第三章工业活动中人的感知觉特性及应用

第三章工业活动中人的感知觉特性及应用

人体的感知觉系统，是人体接受外界刺激，经传入神经和神经中枢产生感觉的机构。人的感觉按人

的器官分类共有7种，通过眼、耳、鼻、舌、肤五个器官产生的感觉称为“五感”，此外丕有运动感、

平衡感等。感知觉的一般特点：

第一节感觉和知觉特征

一、基本概念

1.感觉

感觉是人脑对直接作用感觉器官的客观事物的个别属性的反映。人的感觉器官接受庆、外环境的刺

激，并将其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感觉中枢，便产生了感觉。

人们对任何事物的认识都是从感觉开始的。感觉是人们了解外部世界的主要渠道，也是一切复杂心

理活动的基础和前提。人的感觉包括视觉、听觉、味觉、嗅觉、肤觉、运动觉、本体觉等，人体的这些

感觉既能够接收外部环境的信息，又能感知身体所处的状杰。

感觉是一种最简单而又最基本的心理过程，在人的各种活动过程中起着极其重要的作用。人除了通

过感觉分辨客观事物的个别属性和感知人体自身各个部位的状况外，其他高级的相对复:杂的心理活动。

如思维、情绪、意志等都是以感觉为基础而产生的。因此感觉是人们认识外部物质世界和了解自身状态

的开端。

二、感觉的基本特征

1.感觉的适宜刺激

外部环境中有许多物质的能量形式，人体的各种感觉器官都有各自的对某一种能量形式的最

敏感。这种能够引起感觉器官有效反应的刺激称为该感觉器官的适宜刺激；如眼的适宜刺激是可见光，

而耳的适宜刺激则为一定频率范围的声波，表3T列出了人体各主要感觉器官的适宜刺激及其识别外界

的特征。

表3-1列出了人体各主要感觉器官的适宜刺激及其识别外界的特征

感觉类感觉器官适宜刺激刺激起源识别外界的特征作用

刑

可见光外部色彩、明暗、形状、大鉴别

眼

视觉小、位置、远近、运动

七fS

耳i定频率范围的声波外部声音的强弱和高低，声报警，联络

听觉

源的方向和位置等

鼻腔顶部嗅细胞挥发的和飞散的物质外部香气、臭气、辣气等挥报警，鉴别

嗅觉发物的性质

舌面上的味蕾被睡液溶解的物质接触表面甜、酸、苦、咸、辣等鉴别

味觉

皮肤感皮肤及皮下组织物理和化学物质对皮肤直接和间接触觉、痛觉、温度觉和报警

觉的作用接触压力等

深部感机体神经和关节物质对机体的作用外部和内部撞击、重力和姿势等调整

觉

平衡感半规管运动刺激和位置变化内部和外部放置运动、直线运动和调整

觉摆动等

2.刺激阈

2第三章工业活动中人的感知觉特性及应用_________________________

人通过感觉器官接收外界的信号刺激，这一刺激可能被人感觉到，也可能没有被人感觉到C当这

个刺激的强度较小时，尽管在物理上可以测到感觉器官对刺激的某种反应，然而人却并没有感觉到。当

刺激强度逐渐增加达到某一界限值时，人便通过感觉器官获得了感觉。这种使人从没有到获得感觉的刺

激强度的界限值，称为“刺激阈刺激阈是产生感觉的刺激下限，但是，当刺激强度达到人不能承时，

刺激不但无效，而且还会引起相应感觉器官的损伤。这种刺激强度的上限称为刺激极限，也称“痛阈”。

表3-2是人体主要感觉的感觉阈值

感觉最低限最高限

视觉(2.2~5.7)X10-17J(2.2~5.7)X10-8J

听觉lX10-12J/m21X10-2J/m2

触压觉2.6X10-9J

振动觉2.5XI。.4mm

嗅觉2X10-7kg/m3

温度觉6.28X10-9kg*

味觉

角加速度

直线加速度0.784m/s249~78m/s2

3.适应

感觉器官持续刺激一段时间后，在刺激恒定不变的情况下，感觉会逐渐减小以致消失，这种现象

