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1、东莞理工学院工业工程教研室东莞理工学院工业工程教研室10/27/20221东莞理工学院工程管理教研室东莞理工学院工程管理教研室人机工程学(五)主讲：黄辉宇主讲：黄辉宇 博士博士Email：东莞理工学院教学课件第5章 显示器与控制器设计5.1 人机信息界面的形成人机信息界面的形成5.2 视觉信息显示设计视觉信息显示设计5.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统5.4 操纵装置设计操纵装置设计5.5 操纵与显示相合性操纵与显示相合性主主要要内内容容2发光强度与光亮度发光强度与光亮度 发光强度简称光强，国际单位是发光强度简称光强，国际单位是candelacandela（坎德拉）简写坎德拉）简写cdcd
2、。是指是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强则光强为为I=F/I=F/。式中式中：为立体角，单位为球面度（为立体角，单位为球面度（srsr）,F,F为光通为光通量，单位是流明，对于点光源：量，单位是流明，对于点光源：I=F/4 I=F/4。光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光
3、强和光通量不同，但各个方向对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。以下是部分光源的亮度值：单位以下是部分光源的亮度值：单位cd/mcd/m太阳：太阳：1.5*10*10 1.5*10*10；日光灯：（；日光灯：（5-105-10）*1010；月光（满月）：；月光（满月）：2.5*102.5*10；黑白电视机荧光屏：；黑白电视机荧光屏：120120左右；彩色电视机荧光屏：左右
4、；彩色电视机荧光屏：8080左右。左右。补充知识补充知识3光照度与勒克斯光照度与勒克斯 光照度光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文是英文luxlux的音译，也可写为的音译，也可写为lxlx。被光均匀照射的物体，在被光均匀照射的物体，在1 1平方米面积上得到的光通量是平方米面积上得到的光通量是1 1流明时，它的照度是流明时，它的照度是1 1勒克勒克斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以
5、增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。以下是各种环境照度值：单位以下是各种环境照度值：单位luxlux黑夜：黑夜：；月夜：；月夜：；阴天室内：；阴天室内：550550；阴天室外：；阴天室外：5050050500；晴天室内：；晴天室内：10010001001000；夏季中午太阳光下的照度：约为；夏季中午太阳光下的照度：约为10*910*9次方；阅读书刊时所需的照度：次方；阅读书刊时所需的照度：50605060；家用摄像机；家用摄像机标准照度：标准照度：14001400。补充知识补充知识4信息的符码化信息的符码化 1 1 1 1.绝
6、对判断与相对判断绝对判断与相对判断绝对判断与相对判断绝对判断与相对判断 2.2.2.2.单向度绝对判断单向度绝对判断单向度绝对判断单向度绝对判断 3.3.3.3.多向度多向度多向度多向度绝对判断绝对判断绝对判断绝对判断 4.4.4.4.优良编码系统的特征优良编码系统的特征优良编码系统的特征优良编码系统的特征补充知识补充知识5补充知识补充知识1.1.绝对判断与相对判断绝对判断与相对判断相对判断相对判断相对判断相对判断做做判断时有机会比较两个或多个刺激来判断这些刺激在判断时有机会比较两个或多个刺激来判断这些刺激在某一向度上的相对位置。某一向度上的相对位置。例如：比较两个灯光哪个较亮。例如：比较两个
7、灯光哪个较亮。绝对判断绝对判断绝对判断绝对判断做判断时没有比较机会，本质上是评记忆来进行比较。做判断时没有比较机会，本质上是评记忆来进行比较。没经验的生手常运用这种方式。没经验的生手常运用这种方式。例如：钢琴的单音例如：钢琴的单音6补充知识补充知识绝对判断绝对判断绝对判断绝对判断CABABC案例案例:哪个圆圈比较大哪个圆圈比较大?7补充知识补充知识DCABEABCDE绝对判断绝对判断绝对判断绝对判断案例案例:哪个圆圈比较大哪个圆圈比较大?8补充知识补充知识相對判斷相對判斷相對判斷相對判斷EBCDAABCDE案例案例:哪个圆圈比较大哪个圆圈比较大?9CAEBD案例案例:哪个灯泡比较亮哪个灯泡比较
