人机安全试验指导讲义.docx
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人机安全试验指导讲义
人机安全实验指导书
常熟理工学院化学与材料工程学院安全工程专业
二〇一三年六月
实验一人体生理参数测量、统计
一实验目的
1、学习人体测量仪器的用法，测量人体的静态尺寸；
2、学习人体尺寸在产品设计中的应用。
二实验内容
1测量人体静态尺寸；
2根据统计学原理求各测量尺寸的均值、方差，并得到第5、95百分位的大小；
三实验仪器及器材
人体测高仪、人体测量用直角规、人体测量用弯脚规、人体秤。
四实验步骤
1学习使用各测量仪器；
2将测量的各项静态尺寸填入下表；
3计算均值、方差、标准差，并算出5、50、95百分位数的人体测量数据。
每位同学分别测出自己的身高、坐高、体重,列入表格。
8-10个同学一组计算出均值、方差、标准差。
五、实验结果分析
表1－1测量人体主要尺寸（mm）及体重（kg）
序号
体重
身高
立姿眼高
肘高
坐高
坐姿眼高
坐姿膝高
肩宽
胸厚
头最大长
足宽
足长
均值
方差
标准差
5％
50%
95％
实验二手指灵活性手腕动觉方位测试
（一）手指灵活性测试
一、实验目的
测定手指与手指尖灵活性
测定被测者手指、手、手腕灵活性的实验，同时也可测定手和眼的协调能力。
二、实验内容
测定手指和手指尖完成工作所需要的时间。
三、实验仪器：
EP707 手指灵活性测试仪
组成：
机箱有六位计时器、附件盒及配件接插口。
手指灵活测试配件插板，手指尖灵活测试配件插板。
技术参数：
1、计时范围：
0～9999.99秒
2、手指灵活性测试量：
100个孔
3、手指尖灵活性测试量：
M6、M5、M4、M3螺钉各25个
四、工作原理及其使用方法：
手指灵活性测试，主要测试手指的灵活性和手指尖的灵活性二类。
手指灵活性测定的常用方法是：
被试用一把镊子钳，把数十根金属针分别插入一块具有数十只小孔的板内。
以完成任务所用时间作为检测的指标。
手指尖灵活性测定的常用方法是：
安装或拆卸螺母的操作，即是在一块板上装有数十根不同尺寸的螺栓，被试的任务就是装上垫片再旋上螺母。
或者将旋有螺母的螺栓上，旋下螺母。
以完成任务所用时间作为检测的指标。
本实验所用的手指灵活测试仪就是选用了以上方案，仪器中配置了精确统计时间的计时器、并精选了螺栓的品种及数量，使其更趋实用，实验也更为方便。
五、实验步骤：
手指灵活性操作部件的第一根插针插入左上方孔的信号经整形送入电脑芯片开始记时，当最后一根插针（即第二十五根）插入右下方孔的信号经整形送入电脑芯片仃止记时，所用时间经锁存、驱动以数码显示。
实验一）手指灵活性测试
1、将手指灵活性测试板（上有100个小孔）插入机箱。
打开附件盒，露出插针盒。
2、接通电源，被试利手握着镊子，坐在测试板前。
3、实验指导语；这是一个测量手指灵活性的实验。
你面前的手指灵活测试板上有100个孔，插针盒里有100根插针，你的任务是用镊子将盒中的插针插入孔中。
插的顺序是从左至右，从上至下，即第一根插在第一排的最左边的一个孔，第二根插在第一排的从左数第二个孔，以此类推，第100根插在最后一排最右边的一个孔。
要求你插得快并要插到位，（即插到底）。
4、被试理解指导语后，即可操作实验。
当第一根插针插入第一排最左边的一个孔时，仪器内的计时器开始计时，当最后一根插入最后一排最右边的一个孔时，停止计时。
显示被试完成任务所用时间。
5、主试记录实验结果。
实验二） 手指尖灵活性测试
1、将手指尖灵活性测试板（上有100个螺栓），插入机箱。
打开附件盒，露出螺帽盒。
2、接通电源，被试坐在测试板前。
3、实验指导语；这是一个测量手指尖灵活性的实验。
你面前的手指尖灵活测试板上有100个螺栓，附件盒里有100个不同规格的螺帽，你的任务是用手将盒中的螺帽拧入对应的螺栓中。
拧入的顺序是从左至右，从上至下，即第一个螺帽拧在第一排的最左边的一个螺栓上，第二个螺帽拧在第一排的从左数第二个螺栓上，以此类推，第100个螺帽拧在最后一排最右边的一个螺栓上。
