安全工程实验概述精.docx
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安全工程实验概述精
第二章安全人机工程学实验
实验一注意分配实验
一、实验目的
通过测定不同条件下被测试者注意力集中的能力，熟悉注意力分配仪的使用及注意力能力的实验设计。
二、实验原理
人在同一时间内把注意分配到不同的对象上，就称为注意分配，又称时间分配。
注意分配是可能的，而且是有效的，它需要个体具有熟练的技能技巧。
许多职业都对注意分配能力有较高的要求。
这种能力可以通过专门的训练来提高。
注意分配实验可测量被试者注意分配值的大小，通过测试可了解人同时进行两项工作的能力。
本实验将给被试者提供两个任务情境，促使被试者主动积极地分配自己的注意力。
如果注意分配不当，被试者将不能圆满完成任务，在这种情况下，被试者必然会试图改变注意的分配方式，以期出色地完成所有任务。
三、实验仪器和材料
实验仪器：
ZYFP-E型注意分配实验仪。
本实验仪器由单片机及有关控制电路、主试面板、被试面板等部分组成。
主试面板设有功能选择拨码开关，三位数码显示器，音量调节旋钮等；被试面板设有低音、中音、高音三个反应键，八个发光二极管和与其对应的八个光反应键。
1、电源电压220V±10%，50Hz，9W。
2、主式面板
（1）电源线插头接~220V电源；
（2）电源保险管座内装0.5A或1A保险管；
（3）电源开关（上开/下关）；
（4）电源指示灯（红色）；
（5）工作指示灯（绿色）；
（6）启动键—由主试启动仪器工作时用；
（7）复位键—开机或换新被试时用，一组实验没完成时不得按此键；
（8）三位数码显示器—显示状态由拨码开关D值决定；
（9）音量控制旋钮—实验前由主试调整合适音量；
（10）三位拨码开关T，W，D—供主试选择时间，实验方式，显示方式。
3、被试操作面板
（1）低音操作键—听到低音按下此键。
（2）中音操作键—听到中音按下此键。
（3）高音操作键—听到高音按下此键。
（4）光信号灯—红灯亮为有关刺激。
（5）光信号操作键—依据红灯亮位置按下对应操作键。
（6）工作指示灯—绿色。
灯不亮—开机复位状态
灯亮—开始工作
灯闪烁—为规定时间内完成一项操作
灯灭—表示一组实验结束
（7）启动键。
四、实验内容及步骤
（一）功能
声音刺激分高音、中音、低音三种，要求被试对仪器连续或随机发出不同声音刺激作出判断和反应，用左手按下不同音调相应的按键，按此方法反复地操作一个单位时间，由仪器记录下正确的反应次数。
光刺激由8个发光二极管形成环状分布，要求被试对仪器连续或随机发出的不同位置的光刺激作出判断和反应，然后用右手按下发光二极管相对应位置的按键，连续发光二极管灭掉，依此方法快速反复操作一个单位时间，由仪器记录下正确的反应次数。
以上两种刺激可分别出现，也可同时出现，用功能选择拨码开关选测试状态。
（二）实验步骤
（1）接上电源，开“电源”开关，电源指示灯亮。
（2）检测：
试音，试光。
主试设工作方式W=6，按复位键后，让被试者分别按压三个声音按键，细心辨别三种音调并记牢：
分别按压8个光按键，对应发光二极管亮：
按启动键，操作指示灯亮，则表示仪器正常，方可进行测试实验。
（3）注意分配实验过程：
以T=2W=lD=1；T=1W=3D=3；T=1W=5D=5这一组为例进行实验：
主试用拨码开关设置T=1，W=1，D=1，按复位键，仪器为初始状态，被试者按启动键，工作指示灯亮，测试开始，被试用左手无名指、食指和中指分别对高、中、低三音尽快正确反应。
当工作指示灯闪烁，无声音，表示规定时间到，说明第一种操作完成，接下来做第二种操作。
主试用拨码开关设置T=1（不动），W=3，D=3，被试按启动键，工作指示灯亮，测试开始，被试用右手食指尽快按压与所亮发光二极管相对应的按键，无发光二极管亮，且工作指示灯闪烁，表示测试时间到，接着做第三种操作。