8、亮?绝对判断与相对判断绝对判断与相对判断DBEAC10补充知识补充知识2.2.单向度绝对判断单向度绝对判断 Miller(1956)Miller(1956)指出，人类在单一向度的绝对判断上，其数目指出，人类在单一向度的绝对判断上，其数目指出，人类在单一向度的绝对判断上，其数目指出，人类在单一向度的绝对判断上，其数目约为约为约为约为72 72 左右。左右。左右。左右。刺激向度刺激向度平均辨別层次數平均辨別层次數 信息传送量信息传送量(位元位元)纯音纯音52.3响度响度4522.3物件大小物件大小572.32.8亮度亮度351.72.311补充知识补充知识3.3.多向度絕對判斷多向度絕對判斷直交向
9、度：某一向度的值独立于另一向度的值。直交向度：某一向度的值独立于另一向度的值。例如：体重与发色。例如：体重与发色。冗余向度：知悉某一向度的值有助于预测另一向度冗余向度：知悉某一向度的值有助于预测另一向度的值。的值。例如：交通标志。例如：交通标志。12补充知识补充知识晴天阴天雨天寒流超高溫高溫室温低溫超低溫直交直交向度案例向度案例可辨认組合可辨认組合 5x415补充知识补充知识4.4.优良编码系统的特征优良编码系统的特征1 1）可察觉性可察觉性 (detectability)(detectability)刺激必须易于人类感觉器官所发现。刺激必须易于人类感觉器官所发现。2 2）易辨认性易辨认性 (
10、discriminability)(discriminability)与其它编码符号相区别与其它编码符号相区别。3 3）有意义性有意义性 (meaningfulness)(meaningfulness)符号本身即具有内在的含义符号本身即具有内在的含义。交通标志交通标志16补充知识补充知识4 4）已标准化已标准化 (standardization)(standardization)必须在不同情况下被不同人使用时，应予以标准化。必须在不同情况下被不同人使用时，应予以标准化。5 5）多向度符碼多向度符碼(use of multidimensional codes)(use of multidimen
11、sional codes)使用多元向度的符码以增加编码刺激的可用数目和易辨性。使用多元向度的符码以增加编码刺激的可用数目和易辨性。175.1 人机信息界面的形成人机信息界面的形成5.1.1 人机信息交换系统模型人机信息交换系统模型 人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示与人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示与控制装置，见控制装置，见图图5-1。5.1.2 人机信息交换方式人机信息交换方式 显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人的一种关键部件，人们根据显示信息来了解和掌握机的一种关键部件，人们根据显示信息来了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操
12、纵机器。器的运行情况，从而控制和操纵机器。按人接受信息的感觉通道不同，信息显示装置分按人接受信息的感觉通道不同，信息显示装置分位视觉显示，听觉显示和触觉显示，其特征参阅表位视觉显示，听觉显示和触觉显示，其特征参阅表5-1。185.2 视觉信息显示设计视觉信息显示设计5.2.1 仪表显示设计仪表显示设计 1.模拟式显示模拟式显示 用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。态。特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于量程范围内所处的位置一目了然
13、，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。监控作业效果很好。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。2.数字式显示数字式显示 直接用数码来显示有关的参数或工作状态。直接用数码来显示有关的参数或工作状态。特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。觉疲劳。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。19202122按仪表结构形式分为：按仪表结构形式分为：指针
