人机工程学

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安全工程系


第六章　作业环境设计


人机工程学人机工程学第六章　作业环境设计大纲

本章大纲

光环境

声环境

热环境

振动环境


人机工程学人机工程学第六章　作业环境设计重难点分析

本章重点主要目的在于使大家了解几种主要的作业环境，以及作业环境设计的基本方法和原则。

其中，光环境的内容是必须要掌握的重点所在，要求掌握光环境基本概念以及照明类型选择、光源选择以及照明设计要求等知识点。

声环境基本概念术语要掌握，但是 A 声级等概念高起专只需要了解，噪声的危害要求掌握，控制方法了解。

热环境高起专制要求了解即可，振动环境基本内容要求掌握。


人机工程学人机工程学第一节　光环境主要内容

主要内容

光环境的一般概念

照明对工效的影响（高起专了解）

光环境设计的一般原则

工作场所照明设计 ( 高起专了解 )

照明标淮


人机工程学人机工程学1.1 　光环境基本概念

　　合适的光环境是保持人们正常、稳定的生理、心理和精神状态，提高工作效率，减少差错和事故的必要条件。

　　早期人机学的光环境研究主要是生产劳动作业场所的光环境，后来则关注到了各种工作和生活的室内空间光环境。

　　室内光环境由天然采光和人工照明两部分组成，分别简称为采光和照明。


人机工程学人机工程学1.2 　光环境术语

　　光环境的基本概念、基本术语有以下几个：　　　　　　　　　　　　光通量、发光强度　　　　　　亮度、照度　　　　　　灯的 ( 或光源的 ) 光效系数　　　　　　照明类型　　　　　　采光系数眩光


人机工程学人机工程学1.2.1 　光通量发光强度

　　光通量 (1uminous flux) 从光源辐射出来、能引起人眼视觉的光能量辐射速率 ( 单位时间内从光源辐射出来，能引起人眼视觉的光辐射能 ) 。

　　发光强度 (1uminous intensity) 光源在给定方向的发光强度，用在该方向的单位立体角。发光强度的单位是坎德拉 (cd ， candela) ，简称坎。


人机工程学人机工程学1.2.2 　亮度　照度

　　亮度 (1uminance) 单位面积光源表面上 ( 在给定方向上 ) 的发光强度。亮度的单位是坎 [ 德拉 ] 每平方米， cd ／ m2 。

　　照度 (illuminance ， illumination) ( 在被光源照射的面上 ) 投射在单位面积上的光通量。照度的单位是勒克斯 (1x ， lux) ，简称勒。


人机工程学人机工程学

1.2.3 　光效系数

　　灯的 ( 或光源的 ) 光效系数 (1amp ／ light sourc

e efficacy) ( 该灯或光源 ) 消耗 1W( 瓦 ) 功率所能产生的光通量的流明 (lm) 数。

　　灯 ( 光源 ) 的光效系数用 1m ／ W( 流明／瓦 )

表示。


人机工程学人机工程学1.2.3.1 　灯具的光效系数范围

　　各种不同类型的灯 ( 光源 ) 的光效系数差别甚大；同一种类型的灯，因质量等方面的不同，光效系数也会颇有出入。几种类型灯具光效系数范围的参考数据：


人机工程学人机工程学1.2.4 　照明类型

　　一般照明 (general lighting) 不考虑特殊局部的需要，为照亮整个场地而设置的照明。

　　局部照明 (10cal lighting) 为满足某些部位 ( 通常限定在很小范围，如工作台面 ) 的特殊需要而设置的照明。

　　混合照明 (mixed lighting) 一般照明与局部照明组成的照明。


人机工程学人机工程学1.2.5 　采光系数眩光

　　采光系数 ( 昼光因数， daylight factor) 在室内给定平面上的一点，由于 ( 直接或间接地 ) 接收来自( 假定或已知亮度分布的 ) 天空光而产生的天然光照度与此刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的扩散光照度之比。