要求你拧得快并要拧到位，即拧到底。
4、被试理解指导语后，即可操作实验。
当第一个螺帽拧入第一排最左边的一个螺栓时，仪器内计时器开始计时，当最后一个螺帽拧入最后一排最右边的一个螺栓时，停止计时。
显示被试完成任务所用时间。
5、主试记录实验结果。
实验三） 比较非利手指灵活性
1、将手指灵活性测试板（上有100个小孔），插入机箱。
打开附件盒，露出插针盒。
2、接通电源，被试非利手握着镊子，坐在测试板前。
3、实验指导语；这是一个测量手指灵活性的实验。
你面前的手指灵活测试板上有100个孔，插针盒里有100根插针，你的任务是用非利手握着镊子将盒中的插针插入孔中。
插的顺序是从左至右，从上至下，即第一根插在第一排的最左边的一个孔，第二根插在第一排的从左数第二个孔，以此类推，第100根插在最后一排最右边的一个孔。
要求你插得快并要插到位，即插到底。
4、被试理解指导语后，即可操作实验。
当第一根插针插入第一排最左边的一个孔时，仪器内计时器开始计时，当最后一根插入最后一排最右边的一个孔时，停止计时。
显示被试完成任务所用时间。
5、主试记录实验结果。
六、实验结果分析
1、列表整理各5次的练习结果。
2、绘制个人的练习曲线。
七、讨论
1、根据实验一）、实验三）结果分析利手与非利手的差异。
2、根据练习曲线，分析手指及手指尖动作技能形成的进程及趋势。
（二）动觉方位辨别测试
一、实验目的
通过动觉方位辨别仪的测试，测定个体前臂位移的动觉感受性。
二、实验基本原理
动觉是身体运动和位置状态的一种内部感觉。
动觉感受器分布在肌肉和肌腱内，感受器中的刺激来自肌肉的收缩和伸展。
并反映出一动作的强度、速度和轨迹的信息。
正因为各类的感受器的存在，保证了人体能确切而精细的完成所需要的动作。
一个完整的动觉过程，往往是一个不断反馈的过程。
也就是一个完整的动作，往往是先作暂时性的运动，然后再根据环境的影响去逐步调整而完成的。
例如一个完善的投掷动作须把握方向、射角及初速度，而这三项中的前两项就是靠动觉方位的正确判断而决定的。
动觉方位辨别效果决定于先天作用及后天的训练。
一个好的运动员除先天的秉赋以外，后天尚需经大量的训练、逐步调整自身，才能达到高的水平。
三、实验仪器
实验仪器名称：
EP207动觉方位辨别仪（见下图）
组成：
1，带有半圆刻度的底板和圆心轴相连的滑动臂。
2，九个制止器座套，分布在底座0、30、50、70、90、110、130、150、180度的位置上。
并配有三个制止器。
3，滑动臂下面有活动挡块，两侧有螺钉限位。
可调滑动臂指针与下上行度数间的差。
技术指标：
1，动作移动可测范围：
0～180度
2，分辨精度：
1度
3，复制定位：
0、30、50、70、90、110、130、150、180度共九个
4，复制定位精度：
1度
四、实验内容及步骤
使用方法：
1、新装仪器前准备：
用户打开仪器箱，取出底板和滑动臂，将滑动臂的轴芯插入底板的中心轴套，并在轴芯的螺纹端拧上固定螺帽。
当感到滑动臂旋转自如，又没有明显的上下窜动时，拧紧固定螺帽上的小螺钉。
2、被试把胳臂放在滑动臂上，根据被试的手臂长短，选择合适的螺孔，拧入夹紧杆（夹紧杆装在中指和食指间对应滑动臂上的螺孔中）。
3、滑动臂的位置是用臂下红色指针对准底板上的刻度值所表示的。
为使制止器的位置基本上与刻度对应，该作以下调整；
a．先将滑动臂放在底板左侧。
b．在底板90度的制止器座套中，插入制止器。
c．顺时针调节滑动臂，碰到制止器时，观看红色指针对应刻度值。
d．如刻度值小于90，逆时针拧松左侧限位螺钉直至红色指针对准90刻度值。
反之顺时针拧紧限位螺钉。
e．再将滑动臂放在底板右侧。
f．在底板90度的制止器座套中，插入制止器。
g．逆时针调节滑动臂，碰到制止器时，观看红色指针对应刻度值。
h．如刻度值小于90，顺时针拧紧右侧限位螺钉直至红色指针对准90刻度值。
反之逆时针拧松限位螺钉。
4、作为训练或复制实验时，可用制止器插在所需角度的制止器座套中，作为基准。
5、作为方位估计实验时，无需制止器即可实验。
实验程序：
第一项：
复制实验