14、活动仪表；指针活动仪表；指针活动仪表；指针活动仪表；指针固定式仪表；指针固定式仪表；指针固定式仪表；指针固定式仪表；数字式仪表。数字式仪表。数字式仪表。数字式仪表。其特点参阅表其特点参阅表5-25-2。1.仪表形式仪表形式 仪表形式与误读率仪表形式与误读率的关系如右图所示。的关系如右图所示。232.表盘尺寸表盘尺寸 以圆形仪表为例，其最佳以圆形仪表为例，其最佳直径直径D D、目视距离、目视距离L L、刻度显示、刻度显示最大数最大数I I之间的关系参见阅之间的关系参见阅图图5-35-3。3.刻度与标数刻度与标数 表盘上的刻度线、刻度线表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和数字尺寸是依据间距、文字和数
15、字尺寸是依据视距确定的，参阅表视距确定的，参阅表5-35-3，刻，刻度与标数的优劣对比见右图。度与标数的优劣对比见右图。24254.仪表指针仪表指针 指针的形状和长度指针的形状和长度指针的形状和长度指针的形状和长度 指针的零位指针的零位指针的零位指针的零位5.仪表的色彩仪表的色彩 仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。6.仪表面板形式及其布置仪表面板形式及其布置 组合形式面板见组合形式面板见图图5-55-5，其布置参阅表，其布置参阅表5-45-4。仪表板上的仪表。仪表板上的仪表位置设计原则如下：位置设计原则如下：按仪表的重要程度排列按仪表的重要程度
16、排列按仪表的重要程度排列按仪表的重要程度排列按适用顺序排列按适用顺序排列按适用顺序排列按适用顺序排列按功能进行组合排列按功能进行组合排列按功能进行组合排列按功能进行组合排列按最佳零点方向排列，见按最佳零点方向排列，见按最佳零点方向排列，见按最佳零点方向排列，见图图图图5-65-65-65-6安视觉特性排列安视觉特性排列安视觉特性排列安视觉特性排列按显示于操纵相合性排列，见按显示于操纵相合性排列，见按显示于操纵相合性排列，见按显示于操纵相合性排列，见图图图图5-75-75-75-7265.2.2 信号显示设计信号显示设计1.信号灯设计信号灯设计u信号灯的视距设计，参阅表信号灯的视距设计，参阅表信
17、号灯的视距设计，参阅表信号灯的视距设计，参阅表5-55-55-55-5，表，表，表，表5-65-65-65-6u信号灯形状、标记设计，参阅表信号灯形状、标记设计，参阅表信号灯形状、标记设计，参阅表信号灯形状、标记设计，参阅表5-75-75-75-7u信号灯的颜色选择，参阅表信号灯的颜色选择，参阅表信号灯的颜色选择，参阅表信号灯的颜色选择，参阅表5-85-85-85-8 常见的十种编码颜色常见的十种编码颜色常见的十种编码颜色常见的十种编码颜色u信号灯的布置信号灯的布置信号灯的布置信号灯的布置u重要信号灯设计重要信号灯设计重要信号灯设计重要信号灯设计27灯光显示牌灯光显示牌通常，丰田公司把这通常，
18、丰田公司把这类显示牌悬吊在生产类显示牌悬吊在生产现场最醒目的位置上，现场最醒目的位置上，以便于现场管理人员以便于现场管理人员和技术人员能够容易和技术人员能够容易地看到它们。此外，地看到它们。此外，在许多情况下，丰田在许多情况下，丰田公司在灯光显示牌上公司在灯光显示牌上使用不同颜色的灯光，使用不同颜色的灯光，以表示不同的情况。以表示不同的情况。红灯红灯表示机器发生故障，表示机器发生故障，停止生产线；停止生产线；绿灯绿灯表示一切正常；表示一切正常；黄灯黄灯表示出现异常，请求表示出现异常，请求帮助；帮助；白灯白灯表示生产任务完成；表示生产任务完成；蓝灯蓝灯表示不合格品发生。表示不合格品发生。这样的灯
19、光显示牌会使生产现场这样的灯光显示牌会使生产现场的情况一目了然，使现场的每一的情况一目了然，使现场的每一位人员都能够对生产现场的整体位人员都能够对生产现场的整体情况心中有数。情况心中有数。28常见的十种编码颜色常见的十种编码颜色292.荧光屏设计荧光屏设计 1）荧光屏的显示特征）荧光屏的显示特征 在荧光屏上显示视觉信息。在荧光屏上显示视觉信息。特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既能追字；既能追 踪显踪显 示，又能显示多媒体的图文动态画示，又能显示多媒体的图文动态画面。面。应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、应用：图文电视屏幕、计算机高