主试用拨码开关设置T=1（不动），W=5，D=5，被试按启动键，工作指示灯亮，测试开始。
被试应用左、右手分别对声光两种刺激尽快作出反应。
声光全元，工作指示灯灭表示测试时间到，一组实验结束。
（4）记录被试测成绩。
主试可将拨码开关分别拨到D=6，7，8三个位置，记录注意分配值Q，各种操作的正确反应次数，错误反应次数，分析比较决定被试是否需要重新测试。
（5）对新被试测试时，主试应按下复位键，重复上述实验过程。
五、实验结果及报告要求
1、数据记录
注意力分配实验数据记录见表2-1。
表2-1注意力分配实验数据记录
刺激
次数
项目
声
光
正确反应次数
错误反应次数
正确反应次数
错误反应次数
T=1W=1（D=1）
T=1W=3（D=3）
T=1W=5（D=5）
2、记录注意分配值（Q）
计算注意分配系数Q
3、Q判定
Q＜0.5没有注意分配值；
0.5≤Q＜1.0有注意分配值；
Q=1.0注意分配值最大。
六、思考题
1、设计一个测试注意分配的简单试验（提示：
能够测试人同时做两件或两件以上事情的能力）。
2、不少人能够一边听音乐，一边做其他事情，而也有一些人，在听音乐时，无法顺利做其他事情。
这说明了什么？
实验二视觉、听觉刺激反应实验
一、实验目的
通过光对人眼的刺激，测试人的视觉通道受光刺激的反应快慢；通过声音对耳的刺激，测定听觉通道受声音刺激的反应快慢。
在安全人机工程学中，反应时间参数可用于人机系统的设计，缩短反应时间，提高效率，避免失误。
二、实验原理
反应时间，又称反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间距，是人体完整的反应过程所需的时间，它从刺激使感官感受，经神经系统传输、加工和处理，传给肌肉而作用于外界，这些过程都需要时间，其总和就是反应时间，简称“反应时”。
反应时等于知觉时加上动作时。
听觉和知觉时一般为0.115~0.185s；视觉时一般为0.188~0.206s。
各运动器官的动作时也不同：
左手0.144s、右手0.147s、右脚0.174s、左脚0.179s，手的反应比脚的反应快。
经过一定练习后，光的简单反应时一般为0.2~0.25s，再后可能会降至0.2s以下，但无论如何练习不能减至0.15s以下。
一般期待反应时比简单反应时要长2~3倍。
选择时要比简单反应长0.0201~0.2s。
影响反应时间的因素众多，主要有：
适应水平、准备状态、练习数、动机、年龄因素和个体差异、酒精和药物作用等。
三、实验仪器和材料
实验仪器：
BD-E-501A型声光反应测定仪。
（1）最小反应时间：
0.01s；
（2）最大反应时间：
99.99s；
（3）最大累计反应时间：
显示99次；计算655.35s；
（4）最大反应次数：
显示99，计算255次；
（5）最大存储实验数据：
声16次，光16次；
（6）具有实验数据平均及打印输出功能；
（7）最大平均反应时间：
9.99s；
（8）配用耳机型号为：
立体声耳机（EL-1）；
（9）配有手反应键声、光各1个；
四、实验步骤
1、准备
（1）主试将两个反应键分别插入后面板上的“声”和“光”插座之中，令被试左右手各持一个按键，并记住哪一只手持的是什么键。
（2）若使用耳机，主试将耳机插头插入仪器的“耳机”插座之中，令被试戴上耳机，主试将前面板的左侧开关拨至“耳机”端;若不用耳机,可以不插,主试将前面板的左侧开关拨至“喇叭”端。
（3）若选用打印机，主试将打印机连线接到仪器前面板“打印”接口上。
（4）主试接通电源。
（5）主试打开电源开关，提示被试准备实验。
2、人工呈现
（1）若主试按下前面板“声”键并松开，经过2s预备后，仪器发出强有力的短促的声音。
同时计时器开始走时，反应次数显示加“1”。
当被试听到声响之后。
选择“声”反应键的手作出反应，即按下“声”反应错误，计时停止走时，此时前面板上显示出该次的时间。