称为适应。除痛觉外，适应现象几乎在所有感觉中都存在，但适应的表征和持续的时间是不同的，例味

觉和触觉适应分别约需30秒和2秒。

4.相互作用

在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，

由此使感受性发生变化的现象称为感觉的相互作用。例如：人在同时输入视觉信息时，往往只倾向于注

意其中一个而忽略另一个；如果同时输入两个相等强度的听觉信息，对其中一个信息的辨别能力将降低

50%；当视觉信息与听觉信息同时输入时，听觉信息对视觉信息的干扰较大，视觉信息对听觉信息的干

扰较小。此外，味觉、嗅觉、平衡觉等都会受其它感觉刺激的影响而发生不同程度的变化。

5对比

同一感受器官接受两种完全不同但属同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象称为

对比。感觉的对比分为同时对比和继时对比两种。几种刺激物同时作用于同一感受器时产生的对比称为

同时对比，例如：同样一个灰色的图形，在白色的背景上看起来显得颜色深一些，在黑色背景上则显得

颜色浅一些，这是无彩色对比。而灰色图形放在红色背景上墨色；放在绿色背景上则呈红色；这种图形

放在彩色背景上而产生向背景的补色方向变化的现象叫色彩对比。

几个刺激物先后作用于同一感受器时，将产生继时对比现象。例如，吃了糖以后接着吃带有酸味的

食品，会觉得更酸。又如，左手放在冷水里，右手放在热水里，过一会儿以后，再同时将两手放在温水

里，则左手感到热，右手会感到冷，这就是上面所提到的绝对对比现象。

6.余觉

刺激取消以后，感觉可以存在一段极短时间，这种现象叫“余觉”。例如，我们观看亮着白炽灯

一会儿后闭卜眼睛就会发现灯级在空中游动,这就是由发光灯丝留下的余觉.

三、知觉及其基本特性

1.知觉

知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。人脑中产生的具体事物

的印象总是由各种感觉综合而成的，没有反映个别属性的知觉，也就不可能有反映事物整体的感觉。所

以，知觉是在感觉的基础上产生的。感觉到的事物个别属性越丰富越精确，对事物的知觉也就越完整越

正确。

1.知觉的基本特性

a.整体性

b.选择性

c.理解性

d.恒常性

e.错觉

四、视觉的功能及特征

在人的整个认知世界中，大约有80%的信息是通过视觉系统来获得的。光照射于物体再反射

入人的眼睛，在视网膜上成像，形成人对物体的视觉。

视觉的适宜刺激是光，人眼可以感觉到的光波波长大约是380um〜780Hm,波长小于380H

m的紫外线或大于780Um的红外线都不能引起人的光感觉。

人体视觉获取信息的比例

□获取信息比例

I.视觉过程

人的眼睛，外形呈近似圆球形，位于眼眶内后端由视神经直接连于间脑，如图2—8所示，在眼

球之正前方外露的透明部分，称为角膜、外界光线通过它进入眼球。

2.视觉功能

视觉的功能是视觉器官对客观事物识别能力的总称；它包括视角、视力、视野、对比感度和视觉适

应等

（1）、视角

视角是被看目标物的两点光线投入眼球时的夹角，如图2—10所示，视角a与观察距离L和被看目

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标物上两点之间的直发距离D有关，可用下式表示：

a的单位。）

a=2arctgD

2LL的单位（mm）

D的单位（mm）

2.视觉功能

眼睛能分辨被看目标物最近两点的视角，称为临界视角。按标准规定，人站在离视力检查表5m远处

观看表中第十行“E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视力正常，此时的临界视角=1。若视力下降，