20、分辨率显示器、示波器、彩超及雷达。示波器、彩超及雷达。2）目标的亮度、呈现时间）目标的亮度、呈现时间 3）目标的运动速度，参阅表）目标的运动速度，参阅表5-9 4）目标的形状、大小和颜色，参阅表）目标的形状、大小和颜色，参阅表5-10 5）目标与背景的关系）目标与背景的关系 6）屏面）屏面303.图形符号设计图形符号设计 图形符号的辨认速度和准确性，与图形符号的特图形符号的辨认速度和准确性，与图形符号的特征数量有关，参阅表征数量有关，参阅表5-11 标志是一种形象语言，为便于识别，其颜色有特标志是一种形象语言，为便于识别，其颜色有特定意义。参阅表定意义。参阅表5-12315.3 听觉信息传示系
21、统听觉信息传示系统听觉信息传示装置设计的基本要求听觉信息传示装置设计的基本要求听觉显示器的设计必须满足人对声音信号的检测和辩听觉显示器的设计必须满足人对声音信号的检测和辩认的要求。认的要求。1 1、信号检测。通常，信号的出现总与一定的背景噪声相联、信号检测。通常，信号的出现总与一定的背景噪声相联、信号检测。通常，信号的出现总与一定的背景噪声相联、信号检测。通常，信号的出现总与一定的背景噪声相联系。由于噪声的掩蔽作用会使信号的觉察阈限升高，所以只系。由于噪声的掩蔽作用会使信号的觉察阈限升高，所以只系。由于噪声的掩蔽作用会使信号的觉察阈限升高，所以只系。由于噪声的掩蔽作用会使信号的觉察阈限升高，所
22、以只有将信号的响度提高到足以抵消掩蔽效应的水平，才能正确有将信号的响度提高到足以抵消掩蔽效应的水平，才能正确有将信号的响度提高到足以抵消掩蔽效应的水平，才能正确有将信号的响度提高到足以抵消掩蔽效应的水平，才能正确觉察信号。觉察信号。觉察信号。觉察信号。在宁静的环境中，纯音信号应高于绝对阈限在宁静的环境中，纯音信号应高于绝对阈限在宁静的环境中，纯音信号应高于绝对阈限在宁静的环境中，纯音信号应高于绝对阈限40-2040-20分贝分贝分贝分贝才能为人所觉察。人对纯音信号的检测效率随信号频率和持才能为人所觉察。人对纯音信号的检测效率随信号频率和持才能为人所觉察。人对纯音信号的检测效率随信号频率和持才能
23、为人所觉察。人对纯音信号的检测效率随信号频率和持续时间的不同而异。低频信号较高频信号受噪声掩蔽程度轻。续时间的不同而异。低频信号较高频信号受噪声掩蔽程度轻。续时间的不同而异。低频信号较高频信号受噪声掩蔽程度轻。续时间的不同而异。低频信号较高频信号受噪声掩蔽程度轻。声音信号的持续时间，在一定的范围内（约声音信号的持续时间，在一定的范围内（约声音信号的持续时间，在一定的范围内（约声音信号的持续时间，在一定的范围内（约200-500200-500毫秒）毫秒）毫秒）毫秒）可以与信号强度互相补偿。当持续时间短于可以与信号强度互相补偿。当持续时间短于可以与信号强度互相补偿。当持续时间短于可以与信号强度互相
24、补偿。当持续时间短于200200毫秒时，人毫秒时，人毫秒时，人毫秒时，人感觉到的主观响度明显下降；当持续时间超过几秒时，响度感觉到的主观响度明显下降；当持续时间超过几秒时，响度感觉到的主观响度明显下降；当持续时间超过几秒时，响度感觉到的主观响度明显下降；当持续时间超过几秒时，响度感觉不再提高，一般认为纯音的持续时间不宜短于感觉不再提高，一般认为纯音的持续时间不宜短于感觉不再提高，一般认为纯音的持续时间不宜短于感觉不再提高，一般认为纯音的持续时间不宜短于300300毫秒。毫秒。毫秒。毫秒。325.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统n n2 2、信号的相对辩认。指对两个以上同时出现的声音信号加、
25、信号的相对辩认。指对两个以上同时出现的声音信号加、信号的相对辩认。指对两个以上同时出现的声音信号加、信号的相对辩认。指对两个以上同时出现的声音信号加以区别。对声音相对辩认的效绩主要取决于人对声音信号的以区别。对声音相对辩认的效绩主要取决于人对声音信号的以区别。对声音相对辩认的效绩主要取决于人对声音信号的以区别。对声音相对辩认的效绩主要取决于人对声音信号的强度和频率差别的辨别能力。强度和频率差别的辨别能力。强度和频率差别的辨别能力。强度和频率差别的辨别能力。一般要求作强度辨别的纯音信号的信号强度至少要高于一般要求作强度辨别的纯音信号的信号强度至少要高于一般要求作强度辨别的纯音信号的信号强度至少要
