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1、人因实验指导doc人因工程实验指导书西安邮电大学管理工程学院2013年10月实验1 人体测量实验一、实验目的为了使各种与人体尺寸有关的设计能符合人的生理特点，使人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体尺寸。通过人体测量实验，使实验者熟悉人体基本参数测量方法，为安全人机工程设计打下基础。该实验用于测量人体各肢体的长度、宽度及围度等形态指标。二、实验原理通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。这些测量数据对工作空间的设计，机器、设备设计以及操纵装置等设计具有重要的意义，并直接关

2、系到合理地布置工作地，保证合理的工作姿势，使操作者能安全、舒适、准确地工作，减少疲劳和提高工作效率。三、实验仪器设备及材料TZG 型身高坐高计（身高：600-2000mm；坐高：400-1200mm）BD-II-605A型人体形态测量系统四、实验步骤1.身高测试将身高坐高计座板掀起，受试者赤脚立正姿势站在脚踏板上，上肢自然下垂，足跟并拢，足尖分开成 60 度。足跟、骶骨部及两肩甲间与标尺相接触，躯干自然挺直，头部正直，两眼平视前方，以保持耳屏上缘与眼眶下缘呈一水平。测试人员站在受试者侧面，将滑尺沿标尺杆下移，轻压受试者头顶（将头发压实）。测试者两眼与滑尺呈水平时读数记录， 完毕将滑尺上推至安全

3、高度。2.坐高测试将座板放平，受试者坐在身高坐高计座板上，使骶骨部、两肩胛间紧靠标尺，躯干自然挺直，头部正直，两眼平视前方，以保持耳屏上缘与耳眶下缘呈以水平，两腿并拢，大腿与地面平行，小腿尽可能与大腿呈直角，上肢自然下垂，双足踏在地面上。测试人员站在受试者侧面，将滑尺沿标尺杆下移，轻压受试者头顶。测试者两眼与滑尺水平时读数记录，完毕将滑尺上推至安全高度。3.其他人体尺寸测量测量时应在呼气与吸气的中间进行。其次序为从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测量的准确性。某些长度的测量，即可用直接测量法，也可用间接测量法两种尺寸相加减。人体形态测量系

4、统使用方法：（1）长马丁尺：测量下肢长。将尺子垂直于地面，移动尺标至测量点，尺标所对应的数字即为离地面的高度。（2）中马丁尺：测量上肢长、上臂长、前臂长、手长等。移动尺标至测量点，目标物夹在尺头与尺标之间，读取数字即为长度。（3）短马丁尺：测量大腿长、小腿长和跟腱长等。将尺子垂直于地面，移动尺标至测量点，尺标所对应的数字即为离地面的高度。（4）直脚规：测量肩宽、骨盆宽、胸宽和胸厚等。移动尺标至测量点，目标物夹在尺头与尺标之间，读取数字。（5）臂伸测量尺：测量臂伸，身长等。移动尺标至测量点，目标物夹在尺头与尺标之间，读取数字。如测量长度不够可将加长杆插入尾端。（6）足长测量仪：测量足长。移动尺标

5、，将单足放于底板之上，并轻处于尺头与尺标之间，读取数字。（7）游标卡尺：测量手宽、足宽等。松开游标上的螺钉，移动游标至测量点，将目标物夹在尺头与尺标中间， 所对应的数字即为测定点的长度。（8）围度尺：测量胸围、腰围、臀围、上下肢体及其他人体曲线的围度。先将卷尺绕在测量点上，注意不要缠得太紧，即可读取数字。图1测量人体的10个主要指标，填入表1。表1 身体测量数据学号身高眼高前臂长最大肩宽坐高坐姿肩高坐姿大腿厚坐姿眼高臀膝距坐姿膝高五、实验结果及报告要求实验结果见表1。试验报告内容应包括：（1）实验目的（2）使用的仪器及材料（3）实验步骤（4）实验数据及其处理（注意修正）（5）思考题六、注意事项