则临界视视角值增大。在工业设计中，视角是确定设计对象尺寸大小的依据。

图2-10视角

（2）、视力

视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，即：

视力=1/临界视角

视力与年龄有关，以20岁平均视力为100,则40岁人约为90,60岁人约为74。因此，考虑照明时,

对20岁人的照明条件为10（）,则对40岁人应为140,60岁人应为200。

通常看静止物体的视力等于看运动物体的视力，年龄越大看运动视标的视力下降越大。

辨认物体形状的视力为中心视力。因为在视网膜的中央部位分布着视锥细胞较多。

（3）、视野

一般视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能察觉到的空间范围，通常以角度表示。在水平面内最

大固定双眼视野为180°,扩大的视野为190°,在标准视线左右各10°〜20°视野内可以辨别字。在

标准视线左右各5°〜30°视野内可以辨别字母，在标准视线右30°〜60°范围是颜色视野，人最敏锐

的视力是在标准视线两侧各10的视野内。

在垂直面内，标准视线为水平视线，最大固定视野为115°,标准视线上方55°,下方60,扩大的

视野为150°,站立时的自然视线低于水平线10°,坐着时自然视线代于水平视线15°；人在很低松驰

的状态中，站着和坐着时的自然视线偏离标准视线分别是30°和38°。因此，人在轻松的时刻观看展

览时，展示物内的位置在低于标准视线30°的区域里。

操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对

工作效率产生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择正行员，车、船驾驶员时，必须检查其正常视野

范围。各方面视野都缩小10'以内者称为工业盲。

色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围，如图所示，白色的视野最大，其次黄、蓝、红、绿

等。

（4）、视距

视距是人在工作过程中正常的观察距离。观察各种显示装置时，视距过远或过近都有会影响认

读速度和准确性。应避免在移动视线过程中进行观察，表3-7为推荐采用的不同工作要求的视距值。

视距离（眼至固定视野

任务要求聊视觉对象）单直径单位：备注

位：cmcm

最精细的安装最小部件完全坐着，部分地依病视觉辅助

12〜2520〜40

工作（表、电子元件）手段（小型放大钱、显微镜）

安装收音机、电

精细工作25〜3540〜60坐着或站着

视机

在印刷机、钻井

中等粗活50以下至80坐或站

机床旁工作

粗活包装、粗磨50〜15030〜250多为站着

远看黑板、开汽车150以上250…坐或站

（5）、视觉适应

视觉适应是人眼随视觉环境中光景的变化而感受性发生变化的过程，有暗适应和明适应两种。

四、视觉的功能及特征

人眼对各种光谱成分有不同的感受性，在明视条件下，人眼最敏感的波长是555uir.,在暗视条件

下，人眼最敏感的波长是507um。

光适应是指当人由暗环境转入明亮的环境时，眼睛感受性降低的过程。只适应大约需要1分钟，光

适应过程中视杆细胞失去感觉作用而视网膜上的600〜800万个视锥细细胞感受强光的刺激，使视觉阈

限由很低提高到正常水平，这一过程称为明适应，在过程开始时，瞳孔缩小，使进入眼中的光通量送减

少，同时转入工作状态的视锥细胞迅速增加，由于视锥细胞对强光的感受反映快，因此，整个过程大约

需要1分钟左右。

根据视觉的明暗适应特征，要求在设计工作面照明时，需使其亮度均匀而且不产生阴影，否则，眼

睛的频繁明暗调节，不仅会增加眼睛的疲劳，而且会引起错误操作。

3.视觉特征

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人要看清物体，习惯于从左到右，从上到下，顺时针进行，而且水平方向优于垂直方向，对水平方