　　眩光 (glare) 在视野中由于光亮度的分布或范围不适宜，或在空间、时间上存在着极端的亮度对比，以致引起不舒适或降低物体可见度的视觉条件。


人机工程学人机工程学1.3 　照明对工效的影响

照明对工效的影响有以下几个方面：

照明与情绪照明与疲劳

照明与工作效率

事故与照明

照明与情绪



1.3.1 　照明与疲劳

因为亮光下瞳孔缩小，视网膜上成象更为清晰，视物清楚。

当照明不良时，因反复努力辨认，易使视觉疲劳，工作不能持久。



1.3.2 　视觉疲劳的症状

　　眼睛疲劳的视觉症状有：眼睛乏累、怕光刺眼、眼痛、视力模糊、眼充血、出眼屎以及流泪等。

　　眼睛疲劳还会引起视力下降、眼球发胀、头痛以及其它疾病而影响健康，工作失误甚至造成工伤。



1.3.3 　照明与工作效率（ 1 ）

增加照明并非总是与劳动生产率的增长相联系。

照度提高到一定限度，可能引起目眩，从而对工作效率产生消极影响。


人机工程学人机工程学1.3.3.1 　照明与工作效率（ 2 ）

研究表明，随着照度增加到临界水平，工作效率便迅速得到提高；

在临界水平上，工作效率平稳，超过这个水平，增加照明度对工作效率变化很小，甚至会加重视疲劳，使工作效率下滑。



视疲劳和生产率随照度变化的曲线如图

1.3.3.2 　照明对工效的影响图



1.3.3.3 　照明对工作效率的影响规律

　　由于眼睛的调节能力随年龄的增加而下降。

　　因此，年龄增加将导致眼睛调节时间延长，如果所从事的是视觉特别紧张的工作，则高龄人的工作效率比青年人更加依赖于照明。



1.3.4 　事故与照明

　　事故的数量与工作环境的照明条件有密切的关系。

　　事故统计资料表明，事故产生的原因虽然是多方面的，但照度不足则是重要的影响因素。



1.3.4.1 　事故与照明例子

　　如我国大部份地区，在 11月、 12月、 1月这三个月里白天很短，工作场所人工照明时间增加，和天然光照明相比，人工照明的照度值较低，因此事故发生的次数在冬季最多。


人机工程学人机工程学1.3.4.2 　事故与照明规律（ 1 ）

　　人眼在亮度对比过大或物体及其周围背景发出刺目和耀眼光线时，即在眩光状况下，会缩瞳而降低视网膜上的照度，并在大脑皮层细胞间产生相互作用，使视觉模糊。

　　眩光在眼球介内质内散射，也会减弱物体与背景间的对比，造成不舒适的视觉条件，进而导致视觉疲劳。


人机工程学人机工程学1.3.4.3 　事故与照明规律 (2)

　夜间运行的汽车，当驾驶员为交会来车而将本车前照灯变换到近光时，由于 50 米距离以外的路面照明急剧降低而导致形成“黑洞”效应，因而在5～ 10秒的时间内将丧失识别障碍物的能力，在随后的一段时间里实际上是盲目行车，极易造成事故。


人机工程学人机工程学1.3.5 　照明与情绪

　　据生理和心理方面的研究表明，照明会影响人的情绪，影响人的一般兴奋性和积极性，从而也影响工作效率。

　　一般认为，明亮的房间是令人愉快的，如果让被试者在不同照度的房间中选择工作场所的话，一般都选择比较明亮的地方。


人机工程学人机工程学1.3.5.1 　照明与情绪

　　眩目的光线使人感到不愉快，被试者都尽量避免眩光和反射光。许多人还喜欢光从左侧投射。

　　总之，改善工作环境的照明，可以改善视觉条件，节省工作时间，提高工作质量，减少废品，保护视力，减轻疲劳，提高工作效率，减少差错，避免或减少事故，有助于提高工作兴趣，改进工作环境。


