人的生理心理因素及运动输出程卫民王玉华.docx

人的生理心理因素及运动输出程卫民王玉华.docx

《人的生理心理因素及运动输出程卫民王玉华.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人的生理心理因素及运动输出程卫民王玉华.docx（112页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

人的生理心理因素及运动输出程卫民王玉华

3人的生理心理因素及运动输出

本章学习目标：

1.掌握人的感觉和知觉特征、视觉特性、听觉特性；掌握人的个性心理与安全生产的关系；掌握影响人的信息处理能力的因素；掌握影响人的反应时间的因素。

2.理解人的非理智行为的心理因素；理解人的行为的共同特征和个体差异；理解影响人体作用力的因素。

3.了解颜色和声音的心理作用；了解人体活动和脑力劳动时机体的调节与适应。

3.1人的生理因素与安全作业

3.1.1人的生理特征

人体由呼吸系统、消化系统、运动系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统9个系统组成。

这9个子系统在中枢神经系统和体液统一支配和调节下，构成了一个相互独立，又相互联系、相互制约统一的有机体。

人的日常活动需要以上各系统的协同参与。

如果把操作者作为人机系统中的一个环节来研究，从系统安全角度考虑，人在作业时主要通过感觉、神经和运动3个系统与外界直接发生联系，人体的其他6个子系统，起到辅助和支持作用。

人机系统图如图3-1所示。

人在人机系统中的作用可由图3-2来加以说明，人在操作过程中，机的运行状况由显示装置显示，经人的眼、耳等感觉器官感知，再经过中枢神经系统的分析、加工和处理，将结果由人的手、脚等运动器官，运动器官操纵机械的控制部件，使机在新的状态下继续工作。

机的工作状态再次被显示装置显示，再由人的感觉器官感知，形成一个闭环系统，如此循环直至中间任何环节中断而停止。

人和机的沟通受外界环境的影响。

在人机系统中，人与机械及环境相互适应，显示装置、控制装置的设计符合人的感觉器官、运动器官的生理特性，才能建立安全、高效、舒适、健康的人机系统。

图3-1人机系统图

图3-2人机系统工作示意图

显然，要使上述的闭环系统有效运行，就要求人体结构中许多部位协同发挥作用。

首先是感觉器官，它是操作者感受人机信息系统的特殊区域，也是系统中最早可能产生误差的部位；其次，传入神经将信息由感觉器官传到大脑的理解和决策中心，决策指令再由大脑传出神经传到肌肉；最后，是身体的运动器官执行各种操作动作，即所谓作用过程。

对于人机系统中人这个环节，除了感知能力、决策能力对操作效率有很大影响外，最终的作用过程可能是对操作者效率的最大限制。

研究人的感觉系统、神经系统和运动系统的机能特点及其功能限度，是研究人―机―环境系统的整体效率提高的基础。

3.1.2人的神经系统

神经系统是人体最主要的机能调节系统，人体各器官、系统的活动，都是直接或间接地在神经系统的控制下进行的。

人机系统中人的操作活动，也是通过神经系统的调节作用，使人体对外界环境的变化产生相应的反应，从而与周围环境之间达到协调统一，保证人的操作活动得以正常进行。

神经系统可以分为中枢神经系统和周围神经系统两部分。

见图3-3。

图3-4为人的神经系统结构图。

图3-3人的神经系统

图3-4人的神经系统结构

3.1.3人的感知特性

1）人的感觉和知觉

（1）感觉感觉是事物直接作用于感觉器官时，对事物个别属性的反映。

例如拿到一瓶饮料时，我们可以通过视觉、嗅觉、味觉等感觉器官感受到它的颜色、气味、口感等不同属性。

感觉虽然是一种极简单的心理过程，可是它在我们的生活实践中具有重要的意义。

人对客观事物的认识是从感觉开始的，它是最简单的认识形式。

有了感觉，我们就可以分辨外界各种事物的属性，因此才能分辨颜色、声音、粗细、轻重、味道、气味、冷热等；有了感觉，我们才能了解自身各部分的位置、运动、姿势、饥饿、心跳；有了感觉，我们才能进行其它复杂的认识过程。