向的尺寸和比例的估计要比垂直方向更为准确，迅速和省劲。

在偏离视中心时，在相同偏离条件下，观察的优先次序是左上、右上、左下、右下象限。

双眼观察时，两眼同步协调动作；获得视觉印象的最短时间为0.07〜0.3秒，平均0.17秒；对运动

目标，仅在运动速度大于1〜2分/秒时才能签别。

眼睛对于表面与轮廓比形体更为注意；直线轮廓比曲线轮廓更易于接受；

观察人时，视线集中于眼，其次为嘴，耳和轮廓。

阅读时眼睛作单挛运动，一行文字约分3—7个视点，跳跃移动阅读，一视点约250亳秒，移动约10

亳米。

视觉的这些特点对于产晶界面设计和作业任务的安排是十分重要的。

五、听觉机能及其特征

听觉是人类获得外界信息的重要途径之一，仅次于视觉而居第二位。

听觉在许多方面不同于视觉。听觉是以在时间上连续为特征的它超于一种慢速的信息传递，没有视

觉的产生那么直接。视觉往往受到环境的空间和亮度的限制，而听觉则仍可发挥作用。在人际间的社会

交往中，听觉是主要的沟通渠道。

1.耳的构造

a、外耳包括耳廓和外耳道，有保护耳孔，集声和传声的作用。

b、中耳包括鼓膜和鼓室，鼓室中有三块听小骨一一锤骨、母骨，它们由关节连接成一个杠杆联

动系统一听骨链。锤骨的长轴与鼓膜相连、错骨底面积附着在内耳耳蜗的卵圆窗上，另外还有一条通向

候部的耳咽管，其主要功能是维持中耳内部和外界气压的平衡及保持正常听力。鼓膜和所骨链是主要的

传音装置。

c、内耳包括耳蜗、前庭和半规官。耳蜗是听觉感受器的所在部位，为螺旋状的骨性管，内充满淋

巴液，耳蜗内的基底膜上的科蒂氏器含有感受声波刺激的毛细胞，是听觉感受器。

2.听觉过程

人耳的听觉过程在正常情况下，一般认为有以下三个阶段：

1、将空气中的声波转变为机械振动，耳廓将收集到的外界声波，经外耳道传至鼓膜，引起鼓膜与

声波发生同步振动

2、将机械振动转变为液体波动，鼓膜的振动将推动中耳内起杠杆传动作用的听骨链，经放大后通过

卵圆窗进入内耳，引起耳蜗内淋巴液的波动。

3、将耳蜗内淋巴液的波动转变为神经冲动。这些波动引起基底膜的振动，从而使科蒂氏器官内所

含的毛细胞受到刺激而发动神经冲动。冲动经耳蜗听神经最后传至大脑皮质颍叶听觉中枢，产生听觉。

3.人对声音的分辨能力

人的听觉系统可以分辨声音的高低、强弱也可以判断环境中声音的方位和距离。

（1）、听觉的物理特性

可听声主要取决于声音的频率，具有正常听力的青少年（年龄在12—25岁之间）能够觉察到的

频率范围大约是16〜20000Hz。一股人的最佳听闻频率范围是20〜20000Hz。对于1000Hz〜4000Hz频

率的声波，人的感受性最高。

人耳对声音频率的感觉很灵敏，对于500〜4000Hz的声波，频率相差3%就能分辨出来。人对声强的

辨别能力不如对频率灵敏，只有当一声音比另一声音增加26%或声压增加12%时，才能辨别出来。

人耳能分辨高低不同的音调，当不同的声波传到基底膜时，会产生不同的共振，低音可使基底膜上

的长纤维产生共振，高音可使短纤维产生共振。不同纤维上的听觉细胞产生的兴奋，沿不同神经纤维送

到大脑皮质的不同部位，因而产生高低不同的音调感觉。

（2）、方向敏感度

人耳之所以能判断声音的方位，关键在于“双耳效应”或称立体声效应，这是由于声源发出的

声音到达两耳的距离不同，传播途中屏障条件不同。因此，传入两耳的声波强度和时间先后也不同。当

通常的听闻声压级为50〜70dB时，这种效就基本上取决于下列条件：

I,时差=为声音从声源到达其距离较近的那个耳朵所需要的时间，t2为同一声音到达距

离较远的那只耳朵所需的时间。实验结果表明，从听觉上刚刚可觉察到的声信号入射的最小偏角为3°,

在此情况下的时差△［约为30微秒。

2、由于头部的掩蔽效应，结果造成声音频谱的改变。接近声源的那只耳朵几乎收到形成完整声音

的频率成分：而到达较远那只耳朵的是被“畸变”了的声音，尤其是中频与高频部分多少受到衰减。