人机工程学人机工程学1.4 　光环境设计的一般原则（ 1 ）

　　 1.依据具体情况设定适宜的平均照度水平和照度均匀度，不宜过高或过低，基本要求是给空间以适当的明亮感，利于安全，便于活动，但不造成过强光刺激。

　　 2. 有利于将注意力集中在工作区上，即工作区的照度应比非工作区照度高，以形成适当的差别和对比。


人机工程学人机工程学1.4.1 　光环境设计的一般原则（ 2 ）

　　 3. 光线的照射方向和扩散要合理，既避免产生干扰阴影，又顾及形成必要的柔和的阴影，以增强设施、器物的立体感。

　　 4.避免光线直接照射人眼，以防眩光晃眼。

　　 5. 光源应具有适宜的“显色性”。一般的生活与工作环境下，要求能显示各种设施、器物的颜色特性，有利于保护眼睛的视觉和人们的心理健康；显色性差的光源。


人机工程学人机工程学1.4.2 　光环境设计的一般原则（ 3 ）　　 6.根据环境要求，选择适宜的地面、墙面和器物的颜色，以增强清洁明快感。还可通过光色、亮度、照度、投射方向、透光遮光、折射漫射等因素，设计适当的环境氛围，有利于身心健康和愉悦的工作情绪。