若按下“光”反应键，反应错误，计时器继续走时，同时发出错误警告声，可昕到一个较弱的长音，被试昕到警告声，说明自己反应有错，立即改为按下“声”反应键，此时计时器停止走时，计一次错误次数。
（2）若主试按下前面板“光”键松开，经过2s预备后，仪器后面板中央红色发光管发出光信号，同时计时器开始走时，反应次数显示加“1”。
被试按下“光”反应键，显示出该次的反应时间。
若反应后，发出错误警告声，应立即改正，计一次错误次数。
（3）经过一次声或光反应后，如果没有再按前面板的“声”或“光”键，实验会在同一个刺激下继续进行。
主试如要改变刺激的类型，在2s的预备时间内，主试必须再按下前面板的“声”或“光”键。
（4）如果说要求实验结束，在2s的预备时间内，按下前面板“打印”键，则实验结束。
显示出光与声加和的累计反应时间、总实验次数、平均反应时。
若选用打印机则进行打印输出，打印出实验数据。
按下前面板“光”键，显示自动恢复光与声的加和值。
同样按下前面板“声”键，显示声的相应数据，松开“声”键，显示恢复光与声加和值。
3、随机呈现
（1）若开始时主试同时按下前面板“声”或“光”键，则测试进入呈现刺激状态。
“声”或“光”的刺激完全自动随机呈现出来，主试不必再按“声”或“光”键。
被试根据呈现刺激内容，按照人工呈现第1或第2步进行“声”或“光”的反应时测定。
每次刺激呈现开始前有2s的预备时间。
（2）在预备期间，按下前面板“打印”键则实验结束，可以进行打印输出显示出累计反应时间与平均反应时。
方法同人工呈现的第4步。
4、复位
每次实验如需要重新开始，则主试按前面板“复位”健，显示窗全部消零，回到开始状态。
5、打印格式
由于最大储存实验数据，声、光各16次，因此如实验次数超过16次，则超出部分覆盖掉开始部分，即只能打印出最后16次值，但累计反应时间与平均反应时等仍为实际的全部次数值。
如没有进行声或光的其中一项则不打印声光加和的实验数据。
五、实验结果及报告要求
实验结果按照表2-2填写。
表2-2声光反应时测定
剌激时间/s
光
声
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
总的反应时间
平均反应时间
错误次数
六、思考题
1、说明影响反应时的因素。
2、测定被试对声音及光刺激做出反应的时间及准确性，能否可以用于汽车驾驶员、运动员、裁判员等的选材及心理培训？
实验三动作稳定性实验
一、实验目的
动作稳定性是多项动作技能的重要指标。
对动作稳定性的测定和训练，是许多工种特别是特殊工种的任务。
本实验能测量简单动作的稳定性及手和手臂的协调性，并能检验情感对动作稳定性的影响。
二、实验原理
通过简单的实验设计，就能测量出被测试者动作的稳定性及手和手臂的协调性。
三、实验仪器和材料
实验仪器：
EP704A型凹槽平衡实验仪，EP704型九孔实验仪（见图2-1）,配EP001型计时计数器。
EP704A型凹槽平衡试验仪是为渐进地进行一种心理驱动控制方面的测量而设计的,本试验仪由可调节的凹槽钢板构成,形成一个渐渐变窄的狭缝,狭缝边上刻有厘米数,以确定一个试验科目的特性,底部是一玻璃镜子,以减少摩擦,配接计时计数器,便可进行实验和研究活动。
EP704型九孔平衡实验仪（见图2-2），是为测量心理平衡现象而设计的，这个实验科目的任务是手握一针伸入尺寸渐次缩小的9个孔眼中，不得接触其边缘，配接计时计数器，便可进行实验和研究活动。
图2-1实验系统图2-2EP704型九孔实验仪的结构
四、实验内容和步骤
1、凹槽平衡实验仪使用方法
（1）将连接插头插入计时计数器，将试棒的插头插入仪器的输入插口，打开计时计数器的电源开关，计时计数器显示000.00。