（3）、掩蔽效应

我们在生活中经常会有这样的经验，强的声音会掩盖另•个弱的声音，尽管弱的声音的声强也远远

超过了听阈，但还可能听不见。另外当我们听两个音调很接近的声音时，所听到的不再是两种频率的声

音，而是被低频调制了的单频声音。调制频率等于原来两种频率之差，这说明人耳里一定有非线性反应。

因此，我们把•个声音为另•个声音所掩盖的现象，称为掩蔽。•个声音的听阈因另•个声音的掩

蔽作用而提高的效应，称为掩蔽效应。应当注意由于人的旷阈的复原需要经历一段时间，掩蔽声去掉以

后，掩蔽效应并不应即消除，这个现象称为残余掩蔽或听觉残留。其量值可用来表示听觉疲劳。掩蔽声

对人耳刺激的时间和强度直接影响人耳的疲劳持续时间和疲劳程度，刺激时间越长则疲劳越严重。

六、其他感觉机能及特征

1.肤觉

肤觉是靠皮肤表面的感受器接受外来刺激而产生的感觉。事实上，肤觉并非单一感觉，而是包

括触觉、痛觉、温觉、冷觉等感觉。下面分别简略说明。

（1）、触觉

触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉。因此，触觉

的产生，因情形不同而又分为两种：一为被动触觉，由外界物体置于皮肤上所产生的压力引起的感觉；

另一种为主动触觉，它是人以肢体主动接触物体时产生的感受。以同一物体对人的接触对象来看，主动

触觉比被动触觉更为灵敏。

（2）、痛觉

引起痛觉的刺激，可能物理的（如刀割、冲击等），也可能是化学的（如酸碱浸蚀等〕。刺激强度达

到对皮肤组织有破坏作用时，即会引起痛觉。痛觉的感受器为自由神经末梢。由于自由神经末梢分布并

不均匀，故在皮肤的不同部位，对痛觉的敏感程度也不相同。这种神经末梢在皮肤中的分布位置，即是

所谓痛点，在每一平方厘米的皮肤表面约有100个痛点。痛觉经验虽然令人不快，但它在生活适应上，

却具有正面的效用，痛觉是一种警示讯号，它告知人们身体上某些部位受到伤害，必须适时加以处理。

痛觉的中枢部分，位于大脑皮层。机体不同部位的痛觉敏感度不同，皮肤和外粘膜有高度交痛觉敏

感性；角膜的中央，具有人体最痛的痛觉敏感性。痛觉的产生，促使机体产生一系列保护性反应来回避

刺激物，动员人的机体进行防卫或改变本身的活动来适应新的情况。

（3）、温觉与冷觉

皮肤的温觉与冷觉合称为温度觉，温度感觉的刺激是接触到皮肤的空气或物体的温度改变；若外界

温度高于皮肤温度0.4℃时，即产生温觉，外界温度低于皮肤温度0.15℃时，即产生冷觉。因此皮肤对冷的刺

激比较敏感。既不感觉冷，乜不感觉热的温度，称为生理零度。生理零度即相当于皮肤表面的温度，一

般在32℃左右。

温度感受器分布在皮肤的不同部位，形成皮肤的冷点和热点。在每一平方厘米皮肤内，冷点有6〜

23个，热点有3个。温度觉的强度，取决于温度刺激强度和被刺激部位的大小。在冷刺激或热刺激不断

作用下，温度觉就会产生适应。

（4）、平衡觉

平衡觉是人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉，平衡觉感受器是内耳中的半规管与

前庭。

半规管共有三个，彼此相连、相互垂直，分别对应于空间坐标系的三个轴向。管内均充满液体，液

体内浮有从生的毛细胞，其功能掌握头部平衡。当头部摇切时，管内的液体亦随着摇动，毛细胞亦自然

随着摇曳屈伸，因而引起感应，产生神经冲动，继而经由神经纤维传入小脑。小脑即为中枢神经系统中

主控身体平衡的器官

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（4）、平衡觉

平衡觉有时会产生错觉。乘飞机时，当飞机速度逐渐增加时，乘客会感觉到自己的身体正在上升；

当飞机减速前进时，乘客会感觉到自己的身体正在下降。因此，飞行员必须依据仪器指示进行驾驶，不

能全凭感觉判断，以免发生错误。

（5）、运动觉