26、高于一般要求作强度辨别的纯音信号的信号强度至少要高于绝对阈限绝对阈限绝对阈限绝对阈限6060分贝，频率范围以分贝，频率范围以分贝，频率范围以分贝，频率范围以1000-40001000-4000赫兹为宜。需作赫兹为宜。需作赫兹为宜。需作赫兹为宜。需作频率辨别的纯音信号，信号强度应高于阈限频率辨别的纯音信号，信号强度应高于阈限频率辨别的纯音信号，信号强度应高于阈限频率辨别的纯音信号，信号强度应高于阈限3030分贝以上，频分贝以上，频分贝以上，频分贝以上，频率宜在率宜在率宜在率宜在500-1000500-1000赫兹范围内。赫兹范围内。赫兹范围内。赫兹范围内。n n3 3、信号的绝对辩认。信号的绝对
27、辩认指根据声音信号的频信号的绝对辩认。信号的绝对辩认指根据声音信号的频信号的绝对辩认。信号的绝对辩认指根据声音信号的频信号的绝对辩认。信号的绝对辩认指根据声音信号的频率、强度、持续时间、方位等维度特性，辩别某种单独显示率、强度、持续时间、方位等维度特性，辩别某种单独显示率、强度、持续时间、方位等维度特性，辩别某种单独显示率、强度、持续时间、方位等维度特性，辩别某种单独显示的听觉信号，多维编码可提高听觉编码数目。波拉克对听觉的听觉信号，多维编码可提高听觉编码数目。波拉克对听觉的听觉信号，多维编码可提高听觉编码数目。波拉克对听觉的听觉信号，多维编码可提高听觉编码数目。波拉克对听觉信号的方向、频率、
28、强度、重复速度、中断时间和持续时间信号的方向、频率、强度、重复速度、中断时间和持续时间信号的方向、频率、强度、重复速度、中断时间和持续时间信号的方向、频率、强度、重复速度、中断时间和持续时间等维度的组合进行了研究。结果表明，多维编码的代码数目等维度的组合进行了研究。结果表明，多维编码的代码数目等维度的组合进行了研究。结果表明，多维编码的代码数目等维度的组合进行了研究。结果表明，多维编码的代码数目大于单维编码，对于相等的代码数目，使用较多的维度和较大于单维编码，对于相等的代码数目，使用较多的维度和较大于单维编码，对于相等的代码数目，使用较多的维度和较大于单维编码，对于相等的代码数目，使用较多的维
29、度和较少的等级（例如用八个维度，每个维度采用两个等级）的多少的等级（例如用八个维度，每个维度采用两个等级）的多少的等级（例如用八个维度，每个维度采用两个等级）的多少的等级（例如用八个维度，每个维度采用两个等级）的多维码方案，比使用较少维度和较多的等级（例如用四个维度，维码方案，比使用较少维度和较多的等级（例如用四个维度，维码方案，比使用较少维度和较多的等级（例如用四个维度，维码方案，比使用较少维度和较多的等级（例如用四个维度，每个维度采用四个等级）的方案更为有效。每个维度采用四个等级）的方案更为有效。每个维度采用四个等级）的方案更为有效。每个维度采用四个等级）的方案更为有效。335.3 听觉信
30、息传示系统听觉信息传示系统听觉信息传示装置设计的设计原则听觉信息传示装置设计的设计原则 听觉显示器的传递效率在很大程度上取决于其设计特性与听觉显示器的传递效率在很大程度上取决于其设计特性与人的听觉通道特性的匹配程度。要使两者匹配，听觉显示器的人的听觉通道特性的匹配程度。要使两者匹配，听觉显示器的设计必须遵循以下原则：设计必须遵循以下原则：n n1 1、听觉刺激所代表的意义一般应与人们已经学得的或自然、听觉刺激所代表的意义一般应与人们已经学得的或自然、听觉刺激所代表的意义一般应与人们已经学得的或自然、听觉刺激所代表的意义一般应与人们已经学得的或自然的联系相一致。例如尖消声应同紧急情况相联系，高频
31、声音的联系相一致。例如尖消声应同紧急情况相联系，高频声音的联系相一致。例如尖消声应同紧急情况相联系，高频声音的联系相一致。例如尖消声应同紧急情况相联系，高频声音同同同同“向上向上向上向上”或或或或“高速高速高速高速”相联系。选用的信号应尽量避免与以相联系。选用的信号应尽量避免与以相联系。选用的信号应尽量避免与以相联系。选用的信号应尽量避免与以前使用过的信号相矛盾。在用新的听觉信号代替旧的信号系前使用过的信号相矛盾。在用新的听觉信号代替旧的信号系前使用过的信号相矛盾。在用新的听觉信号代替旧的信号系前使用过的信号相矛盾。在用新的听觉信号代替旧的信号系统（如视觉信号系统）时，可将两种信号系统同时并用
32、一段统（如视觉信号系统）时，可将两种信号系统同时并用一段统（如视觉信号系统）时，可将两种信号系统同时并用一段统（如视觉信号系统）时，可将两种信号系统同时并用一段时间，以帮助人们对新的听觉信号形成习惯。时间，以帮助人们对新的听觉信号形成习惯。时间，以帮助人们对新的听觉信号形成习惯。时间，以帮助人们对新的听觉信号形成习惯。n n2 2、音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，、音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，、音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，、音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。使用较低的频率。使用较低的频率。使用较低的频