1．在按使用方法1、2、3的基础上作好准备。
2．主试随机的选择复制角度（即在九个带有制止器座套中选用），插入制止器，先让被试在排除视觉作用下，练习五次。
作为被试在标准刺激状况下的练习。
3．然后拔除制止器，复制练习结果。
4．实验指导语；这是一个动觉复制测试。
先给你一个标准位，可练习五次，练习中自我感觉手臂在标准位时的各关节所处的部位、肌肉的收缩程度。
练习结束，将取除挡块，你根据练习时的感觉，复制到原部位。
要求做到误差角度越小越好。
共做六个标准位。
5．主试记录被试在每一个标准位时的复制值。
第二项：
反馈条件下的动觉训练效果
1．按“第一项”中的1、2、3的步序操作。
2．实验指导语：
这是一个动觉复制测试。
先给你一个标准位，可练习五次，练习中自我感觉手臂在标准位时的各关节所处的部位、肌肉的收缩程度。
练习结束，将取除挡块，你根据练习时的感觉，复制到原部位。
复制后我将告诉你偏离的方位及角度，你可做修正再复制。
共做十次。
3．主试记录被试在此标准位时的各次反馈后的复制值。
五、实验结果
列表统计各种实验结果（格式见下表）。
实验条件
实验方式
30度
50度
70度
90度
110度
130度
第一项
第二项
六、实验报告要求
1．绘制实验第二项的反馈状况下的练习曲线。
2．比较各角度的误差值。
实验三运动时反应时测定
一、实验目的
1、检验优势手的反应时与运动时是否相关；
2、学习测量运动时的方法；
3、比较运动目标在不同方位运动时的差异。
二、实验内容
1、测量不同次数的反应时平均值、运动时平均值；
2、计算反应时的平均数和正确的运动时的平均数的相关系数。
三、实验仪器：
EP206 运动时反应时测定仪
组成：
被试操作面板上具有一个反应键，八个均布半圆的运动目标键，及对应的八个目标指示灯。
主试操作面板上具有八位数码显示、五种实验次数设置键、结果轮流显示的功能键及初始状态复位键。
技术参数：
1、每次反应时间的计时范围：
0.0001～999.9999s
2、每次运动时间的计时范围：
0.0001～9.9999s
3、计时分辨率：
0.0001s
4、可设置的实验次数：
10、20、30、40、50次
5、运动目标：
8个
四、工作原理及其使用方法：
在动作技能的心理实验研究中时间是一个重要的变量。
研究动作技能的时间问题，须区别两个概念：
反应时间和运动时间。
反应时间：
是从呈现剌激到外部开始反应之间所需要的时间。
是剌激与反应之间的时间间隔，即反应潜伏期。
它和剌激呈现前的准备工作相关，是知觉的一种表现。
运动时间：
是运动开始到运动完成所需要的时间；是反映运动过程所需的时间，所以它和运动的距离及击中目标的难度密切相关；是运动的一种形式。
因为知觉和运动是两种性质不同的过程，所以反应时间和运动时间不应该有显著的相关。
该论点曾由Henry（1961）的研究认为反应时间和运动时间的相关是0。
Hodgkins（1962）对6岁至84岁的被试的研究说明反应时间和运动时间没有关系。
Slaten-Ham_mel（1952）和L.E.Smith（1961）的报告，也支持上述论点。
认为两者无显著相关。
杨博民教授曾用80名被试，对简单反应时间和运动时间做了比较研究，结果表明，二者的相关系数如果用手反应为0.21，用脚反应为0.29，虽然达到了显著水平，但因相关系数太小，对于预测来说还是没有多大意义的。
然而，Kerr（1966）Pieason和Rash（1959）和Hipple（1954）的研究报告中指出反应时间和运动时间之间有显著的相关。
本书作者在被试的实验中却发现反应时间和运动时间的比例，会因被试的性格而变化，尤其在运动目标有多种选择的情况下更为明显。
反应灵敏的被试（外向性格者）反应时间占的比例小、反之稳重的被试（内向性格者）反应时间占的比例相对前者要大得多。
根据实验所需，主试按控制键确定内容、次数。
按控制软件设定顺序呈现剌激，被试作出相应的反应，信号经整形送入电脑芯片，以辨别正误及反应时间、运动时间。
最后统计多次结果，经锁存、驱动由数码管显示，如装有打印机可打出各次及汇总统计结果。