运动觉是人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种内部感觉。有运动觉才会感知身体各部

分相对位置的变动；正常人的手眼协调动作，是视觉与运动觉的联合作用；盲人的动作，依靠听觉、运

动觉与触觉的合作。

能进行运动觉的感受器有三种：一是广泛分布于全身肌肉内的肌根，它接受肌内收缩长短的刺激；

二是位于肌腱内的腱梭，接受肌肉张力变化的刺激；三是关节内的关节小体，接受关节运动（屈、伸）

的刺激；当人体动作时.，肌内与肌健的扩张与收缩，以及关节之间的压迫，产生刺激，引起神经冲动，

传入中枢神经系统而产生运动觉。因此，•般将运动觉解释为回馈；意指由身体某部位的动作而形成刺

激，然后再由身体该部位的感受器向中枢回应刺激的结果。

第二节信息显示设计

每一件产品都以一定的方式，向外界传递自身的信息,,人通过这些信息来了解产品的状态，并根据

这些信息作出决策和反应，因而，产品的信息显示设计，必须符合人的感觉通道的传输特点，以保证人

能够迅速而准确地获得这些佶息。显示器设计除要完整、准确反映产品的状况外，还应适合人的感觉器

官生理特征，使人与显示器能够充分协调，既要考虑显示器的形状、位置、色彩、环境等因素，还要考

虑到人的生理、心理、社会等因素。

在人/机交互作用中，存在着两类关键的信息流：一类是从机器到人的信息流；另一类则是从人到

机器的信息流。

这些信息流能以不同方式进行分类。

1）按正常与非正常的信息流分类。

非正常的信息流不是由任何专用的机器部件传送的，或者只是用于作业辅助手段的信息流。例如磨

床的操作者，可能被馈入由机器产生的杂音，就是一种非正常的信息。

止常的信息是依靠专门设计米传播信息的通讯工具传递的。例如，设置在汽车上的速度仪向驾驶员

提供的精确的速度信息。

2）按更接与间接来分类。凡是能由感觉器官在直接感受过程中接受的信息就是更接信息；凡是必

须以复制或代码（符号）的形式传播的信息就是被间接察觉的信息。

这两种不同的分类形式，即正式与非正式、直接与间接的分类形式，是互为补充的，从而提供了一

种综合分析信息流的方法。

对于每一项信息都必须确立以下5个重要内容：

第一，必须精确地表明哪一项信息应该流动或传播。

这里强调“精确”是因为这是最基本的。例如在温度信息的传递过程中，仅仅将物体的温度传递给

操作者是不够的，还必须弄清他是否需要精确的温度。如果需要，所要求的精度范围是多少？是无限制

的，还是仅在某个规定范围之内？

第二，必须明确何者是信息的发送者或接受者。

例如，信息是从机器到操作者，还是从机器到维修、装配工。通常，对于人/机或机/人这两种主

要信息流是容易明确的，但对于许多次要的信息流，如果没有明显确定其人/机相互作用中的关系，往

往就难以确定。

第三，必须确定是正常的信息还是非正常的信息。

如果涉及的信息接受者是人，那么还应明确它是直接感受的信息还是间接感受的信息。例如，能否

仅依靠通过听声音或观察机器的某个部位就能有效获得某种信息，还是必须设置一台仪器，以冽展出机

器某个动作信息并提供一种显示手段才能将信息传递给操作者等。

第四，必须明确什么时候需要信息。

信息通常在需要它的时候才产生。但是，当信息是在它产生之后的某个时间内才需要时就必须先将

信息储存起来，然后，在某一适当时刻再调用，并表现出来.在某些事例中，对将来状态或变化不定的

情况的预示，对于改进操作及早期危险报警等方面具有重大意义。因此，需要信息出现的基点必须适当

给予确定。

笫五，必须明确信息将发挥什么作用。

是作为报警、检查、跟踪、识别，还是作为一项指令，这一问题在保证不同项的已知相关信息间的

所有恰当关系方面是很重要的。

人接受信息的主要感觉通道分别是视觉、听觉、肤觉。依据人的感觉特征来分；显示方式也分为三

种：视觉显示、听觉显示和肤觉显示。由于人的大部分信息来源依赖于视觉，因此，视觉显示应用最为

广泛。

一、仪表显示的一般概念

