的过程中，始终伴随着多种复杂的心理活动，这些心理活动是信息的收集、传送、加工、储存、执行和反馈的过程。它包括了作业者的感知、记忆、想象思维、注意、情感、意志等心理过程，并融进了作业者的个性心理特征。人在劳动过程中的心理状态会影响安全吗？2025/11/72025/11/7

心理学是研究心理学过程发生、发展的规律性，研究个性心理形成和发展的过程，研究心理过程和个性心理相互关系的科学。

认识过程：如感觉、知觉、记忆、注意、思维、想象

心理过程特性

情感过程：如情绪与情感意志过程：如意志

个性心理特征：如需要、动机、兴趣、能力、气质、性格、世界观心理特性2025/11/7二、心理特征与安全1.情绪和情感情绪是与人的生理需要满足与否相联系的心理活动。情感是与人的社会性需要满足与相联系的心理活动。在实际工作中，表现出来的有如下几种不安全情绪：急躁情绪：人的情绪状况发展到引起人体意识范围变狭窄，判断力降低，失去理智和自制力。心血活动受抑制等情绪水平失调呈病态时，极易导致发生不安全行为。2025/11/72025/11/7烦躁情绪：表现沉闷，不愉快，精神不集中，心猿意马，严重时自身器官往往不能很协调，更谈不上与外界条件协调一致。2025/11/72.性格性格是指一个人在个体生活过程中形成的，对现实稳固的态度及与之相适应的习惯了的行为方式。性格与安全生产有着密切的联系，在其他条件相同的情况下，冷静型性格的人比急躁型格的人安全性强。对工作马虎的人容易出现失误。在实践中，不少人因鲁莽、高傲、懒惰、分自信等不良性格、促成了不安全行为而导致伤亡事故。2025/11/7性格是十分复杂的心理构成物，它由不同的性格特征组成。（1）性格的态度特征人对现实的态度体系的个别特点，如对待社会、集体、他人的态度。（2）性格的理智特征感知方面、记忆方面、想象方面、思维方面（3）

性格的情绪特征人在情绪活动时在强度、特定性、持续性和稳定心境等方面表现出来的性格特征。2025/11/7性格类型1）按心理机能：理智型、情绪型、意志型2）按倾向性：内倾型、外倾型3）按独立顺从程度：独立型、顺从型4）按竞争性：优越型、自卑型5）按社会形式：理论型、经济型、审美型、社会型、权利型、宗教型2025/11/7（4）

性格的意志特征指人对自己行为的自觉调节方式和水平方面的性格特征，可分为：行为目的明确程度行为自觉控制水平长期工作中表现特征紧急情况下的特征2025/11/7

指人们成功地完成某种活动所必需的个性心理特征。能力可以分为一般能力和特殊能力，比如观察力、记忆力、注意力、思维力、语言的感知、理解力、表达力和想象力等。制约因素有：素质、环境、教育、和实践活动。因此，安全教育和培训以及特殊工种的培训就是工人自身素质的基础上，通过教育达到所要求的作业能力，以确保安全生产。3.能力2025/11/7能力的个体差异与安全

a.人的能力与岗位职责要求相匹配

b.发现和挖掘职工潜能

c.通过培训提高人的能力

d.团队合作时，人事安排应注意人员能力的相互弥补

2025/11/74.气质胆汁质的人情绪产生速度快，表现明显、急躁，不善于控制自己的情绪和行动；行动精力盛，动作迅猛；外倾。气质是指个体心理活动的稳定的动力特征。分为胆汁质、多血质、黏液质、抑郁质。2025/11/7多血质的人情绪产生速度快，表现明显，但不稳定，易转变；活泼好动，好与人交际，外倾。2025/11/7黏液质的人情绪产生速度慢，也表现不明显，情绪的转变也较慢，易于控制自己的情绪化；动作平稳，安静，内倾。2025/11/7抑郁质的人情绪产生速度快，易敏感，表现抑郁、情绪转变慢，活动精力不强，比较孤僻，内倾。2025/11/7不同气质的人各适合什么工作？多血质：心理咨询师、导游、推销员、节目主持人、演讲者、外事接待人员、演员、市场调查员、监督员等等。胆汁质：管理工作、外交工作、驾驶员、运动员、冒险家、新闻记者、演员、军人、公安干警、记者、UI设计师、实业家、企业中外勤工作、业务员、营销员等外向型的职业。粘液质：外科医生、法官、管理人员、出纳员、会计、播音员、话务员、调解员、教师、人力人事管理主管等。抑郁质适合的职业：校对、打字、排版、检察员、雕刻工作、刺绣工作、保管员、机要秘书、艺术工作者、哲学家、科学家等。2025/11/75.意志意志是人自觉的确定目的，并根据目的调节支配自身的行动，克服困难，去实现预定目的心理过程。意志品质有积极的，也有消极的。积极的品质表现为自觉性、果断性、自制和坚定性；消极的品质表现为盲目性、冲动性、脆弱性。加强意志品质的培养对搞好安全产极为必要。2025/11/76.注意力是心理活动对一定对象的指向和集中。分三种：无意注意：事先没有预定目的，也不需要作意志努力有