6、1.测量时，被测者应尽可能少着装，且免冠赤脚。注意身体对称，对于可以在身体任何一侧进行的测量项目，建议在两侧都进行测量，如果做不到这一点，应注明此测量项目是在哪一侧测量的。2.仪器应置于平坦地面。站立面（地面）、平台或坐面应是平坦、水平且不可变形的。3.立姿时要求自然挺胸直立，坐姿时要求端坐。七、思考题1.计算人体测量数据各项指标的平均值、标准差、第5、50和95百分位数。2.根据人体参数测试数据，在设计机械设备合装置时，要达到人体操作的安全、可靠、 高效、舒适的要求应从哪几个方面考虑。实验2 握力实验对自己握力大小感受能力强的人不但能在事后感觉到两次用力大小的细微差别，而且能够主动地按一定标

7、准来控制自己的用力程度。人们的这种对用力大小辨别和控制的能力叫做用力感。根据大量的实验数据表明，一般人的用力感比运动员低，非球类运动员又比球类运动员的用力感低。一、实验目的了解、检验用力感的个体差异，学习用复制法测定用力感。二、实验原理测试最大握力及用力感。用力感的测定要求被试把前一次用力的大小作为标准刺激复制出来，根据每人复制的结果和标准握力之差，按下列公式计算出用力感的大小：用力感=1/（(最大力-复制结果)/最大力）=最大力/(最大力-复制结果)最大力为测试（2）中的第一次握力的大小。三、实验仪器设备及材料WCS-100型握力计四、实验步骤1.准备。主试调整握力计转轮使中指第二关节完成9

8、0度，便于发挥最大握力，并将握力计指针复零位。2.测试（以左手为例）（1）被试身体直立，两脚自然分开，两臂自然下垂，手持握力计，掌心向内，表盘朝外。主试按下秒表的同时发出实验开始的指令，被试接到指令后用左右尽自己最大的力量握一次同时报告主试，主试立即再次按下秒表。将最大握力值及所用的测试时间填入数据表中。（2）主试将握力计复零位，请被试再握两次。第一次被试要在测试最大握力值时的1/2时间内完成握力测试，主试用秒表控制时间，时间到被试立刻停止用力并把手松开，主试记下这时用力的大小即最大力。第二次不要延误，否则被试的用力感就不鲜明了，要求被试根据自己的感觉达到和第一次的用力大小一样时就松开，主试记

9、下此时的握力即复制结果。（3）按照（2）的方法左右手各做两次。五、实验结果及报告要求右手被试最大握力值测试时间/s最大力/N复制结果用力感12左手被试最大握力值测试时间/s最大力/N复制结果1试验报告内容应包括：（1）实验目的（2）使用的仪器及材料（3）实验步骤（4）实验数据及其处理（5）思考题六、思考题测试握力感时根据实验数据你认为提高人的用力感能力应采用哪种方法？试说明用力感与什么因素有关？实验3 闪光融合频率测试实验人对低频的闪光有闪烁感，当闪光频率增加到一定程度时，人就不再感到闪烁，这种现象称为融合。开始产生融合时的频率称为融合值。反之，光源从融合状态降低闪光频率，使人感到光源开始闪烁

10、，这种现象称为闪光。开始产生闪光时的频率称为闪光值。融合值与闪光值的平均值称为闪光融合值（CFF）。闪光融合值是用以表示人的大脑意识水平的间接测定指标。对于工作期间一直处于高度紧张状态的工种（如电话员、机场调度员等）、视力高度紧张的工种以及枯燥无味、单调重复的工种，测量其工作前后的闪光融合频率值，会发现有不同程度的变化，一般可达0.56Hz，可以此判断疲劳程度。一、实验目的不同状态的人，闪光融合频率的差异较大。闪光融合频率越高，表示大脑意识水准也越高。人体疲劳时，闪光融合频率降低。因此，通过测定人的闪光融合频率，学习掌握人体疲劳的测量方法。二、实验原理CFF大小一般在30-55Hz。一般常用闪