使用方法：
1、联接220V电源，EP206—P因配有打印功能，应先用连线将打印机和主机联接，然后再将主机和打印机连接到220V电源。
2、接通电源开关，显示“SEL”。
（EP206—P型应先打开主机电源开关，然合再打开打印机的电源）。
3、设置实验次数，如需10次，按面板上按键10，显示“n 10”，同理可选择实验次数20、30、40、50。
显示器显示选择次数。
4、被试手按住反应键，当随机的剌激呈现，即某一指示灯光点亮的瞬间，开始计时，当被试手离开反应键，停止计时，仪器自动记录为反应时。
同时重新开始计时，当被试手按下亮灯的相应键，停止计时，仪器自动记录为运动时。
如被试按错目标键或是运动时间超过9.9999秒，仪器将判为错误。
时间不记入总数。
5、按下目标键后，手指仍返回反应键，等候下次剌激的呈现。
（如手指没返回到反应键，仪器就进入等候状态。
6、当显示器显示“END”时，表示设置的次数已完成。
7、主试可依次按动“功能”键，显示实验的统计结果。
显示序列如下；
1-----XX 实验次数
2-XXX.XXX 总反应时间
3-XXX.XXX 平均反应时间
4-XXX.XXX 总运动时间
5-XXX.XXX 平均运动时间
6------XX 出错次数
注：
X表示数字
8、EP206—P型测定仪在显示“END”后，即可依次按“功能”键，显示以上结果。
亦可按“打印”键，打印机将打出每次反应及运动时间的详细结果及统计结果。
9、按“复位”键，主机返回初始状态。
注意：
实验结束关机时，须先关打印机电源，再关主机电源。
五、实验步骤：
实验一
1、按使用方法1、2、3做好实验前的准备工作。
2、被试坐在仪器前，利手能舒服地按到每一个目标键。
3、实验指导语；这是一个测反应时间和运动时间的实验。
一共要做a次（a是主试设定的次数）。
每次开始时你把手指按在反应键上，注视八个目标位指示灯，一发现那个目标指示灯亮了，就立即将手指从反应键上离开，按对应于亮指示灯的目标键。
要求你又快又准地完成。
完成后手指再次返回按住反应键。
4、被试明确指导语后，手指按反应键，即开始实验，直至设置次数的完成。
显示屏呈现“END”以示结束。
5、主试连续按“功能”键，逐次显示“实验次数”、“总反应时间”、“平均反应时间”、“总运动时间”、“平均运动时间”、“出错次数”。
可供记录实验结果。
实验二
1、按使用方法1、2、3做好实验前的准备工作。
2、被试坐在仪器前，利手能舒服地按到每一个目标键。
3、实验指导语；这是一个测反应时间和运动时间的实验。
一共要做a次（a是主试设定的次数）。
每次开始时你把手指按在反应键上，注视八个目标位指示灯，一发现那个目标指示灯亮了，就立即将手指从反应键上离开，按对应于亮指示灯的目标键。
要求你又快又准地完成。
完成后手指再次返回按住反应键。
4、被试明确指导语后，手指按反应键，即开始实验，直至设置次数的完成。
显示屏呈现“END”以示结束。
5、主试在实验前列一张记录表格，记录每次呈现剌激的位置及运动时间。
实验结束后，主试连续按“功能”键，逐次显示“实验次数”、“总反应时间”、“平均反应时间”、“总运动时间”、“平均运动时间”、“出错次数”。
记录在表中。
六、实验结果分析
1、列表统计一个组的实验结果。
表2－1不同次数的实验结果记录表
设置次数
10
20
30
40
50
总反应时间
平均反应时间
总运动时间
平均运动时间
出错次数
2、计算反应时的平均数（RT）和正确的运动时的平均数（MT）的相关系数（r）。
3、统计剌激目标在各方位时的反应时的平均数、正确的运动时的平均数、错误次数。
并计算其离散性。
表2－2
运动位
1
2
3
4
5
6
7
8
反应时
平均反应时
运动时
平均运动时
出错次
七、讨论
1、根据实验一的结果及计算出的相关系数，分析其是否相关？
相关的原因在那里？
2、根据实验二的结果，分析剌激目标在不同方位时对个体反应时及运动时的影响？
归纳在那个方位反应最快、运动最省时。
3、如何组织不同年龄、不同性格的被试相关系数差异的测试。