　　 7. 重视节约能源，减少消耗，降低成本。推广使用节能灯具在这方面具有更现实的意义。例如较新型的“三基色高效荧光灯”光效高，寿命长，性能稳定，光色对眼睛保健有利。


人机工程学人机工程学1.5 　工作场所照明设计内容

照明形式的选择

人工照明方式的选择

光源选择

眩光

作业场所的光照要求


人机工程学人机工程学1.5.1 　照明形式的选择（ 1 ）

　　作业环境中的照明一般有三种形式，即天然采光、人工照明、混合采光。

　　利用自然界的天然光源，解决作业场所照明的叫天然采光；

　　利用人工制造的光源来解决作业场所照明的叫人工照明；


人机工程学人机工程学1.5.1.1 　照明形式的选择

　　当天然光源和人工光源合用时则谓之混合采光。考虑到节省能源以及人们习惯太阳光谱，所以应考虑最大限度地使用天然采光。

　　将工作场所布置成一个合理的照明场地后，将会提高工作的速度和精确度，增加产量，保证质量，保障安全。


人机工程学人机工程学1.5.2 　人工照明方式的选择

人工照明方式的选择

1 ）一般照明

2 ）局部照明

3 ）综合照明

4 ）特殊照明


人机工程学人机工程学1.5.2.1 　人工照明方式的选择 __ 一般照明

　　它是指不考虑特殊的局部需要为照亮整个被照面积而设置的照明。

　　采用这种照明方式，可使作业者的视野亮度一致，视力条件好，工作时感到愉快；一次投资费用较少但耗电较多。

　　它适用于对光线投射方向没有特殊要求，工作点较密集或者作业时工作点不固定的场所。


人机工程学人机工程学1.5.2.2 　人工照明方式的选择 --- 局部照明

　　局部照明是指增加某一指定地点的照度而设置的照明。

　　由于它靠近工作面，故耗电少而照度高，但要注意直接眩光和使周围变暗的影响。

　　一般来讲，对工作面照度要求不超过 30～ 40

勒克司时，可不必采用局部照明。


人机工程学人机工程学1.5.2.3 　人工照明方式的选择 ---综合照明

　　它是指由一般照明和局部照明共同构成的照明。

　　其比例似 1:5 为好。若对比过强则将使人感到不舒适，对作业效率有影响。

　　对于较小的工作场所，一般照明的比例可适当提高。综合照明是一种最经济的照明方式，常用于要求照度高，或有一定的投光方向，或固定工作点分布较稀疏的场所。



1.5.2.4 　人工照明方式的选择 --- 特殊照明

　　它是指应用于特殊用途，有特殊效果的各种照明。

　　如透过照明、不可见光照明、色彩检查照明、彩色照明等。



1.5.3 　光源选择

　　室内天然采光是通过天窗和侧窗接受户外的光线。

　　作为光源，自然光（阳光及天空光）是最理想的。

　　但是天然采光会受到时间、季节和条件的影响，因此在作业环境内常常要用人工照明作为补充光源。


人机工程学人机工程学1.5.3.1 　光源选择 ---白炽灯

　　人工照明可使工作场所保持稳定光量。常用的人工光源可分为两大类，即：

　　 1 ）白炽灯

　　白炽灯发出的光以红黄两色光为主，因其可改变物体自然色，故不适合颜色分辨要求很高的场合。


人机工程学人机工程学1.5.3.2 　光源选择 ---荧光灯（ 1 ）

　　它是较为接近自然光的一种人工光源，其光谱近似阳光。发热量小，发光面大，可使视野的照度均匀，采光效果较白炽灯高 3～ 4倍，因而经济性好。

　　但是，荧光灯发光时会产生导交流电频率相同的闪烁。由于闪光频率高于眼睛的闪光融合频率，故人并不都能知觉到闪光。


人机工程学人机工程学1.5.3.3 　光源选择 ----荧光灯（ 2 ）

　　旧的或者质量不好的荧光灯还会产生可见的闪光，在灯管两端尤为严重。

　　当安装辅助元件或者同时使用两个以上的荧光灯，则可减弱闪光现象，使光强变化减小。

　　任何作业只要时间较长，就不宜使用单根荧光灯进行照明。



1.5.3.4 　均匀值

　　光源不可见闪烁时，从最大亮度到最小亮度的变化程度（指在一个周期内），叫均匀值。

　　完全不闪光的光源，均匀值为 1 ，荧光灯的均匀值在 0.2～ 0.6之间，白炽灯则在 0.9 以上。


人机工程学人机工程学1.5.3.5 　有色光线

　　照明不宜使用有色光线。在有色光照明下视力效能降低。

　　如白光下视力效能为 100% ，则在红光下视力效能仅达 90% 。

　　按光线与被照物的关系，光源可分为直射光源、反射光源及透射光源三种。


人机工程学人机工程学1.5.3.6 　三种光源

　　直射光源的光线直射在加工物件上，因向光部分明亮，背光部分黑暗，故照度分布不均。

　　反射光源光线的 90%至更多的光都照在天花板和墙面上，通过反射来照明，故不会产生阴影。

　　透射光源的光线经散光的透明材料使光线转为漫射，以减轻阴影和眩光，使照度分布均匀。


人机工程学人机工程学1.5.4 　眩光

　　物体表面产生刺眼和耀眼的强烈光线叫眩光。

　　眩光多来源于外界物体表面过于光亮、亮度对比过大或直接强光照射。

　　工作面上的直射太阳光常常产生使眼睛无法适应的眩光。


人机工程学人机工程学1.5.4.1 　眩光 --- 眩光的影响

　　使眼睛的瞳孔直径减小，在视野内亮度不变的条件下降低了视网膜上的照度。

　　眩光在眼球媒质内散射，减弱了被看对象与背景间的对比；

　　视觉细胞受高亮度光源的刺激，使大脑皮层细胞阔产生相互作用，因而使对对象的观察模糊。



1.5.4.2 　眩光 ---防眩光措施

　　有研究表明，做精细工作时，眩光在 20 分钟之内就会使差错明显增加，工效显著降低。

　　为了防止和减轻眩光对作业的不利影响，应采取的主要措施有：



1.5.4.3 　眩光 ---防眩光措施 1

　　 1 ）限制光源亮度。当光源亮度大于 16×104 坎德拉 / 米 2 时，无论亮度对比如何，都会产生严重眩光现象。对眩光光源应考虑用半透明或不透明材料减少其亮度或遮住直射光线；