11、光融合频率的日间和周间变化率作为疲劳指标，表征疲劳程度。日间变化率=（休息日后第一天作业后值/休息日后第一天作业前值）*100%-100%周间变化率=（周末作业前值/休息日后第一天作业前值）*100%-100%在较重的体力作业中，CFF一天内最好降低10%左右。若降低率超过20%，就会发生显著疲劳。在较轻的体力作业或脑力作业中，一天内最好只降低5%左右。无论何种作业，周间减低率最好在3%左右。三、实验仪器设备及材料BD-II-118型闪光融合频率计。闪光融合频率计又称亮点闪烁仪，其可以测量闪光融合临界频率，确定辨别闪光能力的水平，即视觉时间的视敏度。还可以检验闪光的色调、强度、亮黑比以及背景光

12、的强度发生变化时对闪光融合临界频率的影响。四、实验步骤1.接通电源，电源开关在仪器的左前侧。初始的亮点闪烁频率为10.0Hz。2.令被试双眼紧贴观测筒，观察位于视觉中央的亮点。3.先将背景光的强度、亮点的光强、亮黑比以及亮点的颜色都选择固定在所需位置上，然后再测定亮点闪烁的临界频率。4.在测定闪烁临界频率时，频率的快慢都由被试调节。转动仪器右侧亮点闪烁“频率调节”旋钮，相应频率将增加或减少。调节过程中亮点闪烁实时变化。频率调节范围4.0-60.0 Hz。5.当被试开始观察时看不到亮点在闪烁，则通过降低闪烁频率，使刚刚见到闪烁时立即停止，记下这时显示的闪烁频率；如果开始时能见到亮点在闪烁，则将频

13、率调快，刚刚看起来不闪烁（融合）时立即停止调节，记下其频率。在融合点附近可以反复测试，得出平均值。6.如检测亮点不同颜色的闪烁临界频率，则转动亮点“选色”旋钮, 选定一种颜色。7.如检验亮点强度对闪烁临界频率的影响，则其它条件保持不变，在各种光强下测定闪烁临界频率。检验其它条件对闪烁临界频率的影响时亦仿此。五、实验结果及报告要求1.确定背景光强为1，亮黑比1：:3，亮点光强度为1，改变颜色，从感到光闪烁调制到光的融合即稳定。颜色测试1/Hz测试2/Hz测试3/Hz测试4/Hz红黄绿2.确定背景光强为1，亮黑比1：:3，改变光强度。调制光闪即闪烁。颜色红黄蓝亮点光强度闪烁/Hz融合/Hz闪烁/H

14、z融合/Hz闪烁/Hz融合/Hz1/21/41/81/161/321/643.确定背景光强为1/16，亮黑比为1:1，改变光强度。颜色红黄蓝亮点光强度闪烁/Hz融合/Hz闪烁/Hz融合/Hz闪烁/Hz融合/Hz1/21/41/81/161/321/64试验报告内容应包括：（1）实验目的（2）使用的仪器及材料（3）实验步骤（4）实验数据及其处理（5）思考题六、注意事项接通电源并打开电源开关后, 若频率表不显示, 则是电源没有接通, 应首先检查电源插头、电源线、保险管和电源开关以及5V稳压电源部分。七、思考题1.你认为被试的闪光融合临界频率值与视力好坏有无关系，为什么？2.根据闪光融合频率测试实验

15、的启示，选择一种职业，分析影响视觉疲劳的因素，提出改进建议。实验4 两点阈实验两点阈是同时刺激皮肤上的两点，被试刚刚能分辨出其为两点时的最小距离。两点阈是皮肤触觉敏锐性指标，也是对触觉空间辨别能力的度量。身体各部位的两点阈不是同的，活动较多的部位两点阈较低，如手指尖的两点阈13mm，手心的两点阈则为812mm.，手背32mm，颈背55mm，脊背中央67mm。一般身体的暴露部分，如手指和头、面部的两点阈最小，身体的掩盖部分，如肩、背、大小腿等处的两点阈较大。一、实验目的两点阈量规是为测量肤觉感受性设计的，特别适用于触觉两点阈的测定，通过测定手心的两点阈实验，学习掌握恒定刺激法的实验方法，测量肤觉