（2）被试拿试棒，接触一下仪器的启动点，计时计数器开始计时，试棒在凹槽从宽口处向窄口处移动，试棒不能离开镜面，如试棒碰到凹槽的边，计时计数器就计出错一次，当试棒移出凹槽的窄口碰到终点后，计时计数器停止工作，蜂鸣器鸣响，实验结束，按动计时计数器上的N/T按钮，获得实验的时间和出错次数。
2、九孔实验仪使用方法
（1）将连接插头插入计时计数器，将试棒的插头插入仪器的输入插口，打开计时计数器的电源开关，计时计数器显示000.00。
（2）被试拿黑色试棒，碰一下除最小孔以外的孔底（一般最大的孔）,计时计数器计数开始，从大孔到小孔依次往下做，每次试棒深入时，必须碰到底部，碰底指示灯亮。
计时计数器出错一次，同时蜂鸣器鸣响，碰壁指示灯亮。
当做到小孔时碰到孔底计数停止，结束指示灯点亮，同时蜂鸣器鸣响，实验结束，按动计时计数器上的N/T按钮，获得实验的时间和出错次数。
五、思考题
1、如何通过训练提高动作的协调性？
2、提高动作的协调性的方法还有哪些？
第三章职业卫生检测实验
实验一噪声测量实验
一、实验目的
噪声随着声源同时存在，同时消失。
在现代社会中，它的来源基本上有四种：
交通噪声、工厂噪声、建筑施工噪声以及社会生活噪声。
噪声渗透到人们工作生活的各个领域，它不仅损伤人们的听力、干扰人们的工作和休息、影响睡眠、诱发疾病，而且强噪声还能影响设备正常运转和损坏建筑结构等。
对噪声进行测量和评价对改善人们生活工作环境具有重要的意义。
本实验的目的就是：
（1）掌握不同环境下以及工厂交通机器设备噪声的测量方法；
（2）了解噪声测量仪器的工作原理以及使用方法；
（3）掌握噪声的评价指标与评价方法。
二、实验原理
1、计权声级
不同声源所发射的声音几乎都包含很广的频率范围，而纯音（或狭频带信号）的声压级是不能反应与主观听觉之间的关系的。
为了能用仪器直接反映的主观响度感觉的评价量，在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器，称作计权网络。
通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而称作计权声压级或计权声级，简称声级。
通用的有人B、C和D计权声级。
A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性；B计权声级模拟55~85dB的中等强度噪声的频率特性；C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性；D计权声级是对噪声参量的模拟，专用于飞机噪声的测量。
计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率的声波通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样的。
A、B、C计权网络的主要差别在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B其次，C最少。
实践证明，A计权声级表征人耳主观听觉较好，所以现在B和C计权声级较少使用。
A计权声级以LA表示，单位是分贝dB（A）。
A计权声级可以评价工业企业噪声的排放。
2、等效连续声级、累积百分声级
A计权声级能够较好地反映人耳对噪声的强度与频率的主观感觉，因此对一个连续的稳态噪声，它是一种较好的评价方法，但对一个起伏的或不连续的噪声，A计权声级就显得不合适了。
因此提出了一个用噪能量按时间平均方法来评价噪声对人影响的问题，即等效连续声级，符号“Leq”。
它是用一个相同时间T内与不稳定噪声能量相等的连续稳定的A声级来表示该段时间内的噪声的大小，如式3-1所示：
式中：
LA为在t时刻测量到的A计权声级。
Pr为参考声压，20uPa
3、噪声的频谱分析
声源所发出的声音一般都不是单一频率的纯音，而是由许多不同频率不同强度的纯音组合而成。