人机工程学人机工程学1.5.4.4 　眩光 ---防眩光措施 2

　　 2 ）合理分布光源。应尽可能将眩光光源布置在视线外微弱刺激区，采用适当的悬挂高度和必要的保护角；

　　 3 ）光线转为反射。光线经灯罩或天花板及墙壁漫射到工作场所；



1.5.4.5 　眩光 ---防眩光措施 3

　　 4 ）对于反射眩光，则通过变换光源的位置或工作面位置，使反射光不处于视线内。此外还可以通过选择材质或涂色来降低反射系数，避免反射眩光；

　　 5 ）适当提高环境亮度以减少亮度对比。


人机工程学人机工程学1.5.5 　作业场所的光照要求

　　照明要符合人的要求，达到眼睛感觉舒服和视觉效果优良，必须保证照度适宜、光源布局合理、无闪光、不产生目眩等要求。

　　 1 ）光的数量　　 2 ）照明的均匀性

　　 3 ）照明的稳定性　　 4 ）光色效果

　　 5 ）亮度分布


人机工程学人机工程学1.5.5.1 　作业场所的光照要求 --- 光的数量（ 1 ）

　　光的数量就是指在作业面及其周围光的照度。

　　不同的视看对象要求不同的照度，而在同一条件下照度值愈高愈好。

　　提高照度，不仅能减少视觉疲劳，而且对提高劳动生产率也起着很大作用。


人机工程学人机工程学1.5.5.1.1 　光的数量（ 2 ）

　　当照度超过 1000 勒克司时，将造成反光干扰，此时阴影深暗，对比过于强烈，而这些都对作业不利。

　　由于照度愈高，电力消耗愈大，所需的投资费用也愈大。

　　所以，照度的确定，既要考虑视觉需要，也要考虑经济上的可能性和技术上的合理性。


人机工程学人机工程学1.5.5.3 　作业场所的光照要求 --- 照明均匀性（ 1 ）

　　视觉是否舒服愉快在很大程度上决定于照明的均匀性，即在视野内大面积的亮度对比和其分布于视野的情况。

　　对于单独采用一般照明的工作场所，如果工作表面亮度很不相同，则眼睛从一个表面移到另一个表面时要发生适应过程。



在适应过程中，不仅使人感到不舒适，而且眼的视觉能力要降低。如果经常交替适应，则整个视力将发生困难。

研究表明，当亮度对比达到 1:5 时，眼睛的效率受到损害（以觉察最小亮点的能力测量），眨眼频率增加，说明眼睛有不舒服的感觉。

照明的均匀性主要从灯具的布置上来解决。对于一般作业来说，当有效工作面大体为 30×40 平方厘米的范围时，其照度的差异应不大于 30% 。

1.5.5.3.1 　照明均匀性（ 2 ）


人机工程学人机工程学1.5.5.4 　作业场所的光照要求 --- 照明稳定性

　　照明的稳定性指照度保持标准的一定值，不产生波动，光源不产生频闪效应。

　　照度稳定与否直接影响照明质量的提高。

　　为此，在设计上要保证在使用过程中照度不低于标准值，就要考虑到光源老化、房间和灯具受到污染等因素，适当增加光源功率，采取避免光源闪烁的措施等，同时还应指明使用维护中的有关注意事项。