失去感觉，就不能分辨客观事物的属性和自身状态。

因此，我们说感觉是各种复杂的心理过程（如知觉、记忆、思维）的基础，就这个意义来说，感觉是人关于世界的一切知识的源泉。

人体的感觉系统又称感官系统，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5个器官产生的感觉称为“五感”，此外还有运动感、平衡感等。

我们有时称前面“五感”为外部感觉，后两种感觉为内部感觉。

感觉的基本特征包括适宜刺激、感觉阈限、适应、相互作用、对比、余觉等6个方面。

①适宜刺激人体的各种感觉器官都有各自最敏感的刺激形式，这种刺激形式称为相应感觉器官的适宜刺激。

人体各主要感觉器的适宜刺激及其识别特征如表3-1所示。

②感觉阈限刺激必须达到一定强度方能对感觉器官发生作用，能被感觉器官所感受的刺激强度范围，称作感觉阈限，也称绝对感觉阈限。

刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为该感觉器官的感觉阈下限，若刺激的能量低于此阈值，人就不能感觉到信号的存在，只有信号的能量超过此阈值，才能被人的感觉器官接收；能产生正常感觉的最大刺激量，称为感觉阈上限。

刺激强度不允许超过上限，否则不但无效，反而还会引起相应感觉器官的损伤。

当刺激的能量分布在绝对感觉阈限的上下限之间时，感觉器官不仅能感觉刺激的存在，而且能感受刺激的变化或差别。

刚刚能引起差别感觉的刺激最小差别量，称为差别感觉阈限，也叫最小可觉差别。

对最小差别量的感受能力叫差别感受性。

差别感受性与差别感觉阈限成反比。

不同感觉通道的最小可觉差别很不一致。

表3-2列出了人类各种感官对刺激信号能量的感觉范围和对信号能量差异的辨别能量参数。

表3-3列出了人的部分感觉器官对刺激信号能量频谱分布感觉范围，以及对刺激信号能量频谱分布的辨别能力参数。

表3-1人体主要感觉器官适宜刺激、识别特征及作用

感觉

感觉器官

适宜刺激

识别外界的特征

阈限

作用

视觉

眼睛

一定频率范围的电磁波

色彩、明暗、形状、大小、位置、远近、运动方向等

在晴朗的黑夜里，一个烛光可见到的距离为30英里

鉴别

听觉

耳

一定频率范围的声波

声音的强弱和高低，声源的方向和位置等

在安静的条件下，手表滴嗒声可听到的距离为20英尺

报警

联络

味觉

舌头和口腔的一些特殊细胞

溶于唾液溶解的物质

甜、酸、苦、咸、辣等

两加仑水中的一匙糖

鉴别

嗅觉

鼻腔粘膜上的一些毛细胞

挥发和飞散的物质

香气、臭气、辣气等挥发物的性质

一滴香水扩散到有6个房间的公寓的空间中

报警

鉴别

触觉

皮肤及皮下组织

皮肤表面的变形弯曲

触觉、痛觉、温度觉和压力等

从1cm距离落到你脸上的一个苍蝇的翅膀

报警

深部感觉

机体神经和关节

物质对机体的作用

撞击、重力和姿势等

－

调整

表3-2人类各种感觉器官对刺激信号能量的感觉范围与分辨能力

感觉

刺激信号能量范围

刺激信号能量分辨能力范围

最小可察觉量

最大允许量

相对辨别

绝对辨别

视觉

2.2~5.7×10-10erg（尔格）（1erg=10-7J）

约为阈值下限的109倍，大致相当于正午时的雪亮度

在实用范围内白光的相对辨别可达570个等级

0.1~50毫朗伯（1毫朗伯=3.1831cd/m2）范围内，白光的绝对分辨率可达3~5个等级

听觉

1×10-9erg/cm2

约为阈值下限的1014倍，大致相当于喷气飞机点火后产生的轰鸣声

2000Hz的声波相对辨别可达325个等级

对纯音的绝对分辨率可达3~5个等级

机械振动

在人的指尖部位可察觉振幅为0.00025mm的振动

随刺激的范围，受到刺激部位及个体差异的不同而各不同，当强度超过阈值下限40dB时，就会产生痛觉

振幅为0.05~0.5mm时，胸部的相对辨别可达15个等级

3~5个等级

触压觉

随身体部位和刺激类型的不同而不同，如大拇指指面0.026erg，指尖为0.036~1.090erg，手臂为0.032~0.113erg

－