仪表是信息显示器中应用极为普遍的一种显示器，按其认读特征分为两大类：数字式显示器和模拟

显示器。

（一）、仪表显示的种类

数字式显示器：是直接月数字来显示有关参数或工作状态的显示器：如各种数字显示屏，机械和电

子的数字记数器等，这一类型显示器的特点是：显示简单、直接、精确、认读速度快、准确。且不易产

生视觉疲劳等优点。

模拟式显示器：是用标定在刻度上的指针来显示信息的，如常见的手表，电流表，压力表等，其特

点是：信息形象化，能连续的、直观的反映信息变化趋势，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一

目了然。

（三）、仪表显示的种类

按仪表的显示功能可分为读数用仪表、检查用仪表、警戒用仪表、追踪用仪表和周节用仪表。

读数用仪表用具体数值显示机器的有关参数和状态。如汽车的时速表。

检查用仪表用以显示系统状态参数偏离正常值的情况。但使用时则一般不读其切数值，而是

为了检查仪表指针的指示是否偏离了正常位置。

警戒用仪表用以显示机器是处于正常区、警戒区还是危险区。在显示器上可用不同颜色或不同图

形符号将警戒区、危险区与正常区明显区别开来。如用绿、黄、红三种不同的颜色分别表示正常区、警

戒区、危险区。为避免照明条件对分辨颜色的影响，分区标志则可采用图形符号，如图3—9所示。

10第三章工业活动中人的感知觉特性及应用

图3-2警戒用仪表的形式

追踪用仪表追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一，它根据显示器所提供的信息，进

行追踪操纵，以便使机器按照所要求的动态过程工作。因此，这类显示器必须显示实际状态与需要达到

的状态之间的差距及其变化趋势。宜选择直线形仪表或指针运动的圆形仪表。若条件可能，选用荧光屏

显示更为理想。

调节用仪表只用以显示操纵器调节的值，而不显示机器系统运行的动态过程。一般采用指针运动

式或刻度盘运动式均可，但最好采用由操纵者直接控制指针刻度盘:运动的结构形式。

二、仪表显示设计的一般原则

人在各种有目的的行为中，一般都需要接收信息和处理信息。在人与产品之间的信息传递过程中，

机器信息显示质最，直接影响人的信息接收和处理，这在很大程度上取决于仪表显示设计是否合理。在

仪表显示设计中应考虑以下原则：

1、仪表显示设计应以人的视觉特征为依据，确保使用者迅退准确地获取所需要的信息、，同时，显

示的精确程度应与人的辨别能力和系统要求相适应，既不宜过低，也不宜过高。

2、仪表显示的信息种类和数目不宜过多。同样的参数应尽能采用同一种显示方式，显示的信息

数量应限制在人的视觉通道容量所允许的范围之内使人处于最优信息条件之下。

3、仪表的指针、刻度标记、字符等与刻度盘之间、在形状、颜色、高度等方面应保持适当的对比

关系，以使目标清晰可辨。一般目球应有确定的形状较强的高度和鲜明的颜色，而背景相对于目标应亮

度较低、颜色较暗。

4、显示格式应简单明了，显示意义应明确易懂、以利于使用者正确理解

5、具有良好的照明，保证对目标辨认

三、指针式显示器的设计

在设计指针式仪表时，主要是设计和选择好刻度盘指针、字符和色彩匹配并使它们之间相协调

以符合人对于信息的感受、辨别和理解等生理和心理特征，从而使人能迅速而又准确地接受信息。对这

些细部设计时所要考虑的人机工程学参数主要有如下几点：

1、使用者与显示装置之间的观察距离；

2、根据使用者所处的观察位置，显示装置是否布置在最佳视区范围；

3、选择有利于显示与认读的型式，以及考虑颜色和照明条件。

（一）、刻度盘的设计

刻度盘的形状和大小，主要取决人机系统的精度要求和功能要求以及人的视觉特性。有人经过

对五种最常用的刻度盘（如图3—3）实验表明它们的认读效果是不同的，开窗式认读范围小，视线集中，

眼睛扫描路线短，误读率最低，因此优于其他四种形式。

(a)(b)(c)