16、感受性。二、实验原理 用两个短距离的针状物同时刺激作业者皮肤上二点，当刺激的二点接近某种距离时，被试仅感到是一点，似乎只有一根针在刺激。这个敏感距离称作触觉两点辨别阈或两点阈。随着疲劳程度的增加，感觉技能钝化，皮肤的敏感距离也增大，两点阈增加，其增加量与疲劳程度成正比。把疲劳前后的两点阈值进行比较，可判断作业疲劳程度。两点阈可以通过练习而减小，随着疲劳而增大。三、实验仪器设备及材料BD-II-202A型两点阈量规四、实验步骤1.被试坐在桌边，戴上遮眼罩或者头背向测量部位。如测量手部位，手心向上平放在桌子上。2.主试将刺激触针垂直地、轻轻地落被试测量部位，并且压力相等，时间保持2秒。两次刺激之间

17、的时间间隔应至少在5秒以上。一般测试过程中，至少确定5个距离，每个距离的刺激次数应在10次以上。3.将a、b两个刺激点间距由短变长或由长变短确定不同的刺激距离。刺激后，被试应回答感觉的刺激点是两个点还是一个点。要在受到刺激后马上报告，并且在整个实验中判断两点的标准前后一致。4.确定实验测试范围，首先主试多次给出最大的两点测试距离，找出被试在此距离测试时有90%以上的次数判断为两点，再多次给出最小的两点测试距离，找出被试在此距离测试时有10%以下的次数判断为两点即两点阈限值（被试感觉到两点的最短距离）。 5. 主试从被试测试的最小两点距离到最大两点距离之间选出间隔相等的5个刺激点。将5个刺激点排

18、出一个呈现刺激的顺序，每个刺激点分别穿插测试两次，共测试10次。6.刺激点c作为捕捉实验用，即用于检查被试是否如实回答。主试有时用它只给一个刺激点，测试被试是否报告感觉到两点。五、实验结果及报告要求实验数据记录于下表中。最大的测试距离/mm两点阈限值/mm顺序刺激距离/mm判断点数顺序刺激距离/mm判断点数16273849510试验报告内容应包括：（1）实验目的（2）使用的仪器及材料（3）实验步骤（4）实验数据及其处理（5）思考题六、注意事项在同一刺激点处不允许连续测试两次。七、思考题如果测定皮肤某部位的两点阈，自变量的范围和间距应如何安排？实验5 皮肤电测试实验在情绪状态变化时，皮肤内血管的

19、舒张和收缩以及汗腺分泌等变化，能引起皮肤电阻的变化。皮肤电测试仪就是以此来测定植物性神经系统的情绪反应。最早研究这一现象的是费利（C. Fere），1888年他把两个电极度接到前臂上，并把它与弱电源和一个电流计串联。他发现当被试被音叉、气味等刺激时，电流计就迅速偏转，后人称之为费利现象。以后皮肤电测试即被广泛应用，常用来作为个体情绪和紧张的一种间接性指标。它可测量情绪、紧张和唤醒水平的强度。一、实验目的通过实验，了解皮肤电测试的方法与意义。二、实验原理测定时把电极任意安在人体皮肤的两处，以微弱电流通过皮肤，用电流计测定作业前后皮肤电流的变化情况，可以判断人体的疲劳程度。人体疲劳时皮肤电传导性增