将噪声的强度（声压级）按频率顺序展开，使噪声的强度成为频率的函数，并考查其波形，称作噪声的频谱分析。
对于机器设备所产生的噪声，通常A声级不足以全面反应机器设备的噪声特征，一般用频谱分析来得到噪声源在不同频带内的辐射特性。
频谱分析的方法是使噪声信号通过一定带宽的滤波器，通带越窄，频率展开越详细。
以频率为横坐标，相应得强度为纵坐标作图，即得噪声频谱图。
在设备噪声测量中最常用的是等比带宽滤波器，有1/3倍程和1/1倍程。
4、噪声测量仪器
噪声测量仪器测量噪声的强度，主要测量的是声场中的声压，其次是测量噪声的特征，即声压的各种频率组成成分。
噪声测量仪器主要有：
声级计、声频频谱仪、记录仪、录音机和环境噪声自动监测仪等。
三、实验仪器和材料
实验仪器：
精度为2型以上带1/3倍频程和1/1倍频程滤波器的积分式HY-104型声级计、环境噪声自动监测仪器以及噪声频谱分析仪等。
四、实验内容及步骤
1、环境区域噪声测定
选取学校作为环境噪声测量区域。
（1）将校园划分成等距离网格，网格数目一般多于100个。
根据网格划分画出测量网格以及测点分布图。
（2）测量点定在网格中心，如遇反射物，至少在3.5m以外测量，测点离地面高度大于1.2m以上。
测量在无风雨雪的天气条件下进行。
（3）测量时采用声级校准器对声级计进行校准。
（4）根据实际情况选取某一时段进行测量，在规定的测量时间内，每次每个测点测量10min的等效连续A声级，同时记录噪声源。
（5）测量后再次对声级计进行校准。
2、工厂企业噪声测定
选定一家工业企业作为测量点。
（1）调查选定工业企业周围的敏感点，画出测量区域厂界以及测定布置图；
（2）测点选在该工业企业法定边界外1m，高度1.2m以上，且距任一反射面不小于1m的位置；
（3）如测点周围有噪声源，应在工厂停产时对环境背景噪声进行测量；
（4）测量时采用声级校准器对声级计进行校准；
（5）记录每个测点等效声级；
（6）测量后再次对声级计进行校准。
3、道路噪声测量
选定某一交通路段作为测量路段。
（1）测点选在路段之间离车行道路沿20cm处人行道上，该测量路段布置5个测点，两端的测点距路口应不少于50m，画出测点布置图；
（2）测量时采用声级校准器对声级计进行校准；
（3）在规定的测量时间段内，在各测点每隔5s连续进行等效连续A声级；（4）测量后再次对声级计进行校准。
4、设备辐射噪声频谱测定
选择某厂矿机器设备进行测量:
（1）选定测量位置数量。
测量位置和数量要根据机器外形尺寸来取定：
1）外形尺寸小于30cm的小型机器，测点距机器表面30cm；
2）外形尺寸为30~100cm的中型机器，测点距其表面50cm；
3）外形尺寸大于l00m的大型机器，测点距其表面100cm的对于特大型设备，可根据具体情况选择距其表面较远点测量；
4）测定数量可视机器的大小而定，一般要在机器周围均匀布点。
（2）测点高度一般定在机器一半高度。
（3）尽量避免周围其他噪声源的影响。
（4）采用精度为2型以上带1/3倍频程和1/1倍频程滤波器的积分式声级计或者噪声频谱分析仪进行测量。
（5）测量后对测量设备进行校准，记录校准值。
五、实验结果及报告要求
1、环境区域噪声测定
实验结束后应提交如下结果：
（1）测量网格及测点分布图；
（2）环境区域噪声测量记录见表3-1、3-2。
表3-1基本参数记录
测量地点
测量
时间
温度
湿度
风速
测量仪器型号
测量仪器校准
测量人
备注
测量前
测量后
表3-2测量数据记录
测点编号
LAeq
噪声源
测点编号
LAeq
噪声源
六、实验注意事项
1、室外噪声测定应在无雨无雪天气条件下进行，风速不超过5.5m/s；
2、环境及交通噪声测量要分为白天和夜间测量两部分，具体划分时间按当地规定或习惯以及季节变化而定；
3、实验中一定要注意噪声源和背景噪声的测量。
七、思考题
1、在噪声测量中为什么常采用等效连续A声级来评价环境区域噪声?