33、率。345.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统听觉信息传示装置设计的设计原则听觉信息传示装置设计的设计原则n n3 3、采用声音的强度、频率、持续时间等维度作信息代码时，、采用声音的强度、频率、持续时间等维度作信息代码时，、采用声音的强度、频率、持续时间等维度作信息代码时，、采用声音的强度、频率、持续时间等维度作信息代码时，应避免使用极端值。代码数目不应超过使用者的绝对辨别能应避免使用极端值。代码数目不应超过使用者的绝对辨别能应避免使用极端值。代码数目不应超过使用者的绝对辨别能应避免使用极端值。代码数目不应超过使用者的绝对辨别能力。力。力。力。n n4 4、信号的强度应高于噪声背景，保持足够
34、的信噪比，以防、信号的强度应高于噪声背景，保持足够的信噪比，以防、信号的强度应高于噪声背景，保持足够的信噪比，以防、信号的强度应高于噪声背景，保持足够的信噪比，以防声音掩蔽效应带来的不利影响。声音掩蔽效应带来的不利影响。声音掩蔽效应带来的不利影响。声音掩蔽效应带来的不利影响。n n5 5、尽量使用间歇或可变的声音信号，避免使用稳定的信号，、尽量使用间歇或可变的声音信号，避免使用稳定的信号，、尽量使用间歇或可变的声音信号，避免使用稳定的信号，、尽量使用间歇或可变的声音信号，避免使用稳定的信号，以减弱对信号的听觉适应。以减弱对信号的听觉适应。以减弱对信号的听觉适应。以减弱对信号的听觉适应。n n6
35、 6、不同的声音信号尽量分时呈现，时间间隔不宜短于、不同的声音信号尽量分时呈现，时间间隔不宜短于、不同的声音信号尽量分时呈现，时间间隔不宜短于、不同的声音信号尽量分时呈现，时间间隔不宜短于1 1秒。秒。秒。秒。对必须同时呈现的信号可采取将声源的空间位置分离或按其对必须同时呈现的信号可采取将声源的空间位置分离或按其对必须同时呈现的信号可采取将声源的空间位置分离或按其对必须同时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优先注意的指示等方法。系统的重要程度提供优先注意的指示等方法。系统的重要程度提供优先注意的指示等方法。系统的重要程度提供优先注意的指示等方法。n n7 7、对不同场
36、合使用的听觉信号应尽可能标准化。、对不同场合使用的听觉信号应尽可能标准化。、对不同场合使用的听觉信号应尽可能标准化。、对不同场合使用的听觉信号应尽可能标准化。355.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统音响报警装置的设计音响报警装置的设计 人的听觉系统的特点特别适合把听觉传示装置用于人的听觉系统的特点特别适合把听觉传示装置用于报警。最常用的音响报警装置有蜂鸣器、铃、号角和报警。最常用的音响报警装置有蜂鸣器、铃、号角和汽笛、警报器等。它们各具特点，分别适用于不同的汽笛、警报器等。它们各具特点，分别适用于不同的使用条件。使用条件。常用听觉信号的主宰频率和强度可参阅表常用听觉信号的主宰频率和强度可参
37、阅表5-13。365.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统音响报警装置的设计音响报警装置的设计 uu阿达姆斯和特拉克斯在五种不同的噪声环境中测定了尖哨声、短促的尖阿达姆斯和特拉克斯在五种不同的噪声环境中测定了尖哨声、短促的尖阿达姆斯和特拉克斯在五种不同的噪声环境中测定了尖哨声、短促的尖阿达姆斯和特拉克斯在五种不同的噪声环境中测定了尖哨声、短促的尖叫声、高喊声、叫声、高喊声、叫声、高喊声、叫声、高喊声、“唷唷唷唷”声、间断的号角等八种不同的告警信号的反应时，声、间断的号角等八种不同的告警信号的反应时，声、间断的号角等八种不同的告警信号的反应时，声、间断的号角等八种不同的告警信号的反应时，结果表明