4、举例说明实验二的结果在实践中的应用价值
实验四动作稳定性测试
一、实验目的
运用动作稳定测试仪，学习测定动作准确性的方法。
二、实验基本原理
任何精细的动作都涉及强度、速度与空间方位三大要素。
对于需要用手进行的精细动作，其中动作的速度与空间方位的判断尤为重要。
作为空间方位的准确定位，视觉的反馈联系又起着决定性的重要作用。
手臂瞄准运动测验是用来研究随意运动准确性的最简洁的方法。
动作稳定测试仪中的九孔瞄准测验就是根据这一思路来测定个体运动的准确判断力的。
测验时手持测试笔，以笔尖通过孔（笔尖不碰孔边为准），以通过孔的最小直径为衡量准确性的指标，通过的孔直径越小其瞄准的判断力就越高。
这种测验不仅可以用来研究受视觉支配的随意运动的准确性，而且可以用来研究左右手瞄准运动判断力的差别，以及瞄准运动能力的发展过程，还可以寻找这种能力和其他心理特点的关系。
不少心理学家将身体某部位不由自主地颤动的范围作为控制运动的能力的指标。
颤动范围越大，控制运动的能力越弱，反之，控制运动的能力越强。
一个人处于某种情绪状态时，这种身体不由自主的运动亦会比没有该类情绪时有明显的增大。
所以，这种颤动范围也可作为情绪强度的心理指标。
三、实验仪器
实验仪器名称：
EP704动作稳定实验仪（见下图）
九孔实验仪、凹槽实验仪均以大孔底部和进入口为启动点，以孔边和凹槽边为计数点，最小孔底部和出口为结束点，（故探笔一碰大孔底部和进入口信号进入整形电路a；探笔一碰孔边和凹槽边信号进入整形电路b；探笔一碰最小孔底部和走出凹槽口信号进入整形电路c），经整形信号进入电脑芯片在编程软件的作用下，开始工作、计数及停止记时计数，再由锁存、驱动数码管显示实验结果。
控制按键使结果逐个显示及复位。
组成：
计时器、九孔实验仪、凹槽实验仪三部分组成。
技术参数；
1.九孔直径；12，9，6.7，5.3，4.2，3.5，3.1，2.7，2.5毫米
2.测验笔尖直径；2毫米
3.凹槽宽度范围；2.5～12毫米
4.计时范围；0～9999.99秒
5.计数范围；0～999次
四、实验内容及步骤
使用方法：
1.将凹槽实验仪与九孔实验仪用线缆联接。
测试棒尾部与九洞实验仪联接。
2.将九孔实验仪与计时器用线缆联接。
接通电源。
3.测试棒碰到大孔底部或凹槽起始端，计时器开始计时。
每碰到孔边或凹槽边一次，计错加一，并发有声音，以示警告。
直到测试棒碰到最后一孔的底部或凹槽结束端，计时器停止计时。
4.按计时器“复位”键，显示归零。
实验程序：
第一项实验：
瞄准准确性测试
1.按使用方法1、2，做好实验前准备。
被试坐在实验仪器前，手捏测试棒。
2.实验指导语；这是一个瞄准运动测验。
你面前有一个具有九个大小不一之孔的斜面板，你的任务是用手握的测试棒尖，插进孔里、碰到底部，顺序是从大至小，直至进入最小一个孔并碰到底部。
希望你发挥最大的判断能力、在用测试棒插入孔中的过程中、尽量不要碰到孔边，同时尽快的通过九个孔。
3.被试理解指导语后，即可实验。
4.实验结束主试按记时器“T/N”键，记录显示的时间（T）及出错次数（N）（未通过的孔数）。
5.被试先用左手后用右手，按以上程序进行实验。
第二项实验：
运动的稳定性测试
1.按使用方法1、2，做好实验前准备。
被试坐在实验仪器前，手捏测试棒。
2.实验指导语；这是一个运动稳定性测验。
你面前有一个由宽至窄的凹槽，你的任务是用手握的测试棒尖，由宽处进槽、从宽至窄移动，直至进入最窄一端的结束位。
希望你以最稳定的状况，在用测试棒移动过程中尽量不要碰到槽边，同时尽快地通过凹槽。
3.被试理解指导语后，即可实验。
4.实验结束主试按记时器“T/N”键，记录显示的时间（T）及出错次数（N）（未通过的槽数）。
5.被试先用左手后用右手，按以上程序进行实验。
各做五次。
6.将凹槽板转180度，让被试换一种方向（即原来是自左向右运动，换成由右向左运动），按以上程序进行实验。
五、实验结果
1.根据实验一结果，分别统计被试左、右手完成任务的时间及通过孔的个数。
计算两手瞄准动作误差的相关系数。
第一项实验数据记录表
1
2
3
4
5
升级会员 