2、声级计的基本性能是什么?
为什么测定不同环境噪声要用不同的噪声评价标准?
实验二振动测定实验
一、实验目的
振动是物体围绕平衡位置所做的往复运动，它是噪声产生的根源，振动不仅造成噪声危害，同时也可使机械设备和建筑结构受到破坏，人的机能受到损伤，本实验的目的就是：
（1）掌握设备振动的测量方法；
（2）熟悉振动测量仪器的工作原理以及使用方法；
（3）了解环境振动标准。
二、实验原理
振动是噪声传播的方式之一，噪声以空气为介质传播称为空气声；声源激发固体构件产生振动以弹性波的形式在基础、地板、墙壁中传播，称为固体声。
因此，振动测量与噪声测量有关，部分仪器可以通用，只要将噪声测量仪器中的声音传感器换成振动传感器，将声音计权网络换成振动计权网络，就可进行振动的测量。
振动以振动加速度表示，单位为m/s2，人可感振动加速度为0.5m/s2，不能容忍的振动加速度为5m/s2，人对100HZ以下的振动才较敏感，可感最高振动频率为1000HZ。
当与人体共振频率数值相等或相近时是人最敏感的振动频率。
人在直立时的共振频率是4~10Hz，俯卧时3~5HZ。
环境振动测量应先确定测量位置，一般测点置于各类区域建筑物室外0.5m以内振动敏感处，必要时置于建筑物室内地面中央。
减振器要平稳安放在平坦、坚实的地面上，避免松软地面。
设备物体振动可以直接用带探头的振动测定仪，本实验主要进行设备物体的振动测量。
振动加速度级（VAL）：
加速度与基准加速度之比以10为底的对数乘以20，记为VAL，单位为分贝（dB）。
式中α——振动加速度级有效值，m/s2；
α0——基准加速度级有效值，α0=10-6m/s2。
环境振动测量应先确定测量位置，一般测点置于各类区域建筑物室外0.5m以内振动敏感处，必要时置于建筑物室内地面中央。
减振器要平稳安放在平坦、坚实的地面上，避免松软地面。
设备物体振动可以直接用带探头的振动测定仪，本实验主要进行设备物体的振动测量。
三、实验仪器和材料
仪器：
VIB-5型振动测定仪。
四、实验内容及步骤
1、打开电池盖安装电池，并检测电池电压；
2、安装传感器和磁铁座：
首先将磁铁座与传感器拧紧，再将传感器电缆一头的插头插入主机的传感器插座，完成传感器与主机的连接；
3、按设置键可选择测量模式：
加速度、速度或者位移；
4、进行加速度测量时，可用频段选择频率范围用于高频振动测量或者一般振动测量；
5、按测量键保持10s左右，可以开始测量；
6、将传感器探头安放在测量对象上，按测量键读数并记录。
五、实验结果
测量记录的是加速度，根据上式计算出振动加速度级，填写实验数据于表3-3中。
表3-3实验记录
测量对象
加速度
振动加速度级
备注
六、实验注意事项
1、传感器探头应与被测物体可靠连接，否则测量值不准确；
2、测量加速度时注意选择合适的频率范围。
七、思考题
1、振动造成的危害有哪些，振动的来源？
2、振动与噪声的关系如何？
实验三电磁强度测定实验
一、实验目的
长期、过量的电磁辐射会对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害，是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因和造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素，并可直接影响未成年人的身体组织与骨髓的发育，引起视力、记忆力下降和肝脏造血功能下降，严重者可导致视网膜脱落。
此外，电磁辐射也对信息安全造成隐患，
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