(d)(e)

图3-3不同形式的读数仪表

三、指针式显示器的设计

（一）、刻度盘的设计

।员।形式和半圆形式的误读率虽高于开窗式，但它给出长期以来人们观察仪表所形成的习惯，因

此，圆形式和半圆形式优广直线式。由于眼睛的运动规律是水平运动比垂直运动速度快准确度高，故水

平直线式又优于垂直直线式。表3—10列出了五种显示器读数准确度的比较，可以为仪表设计和选择时

作为重要的参考依据。

（二）、仪表的总体布置

为了使分区布置的仪表彼此有明显的区别，区与区之间可采用不同的背景颜色、分界线或图案

来分开，仪表分区所采用的背景图案最好能与仪表的功能相联系。性质重:要的仪表区，在仪表板上应有

引人注目的背景颜色。

12第三章工业活动中人的感知觉特性及应用

A区域处在最佳观

察范围，视觉工作效率高。

此区域可布置需经常观察

的各类显示仪表和记录仪

表。

B区域正好处于上肢

的正常操作范围内，因此,

它一般是仪表台的附带操

纵台，可布置启动、制动、

调节和信息转换的按钮和

旋钮等。也可布置次常用的

显示仪表。

C区域一般布置次常

用的仪表，即操作者可间隔

一定时间巡视这些仪表的

工作状态。例如，布置反映

整修生产过程运行状况的

仪表以及反映各主要设备

和机器运行状况的仪表。

D区域的仪表,操作者

需仰视才能观察，故只适宜

布置那些用得极少但又不

可缺的仪表，如反映全企

业、全厂或全车间生产过S3-17仪表楣遁分区

图3-18多个检查用仪表排在一起时指针的零点位置

图13-7样式一致和不一致的刻度盘呈现

四、信号显示设计

巴第三章工业活动中人的感知觉特性及应用_________________________

（一）、信号显示特征

视觉信号是指由信号灯产生的视觉信息，目前已广泛用于飞机、车辆、航海、铁路运输、家用电器

及仪器的仪表板等。其特点是：面积小、视距远，引人注目，简单明了，但负载信息有限，当信号较多

时・，信号显示会显得杂乱，并相互干扰。

信号灯通常用于指示状态或表达要求，传递信息，包括两个方面：

其一是借以引起操纵者的注意，或指示操纵者应作某种操作。

其二是借以反映某个指令和执行情况，某种状态，某些条件，或某种变化已执行或正在执行等。如,

当计算机执行文件存储命令时，其便盘指示灯颜色变红，且红绿变换闪烁，以此表示硬盘正在执行操作,

文件存储命令完成后又回到绿灯显示的工作状态。

在大多数情况下，一种信号灯只具有一种功能，即只能指示一种工作状态或情况，如家电面板上的

电源指示灯，它只表示电源接通这一状态，当电源切断后，指示灯熄灭，警戒用的信号灯用来指示操作

者注意某种不安全的因素；故障信号灯则指示某一机器或部位出了故障等。

（二）、信号灯设计

信号灯是用灯光作为信息传递的载体，其设计必须符合人的视觉特性，以保障信息传递的速度

和认读质量。

1.亮度

与视觉密切相关的是信号灯的亮度，我们知道强光信号比弱光信号易于引起注意。因此，若要吸引

操作者的注意，则其亮度至少2倍于背景的亮度，同时背景以灰暗无光为好。

2.颜色

作为警戒、禁止、停顿或指示不安全情况的信号灯，最好使用红色，提请注意的信号灯用黄色；表

示正常运行的信号灯用绿色，其他信号灯则用白色或别的颜色。

3.闪光信号

闪光信号较之固定信号更能引起注意，常用于下列情况：①引起观察者的进一步注意；②指示操作

者立即采取行动；③反映不符指令的要求的信息；④用闪光信号、闪光频率的快慢指示工作状态的快慢;

⑤用来指示警戒或危险信号。

4.信号形象化