人机工程学人机工程学1.5.5.5 　作业场所的光照要求 --- 光色效果（ 1 ）

　　光源的光色包括色表和显色性。

　　色表就是光源所呈现的颜色，如荧光灯灯光看起来象是日光色、高压钠灯灯光看上去象是金白色。

　　当不同的光源分别照射到同样一种颜色物体上时，该物体就会表现出不同的颜色，这就是光源的显色性。



1.5.5.5.1 　光色效果（ 2 ）

　　就是说，物体的颜色是会依照明条件的不同而发生变化的，物体的本色只有在白色光（天然光）照明的条件下才会不失真的显示出来。

　　如果照明是有色的，它就会发生变化。


人机工程学人机工程学1.5.5.5.2 　光色效果（ 3 ）

　　同时，物体颜色的辨别还与照明的强度有关，一般照明强度愈大，辨别率愈高。在弱的照明条件下，暖色调接近红色，冷色调接近绿蓝色。

　　在微光视觉条件下，除天蓝色外，其它颜色是辨别不出来的。因此对需要进行辨色的场合，如何选择光源将成为一个重要的问题。



1.5.5.6 　作业场所的光照要求—亮度分布（ 1 ）

　　照明环境不但要使人能看清对象，而且要给人以舒适的感觉。

　　在视野内存在不同亮度，即亮度有差异时就有反差存在。

　　当有足够的反差时，就容易分辨前后、深浅高低和远近。

　　能够大大增强工作的典型性。


人机工程学人机工程学1.5.5.6.1 　亮度分布（ 2 ）

　　当工作和周围环境存在明暗对比的反差、柔和的阴影时，心理上也会感到满意。　　但是，如果亮度差别很大，就会使眼睛很快疲劳。　　从工作方面看，亮度分布比较均匀的环境会使人感到愉快。动作变得活跃。如果只是工作面明亮而周围较暗时，动作会变得稳定、缓慢。　　只有四周很昏暗时，在心理上才会造成不愉快的感觉。


人机工程学人机工程学1.5.5.7 　照明标淮

　　照明标准是照明设计和管理的重要依据。

　　近年来，许多国家都趋向于采用高的照度标准。

　　这是因为照度水平提高后，从劳动生产率和产品质量的提高中所得到的经济利益，大于照明装置的投资。

　　总的趋向虽然是提高照度标准，但各国的标准并不统一，因此在使用这些数据时，必须以人机工程学的基本原则为前提。


人机工程学人机工程学1.5.5.7.1 　工厂照度标准表


人机工程学人机工程学1.5.5.7.2 　照明标淮

　　上表列出了我国工厂的照度标准。

　　我国的照度标准是采用间接法制定的，即从保证一定的视觉功能来选择最低照度值，同时进行大量的调查、实测，并且考虑了我国当前的电力生产和消费水平。

　　而直接法则主要是根据劳动生产率及单位产品成本来选择照度标准。



主要内容

声音的计量

乐音

噪声

噪声控制（高起专了解）

第二节　声环境主要内容



声音的计量

2.1 　计量声音的物理量


人机工程学人机工程学2.1.1 　声音的计量 --- 声压和有效声压

　　声压用 P 表示，单位为帕 (Pa) 。

　　但在声音传播过程中，声压随时问在时时刻刻地起伏变化，而人耳感受到的实际效果，却是瞬时声压在某一时间段内的平均值，这就叫做“有效声压”。

　　实用中有意义的只是有效声压，一般仪器测量得到的也是有效声压值，因此一般也就把有效声压简称为声压了。


人机工程学人机工程学2.1.2 　声音的计量 --- 声压级与分贝

　　人耳所能听到的声音，其声压的范围非常宽：

　　刚刚能听见的有效声压 (“听阈” ) 约为 2×10-

5～ Pa ；听到能刺痛耳朵的有效声压 (“痛阈” )约为 20Pa 。

　　后者对前者的比值为 l06 ，也就是人耳听觉的声压范围跨度约达 100万倍。


人机工程学人机工程学2.1.3 　声音的计量 --- 声压

　　 1) 人耳刚能感觉到的声压 (2×10-5Pa) 对应的声压级为 0dB ；可见 0dB并不是没有声音，而是声音很弱人们听不到。

　　 2) 对人耳有刺痛感的声压 (20Pa) 对应的声压级为 120dB 。当然，超过 l20dB 的声音对人健康的损伤会更严重，即 l20dB 是人在短时间内能耐受的强音的极限值。