38、：结果表明：结果表明：结果表明：“唷唷唷唷”声（在声（在声（在声（在秒内，频率从秒内，频率从秒内，频率从秒内，频率从800800赫兹下降到赫兹下降到赫兹下降到赫兹下降到100100赫兹）和喇赫兹）和喇赫兹）和喇赫兹）和喇叭叭叭叭“嘟嘟嘟嘟嘟嘟嘟嘟”声（间断喇叭，频率声（间断喇叭，频率声（间断喇叭，频率声（间断喇叭，频率425425赫兹，响赫兹，响赫兹，响赫兹，响秒，停秒，停秒，停秒，停秒）的反应时最短，秒）的反应时最短，秒）的反应时最短，秒）的反应时最短，尖哨声（在尖哨声（在尖哨声（在尖哨声（在秒时间内，频率从秒时间内，频率从秒时间内，频率从秒时间内，频率从400400赫兹逐渐提高到赫兹逐渐提
39、高到赫兹逐渐提高到赫兹逐渐提高到925925赫兹）的反应时赫兹）的反应时赫兹）的反应时赫兹）的反应时最长。最长。最长。最长。uu反应时随信号强度的提高而缩短。在信号强度的提高过程中，不同告警反应时随信号强度的提高而缩短。在信号强度的提高过程中，不同告警反应时随信号强度的提高而缩短。在信号强度的提高过程中，不同告警反应时随信号强度的提高而缩短。在信号强度的提高过程中，不同告警信号在反应时上的差别有减小的趋势。信号在反应时上的差别有减小的趋势。信号在反应时上的差别有减小的趋势。信号在反应时上的差别有减小的趋势。uu莫伦对反应的性质进行了分析。结果是：在简单反应中反应时随信号强莫伦对反应的性质进行了
40、分析。结果是：在简单反应中反应时随信号强莫伦对反应的性质进行了分析。结果是：在简单反应中反应时随信号强莫伦对反应的性质进行了分析。结果是：在简单反应中反应时随信号强度增大而缩短；在选择反应中，中等强度声音信号的反应时最短，信号度增大而缩短；在选择反应中，中等强度声音信号的反应时最短，信号度增大而缩短；在选择反应中，中等强度声音信号的反应时最短，信号度增大而缩短；在选择反应中，中等强度声音信号的反应时最短，信号强度过高和过低都使反应时增长。信号强度过低，不能使接受者立即引强度过高和过低都使反应时增长。信号强度过低，不能使接受者立即引强度过高和过低都使反应时增长。信号强度过低，不能使接受者立即引强
41、度过高和过低都使反应时增长。信号强度过低，不能使接受者立即引起注意，而信号过强则引起惊跳反射，两者都对作业效绩产生不利的影起注意，而信号过强则引起惊跳反射，两者都对作业效绩产生不利的影起注意，而信号过强则引起惊跳反射，两者都对作业效绩产生不利的影起注意，而信号过强则引起惊跳反射，两者都对作业效绩产生不利的影响。响。响。响。从以上的研究可见音响报警信号强度的选择，应以任务的从以上的研究可见音响报警信号强度的选择，应以任务的性质与要求为依据。性质与要求为依据。375.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统音响报警装置的选择音响报警装置的选择 1 1、应使用、应使用、应使用、应使用200-500020
42、0-5000赫兹（最好为赫兹（最好为赫兹（最好为赫兹（最好为500-3000500-3000赫兹）的声赫兹）的声赫兹）的声赫兹）的声音，因为耳朵对这一频率范围最敏感。音，因为耳朵对这一频率范围最敏感。音，因为耳朵对这一频率范围最敏感。音，因为耳朵对这一频率范围最敏感。2 2、长距离传送声音告警信号时，频率低于、长距离传送声音告警信号时，频率低于、长距离传送声音告警信号时，频率低于、长距离传送声音告警信号时，频率低于10001000赫兹，并且赫兹，并且赫兹，并且赫兹，并且要用较大的功率发送。要用较大的功率发送。要用较大的功率发送。要用较大的功率发送。3 3、声音告警信号若需绕过较大的障碍物或穿过
43、隔离物时，、声音告警信号若需绕过较大的障碍物或穿过隔离物时，、声音告警信号若需绕过较大的障碍物或穿过隔离物时，、声音告警信号若需绕过较大的障碍物或穿过隔离物时，应使用低于应使用低于应使用低于应使用低于500500赫兹的频率。赫兹的频率。赫兹的频率。赫兹的频率。4 4、如果存在背景噪声，应使用与任何背景噪声频率不同的、如果存在背景噪声，应使用与任何背景噪声频率不同的、如果存在背景噪声，应使用与任何背景噪声频率不同的、如果存在背景噪声，应使用与任何背景噪声频率不同的声音告警信号，使掩蔽效应减至最小。声音告警信号，使掩蔽效应减至最小。声音告警信号，使掩蔽效应减至最小。声音告警信号，使掩蔽效应减至最小
44、。5 5、应尽量采用变频信号或间断的声音信号，这类信号与正、应尽量采用变频信号或间断的声音信号，这类信号与正、应尽量采用变频信号或间断的声音信号，这类信号与正、应尽量采用变频信号或间断的声音信号，这类信号与正常信号有足够大的差别，容易引起注意。常信号有足够大的差别，容易引起注意。常信号有足够大的差别，容易引起注意。常信号有足够大的差别，容易引起注意。6 6、在用不同的声音告警信号表示需要作出不同反应的场合，、在用不同的声音告警信号表示需要作出不同反应的场合，、在用不同的声音告警信号表示需要作出不同反应的场合，、在用不同的声音告警信号表示需要作出不同反应的场合，应使每种信号都能从别的信号中分辩出