20、高，皮肤电流增加。三、实验仪器设备及材料BD-II-606型皮肤电测试仪四、实验步骤1连接交流220V电源。电极夹连线接头接入后面板相应插孔中。打开电源开关。2.两个电极夹分别固定在被试的二个手指上，通常是固定在同一个手上。电极金属体应与皮肤接触紧密，可以在皮肤接触处涂上薄薄一层导电膏（液），确保最佳测试效果。测试过程中，固定有电极的手，轻松舒展，勿动。3.主试按前面板的“开始”键，计时开始并记录皮肤电示意值及图示线。待被试情绪放松稳定后，主试调节“调零”旋钮，使皮肤电示意值在500左右，图示线在显示界面的中间位置（有虚标线）。这确定为情绪稳定的参考点。4.随后主试可对被试进行相关刺激，如颜色

21、卡片、易难心算题、回答有关问题、惊吓、痛阈刺激等等。被试应答时会产生不同的情绪变化，相应皮肤电能反应出这种变化的程度。情绪紧张，皮肤电示意值会相对增大。在显示图形上，能判断出开始紧张或放松的时间点及程度。结合刺激方式，间接测定出被试发生情绪变化原因。5.每1秒实时采样，显示120秒内的皮肤电变化图形。按“停止/暂停”键，能暂停计时与采样。再按“停止/暂停”键，重新开始。6.如皮肤电显示图形起伏较小，可以按前面板的“纵向”调节按键，进行图形的纵向放大，更明显地监测到情绪的变化。7.如实验过程中，情绪变化激烈，图示线超过上、下限范围。应适时调整“零位”。8.按“复位”键，可使时间清零，显示屏清屏。

22、再按“开始”键开始新的实验。9.实验完成后，如用了导电膏，电极夹应及时清洗。实验6 彩色分辨视野实验一、实验目的视野是指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。人的视野范围：在垂直面内，最大固定视野为115，扩大的视野为150；在水平面内，最大固定视野为180，扩大视野为190。如图1所示。图1 垂直面内（a）与水平面内（b）的视野人眼最佳视区，上下、左右视野均只有1.5左右；良好的视野范围，位于在垂直面内水平视线以下30和水平面内零线左、右两侧各15的范围内；有效视野范围，位于垂直面内水平视线以上25、以下35，在水平面内零线左右各35的视野范围。在垂直面内，实际上人

23、的自然视线低于水平视线，直立时低15，放松站立时低30，放松坐姿时低40，因此，视野范围在垂直面内的下界限也应随放松坐姿，放松立姿而改变。了解人的视野特性，对人机界面的显控装置的布局设计尤其重要，当一个人面对较多的仪器仪表时，哪些放在操作者的最佳视野，哪些放在有效视野，布局的不同直接影响到工作绩效，设计不好甚至会造成操作失误，引起重大事故。通过实验，测定各种彩色和白色的视野范围。二、实验原理色觉视野：不同颜色对人眼的剌激不同，所以视野也不同。白色视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小，如图2所示。图2 水平方向（a）与垂直方向（b）的色觉视野实验利用仪器提供的红、黄、蓝绿和白5种颜色，测试被

24、试者在不同颜色下的视野范围。在某一种颜色下，人的眼中有时出现这样的现象，比如红色，当测试到某一个角度时，红色点，在被测者视野中突然消失，然后又出现，这种现象叫“盲点”，每个人视觉特性不同，出现盲点的位置显然不同。三、实验仪器设备及材料BD108型 彩色分辨视野计，遮眼罩四、实验步骤1把视野图纸安放在视野计背面圆盘上，学习在图纸上做记录的方法。（记录时与被试反应的左右方位相反，上下方位颠倒）。2主试选择一种某一大小及颜色（如红色）的刺激。3让被试坐在视野计前。被试戴上遮眼罩把左眼遮起来，下巴放在仪器的支架上，用右眼注视正前方的黄色注视点，一定不要转动眼睛。同时用余光注意仪器的半圆弧。如果看到弧上