人机工程学人机工程学2.1.4 　声音的计量 ---- 声压级与人耳感受

　　声音的声压级即分贝 (dB)值，是目前应用最广泛的声音计测量值。

　　因此，对声音的分贝值与人耳感觉的一般关系、声音的分贝值对人体的影响，都应该有一些数值观念。


人机工程学人机工程学2.1.5 　声压级、人耳感受及对人体的影响


人机工程学人机工程学2.1.6 　声音的计量 --- 响度

　　虽然声压级是应用广泛的概念和计量标值，但人耳对声音强弱的听觉感受却不单纯取决于声压级，还与声音的频率有关。

　　人耳对 3000～ 5000Hz 的声音最敏感，即在同样的声压级下， 3000～ 5000Hz 的声音使人耳感觉最“响”。


人机工程学人机工程学2.2 　乐音

　　乐音

　　能让听觉产生舒适感、使人感到愉悦的声音称为乐音。

　　生产性音乐

　　为了使操作者精神状态得到放松、缓解工作疲劳、提高效率而在劳动工作场所播放的音乐，称为工作场所背景音乐 ( 简称 BGM ， Background Musi

c) ，也叫做“生产性音乐”。


人机工程学人机工程学2.2.1 　生产性音乐的正面作用

　　对作业者精神紧张有松弛作用，且对女性的效果比男性显著。　　对单调枯燥的重复性作业有减轻烦躁感的效果。　　对较为自由的手工作业，能使作业者减少互相聊闲天、减少停工休息的时间，从而提高工作量。　　针对作业性质选择节奏、曲调、响度合适的乐曲，营造轻松的气氛，能缓解疲劳、提高效率、减少差错率。　　对有害的环境噪声有遮盖作用。


人机工程学人机工程学2.2.2 　生产性音乐的负面作用

　　背景音乐对多数人的工作产生正面的效果，但对少数痴迷音乐的音乐迷的工作可能产生负面的效果。

　　背景音乐缓解了上班时间的疲劳感，但可能使工作者在下班以后感到疲劳。

　　若工作场所有不同性质的工种，要注意对一种工作有利的背景音乐可能对另一种工作有不利影响。

　　例如适宜于简单重复性作业的背景音乐，对精细作业和脑力劳动的工作可能是不利的。


人机工程学人机工程学2.2.3 　背景音乐的选择（ 1 ）

　　乐曲的选择对于耗费体力、无须注意力高度集中的操作，宜选择节奏鲜明、速度较快 (例如 l30拍左右 ) 、旋律轻松的乐曲。

　　对于单调重复、容易使操作者感到烦闷的作业，宜播放具有欢快愉悦情调的乐曲。


人机工程学人机工程学2.2.3.1 　背景音乐的选择（ 2 ）

　　对于精力需要高度集中的工作，特别是脑力劳动，宜播放节奏舒缓、速度较慢 (例如 90拍左右 ) 、意境悠远的乐曲，且音量要小。

　　另外，不论何种工作场合，都需要有多支乐曲轮换播放；同一支乐曲播放过于频繁会使人产生厌烦情绪。


人机工程学人机工程学2.2.3.2 　背景音乐的播放时间（ 1 ）

　　播放时间的选择上班之初，需进行整理、准备、然后开始投入工作，作业者从自身内部会调节到一种较积极的状态，所以刚上班时一般不必播放音乐。

　　通常可在上班半小时后开始播放音乐，每次半小时左右，不宜持续时间过长。



2.2.3.3 　背景音乐的播放时间（ 2 ）

　　视作业性质和日班、夜班的不同，播放音乐的时间占上班总时间的比例也不同。

　　对夜班工作，播放音乐的时间宜占到 50％左右；对日班工作，占的时间比例可以适当减小。


人机工程学人机工程学2.3 　噪声

　　从物理学的角度说，声波频谱与强弱对比杂乱无章、强度过强或强度较强且持续时间过长的声音，称为噪声。

　　从人的主观感受而言，凡是干扰人们工作、学习、休息的声音，即不需要的声音，都属于噪声。



2.3.1 　噪声标准

　　前者是关于噪声的客观标准，后者是关于噪声的主观标准。两个标准并不是等同的：

　　客观标准的噪声一定也是主观标准的噪声，但反过来却未必。



2.3.2 　 A 声级和等效声级（高起专了解）

　　研究和处理噪声问题，离不开噪声的计量与测定。

　　人耳感觉响度相同的声音，因声音的频率不同而有不同的声压级。


人机工程学人机工程学2.3.3 　 A 声级

　　为了使噪声的测量结果能与人们的主观感觉一致，在以测量声压级为基础的噪声测量仪器中，设置有对不同频率的声波进行不同程度的滤波的装置，使人耳感觉响度相同的各种频率的声音在测量仪器上显示同样的数值。