随测量部位、刺激物接触的时间久暂，以及标准刺激和比较刺激间的时间间隔不同而变化

－

嗅觉

很大程度上受刺激材料的影响。

几项典型参数为：

香草醛2×10-7mg/m3，硫醇2×10-5mg/m3，乙醚1.0mg/m3

－

－

－

味觉

很大程度上受客体的温度影响。

几项典型参数为：

糖0.02mol，硫酸喹啉4×10-7mol

－

－

－

温度觉

200cm2的皮肤裸露在温度变化速率为6.3×10-4J/cm2/s的环境中，3s即产生热的感觉

200cm2的皮肤裸露在温度变化速率为0.916J/cm2/s的环境中，3s即产生痛觉

－

－

机体动觉

当关节以10º/min的速率运动0.2º~0.7º就可察觉。

一般说大关节感受性强些

－

－

－

角加速度觉

典型参数为：

皮肤和肌肉感觉1º/s2，眼球震颤运动1º/s2，眼球转动错觉0.12º/s2

当5~8G正向力持续1s以上会导致黑视甚至意识丧失，反向力为3~4.5G持续数小时的重力刺激会导致意识紊乱，产生“红视”和极度头痛

－

－

线加速度觉

在飞机上可察觉0.02G的加速度力和0.08G的减速力（1G=0.01m/s2）

当纵向力作用人体（力矩方向从头到脚）时，其极限参数同角加速度感觉

－

－

表3-3部分感觉器官对刺激信号能量频谱分布的感受范围和分辨能力

感觉

刺激信号能量频谱分布感觉范围

刺激信号能量频谱分布辨别能力

最低频率（阈限下限）

最高频率（阈限上限）

相对辨别

绝对辨别

色调

300nm

1500nm

对中等强度的可见光谱约可分辨出128个色度等级

12~13个色度等级

白光

闪光

－

占空比为0.5的中等强度白光约在50Hz左右产生融合

占空比为0.5的中等强度白光在1~15Hz的频率范围内可分辨出375个等级

不超过5~6个等级

纯音

20Hz

20000Hz

在20~20000Hz频率范围内响度为60dB时约可分辨出1800个等级

4~5个声调

间歇白噪声

－

占空比为0.5的中等强度白噪声约在2000Hz产生融合

占空比为0.5的中等强度，白噪声间歇率为1~45Hz时约可分辨出460个等级

－

机械振动

－

高强度刺激时可察觉到10000Hz的振动

在1~320Hz范围内可分辨出180个等级

－

在安全人机工程学中，对感觉的下限使用3种不同的定义，即阈值、最小可觉差别和绝对差别。

阈值是指产生感觉的最低限度的物理能量，亦即能量大小变化时，人们刚刚能察觉到该能量存在的量，通常指被用于指定人对某种物理能量产生感觉的最小值。

最小可觉差别是指人对两种能量强度作比较时，能感觉到差别的最小值，通常被用于人对前后两种不同强度能量之间是否有区别的测量。

绝对差别是指在两种能量强度之间不能直接比较时，认可察觉出差别的最小值。

绝对差别通常用于人们确定能量强度是否与以前某个时期存在的另外一个不同能量的测量。

③适应感觉器官经连续刺激一段时间后，在刺激不变的情况下，敏感性会降低，人的感觉会逐渐减小以致消失，产生感觉器官的适应现象。

④相互作用一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征。

眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。

人的感觉印象83%来自眼睛，11%来自耳朵，6%来自其他器官。

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信息。

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。

如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％，并且只能辨别最先输入的或是强度校大的信息。

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。

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