25、有红色的圆点，或者原来看到了红色后来又消失了，要求立即报告出来。在红点消失前，觉得颜色的色调有何变化，也要及时报告。4主试将视野计的分度肖拔出，转动圆盘，将弧放到0-180的位置上。然后，将肖插入相应角度位置的孔中，固定圆盘。把弧上滑轮放在被试左边的半个弧靠近中心注视点处，并移动滑轮将红色剌激由内向外慢慢移动。直到被试看不见红色时为止，把这时红色刺激所在的位置用笔记录在视野图纸的相应位置上。然后再把红色刺激从最外向中心注视点移动，到被试报告刚刚看到红色时为止，用同样方法作记录。5再按同样的程序，用红色刺激在被试右边的半个弧上实验。但有一点不同，当红色刺激从内向外或从外向内移动的过程中，会产生红

26、色剌激突然消失和再现的现象。把红色突然消失和再现的位置记下来，这就是盲点的位置。6把视野计的弧依次放到45-225、90-270、135-315等位置上，再按上述程序测定红色的视野范围。每做完弧的一个位置休息分钟。7按上述步骤分别测定黄、绿、蓝、白各色的视野范围，用相应颜色的笔把被试反应位置记在同一张视野图上。8将另一张视野图纸安放在视野计的背面，让被试戴上遮眼罩，用左眼注视中心黄色注视点，按上述同样程序进行测定和记录。9询问被试各彩色从视野中逐渐消失时感到色调有何变化。五、实验结果圆孔直径/mm颜色消失过程的色调变化红色黄色绿色蓝色白色1分别在左、右眼视野图纸上将同色调的各点顺次连接起来（如

27、图4）。2根据所测各彩色的视野，从大到小排一个顺序。3指出盲点在视野及视网膜上的位置，并计算出它的大小。六、注意事项在视野图上做记录要特别注意：当刺激在左边时，所测得的结果应记录在图纸的右边；刺激在右边应记在图纸的左边。因为彩色视野图是表明对人体外部的不同彩色的可见范围，而不是视网膜上不同的彩色区域，所以视野图与视网膜上左右部位是相反的，上下部位是颠倒的。七、思考题1比较左、右眼彩色视野的异同。2比较刺激的大小对视野的影响。实验7 听觉实验一. 实验目的 测试低频、中频、高频声响的响度绝对阈限，可为绘制正常和不正常的听力曲线提供实验数据。二、实验原理本仪器采用微电脑控制，专用正弦波信号发生器芯

28、片及电子音量控制电路芯片，正弦波频率范围宽，失真小。通过改变频率和衰减器的衰减量，就可以分别测量不同人的左、右耳对不同频率声响的响度绝对阈限。 三、实验仪器设备及材料四、实验步骤1熟悉主试面板各键功能，接通AC220V电源，预热15分钟以上。2在被试面板将耳机插入对应耳机插孔。3被试者戴上耳机，背向主试和仪器。4测定响度绝对阈限的步骤：(1) 频率选择：如选择仪器设定的固定频率可用波段开关拨至相应位置。如自行确定频率，可把波段开关拨至“连续”位置，调节“粗调”与“细调” 频率的两个旋纽，依显示的频率值，选择测定声响的频率。(2) 选择测试的右、左耳，可打开“右耳”或“左耳”开关，或二个都打开。

29、(3) 选择 “连续”或“间断”声响，开关拨向相应一方。选择“间断”声响，可有效判别听觉阈限左右的声响。(4) 按“声响调节”的“+”（红键）或“”（绿键），增加或减少音量，每按一下，增加或减少2db，连续按着，将自动连续变化。(5) 音量初值有二档可选择，“高音量”为066db衰减，“低音量”为34100db衰减。对于正常听力的被试，测试响度绝对阈限通常在“低音量”段。(6) 用渐增法测定：将声响强度衰减到被试者听不到处开始，逐渐减小衰减量（增强声响），当被试听到声音后，示意或回答，主试停止减小衰减量，此时的响度为该被试人员在此频率的听觉阈限值。(7) 用渐减法测定：步骤同（6）。只是将衰减器调到被试者能听到的强度后，再开始逐渐增大衰减量，直到被试人员听不到声音时停止。五、实验结果渐增法：A测实验环境频率/Hz641282565121k2k4k8k16k左耳/dB右耳/dB渐减法：A测实验环境