45、来。应使每种信号都能从别的信号中分辩出来。应使每种信号都能从别的信号中分辩出来。应使每种信号都能从别的信号中分辩出来。7 7、如有可能，听觉告警信号要用独立的通讯系统，不要把、如有可能，听觉告警信号要用独立的通讯系统，不要把、如有可能，听觉告警信号要用独立的通讯系统，不要把、如有可能，听觉告警信号要用独立的通讯系统，不要把听觉告警装置用于其他的目的听觉告警装置用于其他的目的听觉告警装置用于其他的目的听觉告警装置用于其他的目的.38言语传示装置言语传示装置 用语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能力。用语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能力。特点：可以更为细致、明确地指导操
46、作者的各种操特点：可以更为细致、明确地指导操作者的各种操 作行为。作行为。应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器 及其它录音、放音的电声装置。及其它录音、放音的电声装置。其设计应注意以下几点：其设计应注意以下几点：1.语言清晰度，参阅表5-14 2.语言的强度，语言强度与清晰度的关系如右图所示。3.噪声环境中的语言通信，参阅表5-15，表5-165.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统39言语传示装置的选择原理言语传示装置的选择原理显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。显示内容较多时，采用一个言语传
47、示装置即可。显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。适用于追踪操作中。适用于追踪操作中。适用于追踪操作中。适用于追踪操作中。在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习惯。惯。惯。惯。5.3 听觉信息传示系统听觉信息传示系统405.4 操纵装置设计操纵装置设计5.4.1 常用的操纵
48、装置常用的操纵装置(见下图，参阅表5-17)41 各种操纵器的功能和使用情况参见表各种操纵器的功能和使用情况参见表5-17。5.4.2 手控操纵装置设计手控操纵装置设计 1.触觉功能和触觉特性：触觉功能和触觉特性：不太敏感、适应迅速、有立体感不太敏感、适应迅速、有立体感 2.操纵手把的设计操纵手把的设计 设计合理的手把，应考虑下述几点设计合理的手把，应考虑下述几点手把的形状应与手的生理特点相适应，见手把的形状应与手的生理特点相适应，见手把的形状应与手的生理特点相适应，见手把的形状应与手的生理特点相适应，见图图图图5-105-10手把的形状便于触觉对其进行识别，见手把的形状便于触觉对其进行识别，
49、见手把的形状便于触觉对其进行识别，见手把的形状便于触觉对其进行识别，见图图图图5-115-11尺寸应符合人手尺度的需要，见尺寸应符合人手尺度的需要，见尺寸应符合人手尺度的需要，见尺寸应符合人手尺度的需要，见图图图图5-125-12 3 3.适宜的用力范围适宜的用力范围 参阅表参阅表5-185-18，表，表5-195-19424.操纵器的适宜尺寸 各种手控操纵器与人体尺度的关系参阅表5-20，尺寸含义如右图所示。43图例图例44图例图例45图例图例465.4.3 脚控操纵器的设计脚控操纵器的设计 1.适宜的操纵力，参阅表5-22 2.脚控操纵器的尺寸 3.脚踏板结构形式的选择，见下图。475.4
50、.4 操纵装置编码与选择操纵装置编码与选择1.操纵装置编码操纵装置编码 1）形状编码，见右图。）形状编码，见右图。v形状与功能有直接的联系，如轮形状与功能有直接的联系，如轮形的操纵器可用来操纵飞机的起形的操纵器可用来操纵飞机的起落架，翼形操纵器则用于副翼或落架，翼形操纵器则用于副翼或襟翼的操纵，这种形象化的操纵襟翼的操纵，这种形象化的操纵器有利于减少飞行事故。器有利于减少飞行事故。v在在(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)三类旋纽之间三类旋纽之间不易混淆，而同一类之间容易混不易混淆，而同一类之间容易混淆；淆；(a)(a)类旋纽适合作类旋纽适合作360360度以上度以上旋转操作（连续转动）；