　　现在广泛采用的一种滤波装置，测得的结果称为“ A 声级”，相应的计量符号为“分贝 (A)”(“dB

(A)”) 。


人机工程学人机工程学2.3.4 　噪声的危害 --- 对人体的危害

　　较轻的是影响休息、影响睡眠；持续的噪声，使人精神烦躁、情绪不安。　　强噪声会损伤听力，直至造成耳聋；持续的、超过 90dB 的较强噪声对人体健康更会造成多方面的危害：引起体内肾上腺分泌增加，导致血压上升，肠胃功能失调；进一步会伤害到人的神经和心血管系统。　　当噪声达到 95dB 时，人的视觉敏感性下降，在弱光下识别物体更加困难．等等。


人机工程学人机工程学2.3.5 　噪声的危害 --- 对工作的影响

　　对工作影响

　　噪声超过 70dB 以后，对各种工作都有一定影响，表现为：注意力涣散、反应时间加长、记忆困难、计算能力受到干扰等。

　　因此工作效率和质量降低，差错率上升。

　　上述影响对精细工作和脑力工作尤其显著。


人机工程学人机工程学2.3.6 　噪声的危害 --- 对语音信息传播的影响

　　噪声直接影响语音传播是很明显的，例如电话交谈的语音声压级一般为 60～ 70dB ，当环境噪声在 55dB 以下时，通话清晰顺畅；

　　环境噪声分别为 65dB 、 75dB 、 85dB 时，通话便从稍有困难、相当困难变成几乎无法进行。


人机工程学人机工程学2.3.6.1 　环境噪声对语言交流的干扰图示



《中华人民共和国环境保护法》

《中华人民共和国环境噪声污染防治法》

　 1996 年 l0 月 29日

2.3.7 　噪声防治法规


人机工程学人机工程学2.3.8 　噪声控制标准


人机工程学人机工程学2.3.9 　噪声控制方法（高起专了解）

噪声形成干扰的环节是：声源一传播一接收者

因此噪声控制离不开从这三个环节着手，

　　①降低声源的声音强度；

　　②在传播途径中加以阻隔或吸收使之衰减；

　　③对可能受噪声伤害的人实施个体防护。

　　其中第③个环节，只应用在劳动生产的现场，常是前两个环节不能充分有效时，“追不得已”而为之。



2.3.9.1 　噪声控制方法 1 （高起专了解）

　　　降低声源的声音强度。改进机器设备的设计以降低运行噪声，如重视减振、润滑、选用摩擦与撞击声小的零部件材料，选用低噪声工艺流程等。


人机工程学人机工程学2.3.9.2 　噪声控制方法 2 （高起专了解）　　 2. 控制噪声传播途径

　　这是三个环节中约束相对少、较易于施行因而采用较普遍的方法。

　　如可能，最好让声源远离人群，例如机场、高噪声的工厂车间多建在城市远郊。

　　实施隔声的方法，则直接封闭声源常是高效简便的措施，例如将高噪声机器封闭在机房里，或用罩子罩起来等。


人机工程学人机工程学2.3.9.3 　几种墙面材料的吸声效果


人机工程学人机工程学2.3.9.4 　噪声控制方法 3 （高起专了解）

　　 3. 对工作人员实施个体防护。

　　给工作人员佩带耳塞、耳罩、头盔等。

　　此类防护用具可使环境噪声对人耳作用下降 l

0～ 40dB(A) 不等，一般对频率 l000～ 4000Hz 的声波的防护作用更高。



第三节　热环境（高起专了解）

　　热环境条件就是通常说的气候条件；室内热环境也就是室内的微小气候环境。

　　人们在室内室外对于热环境的感觉，并不仅仅取决于空气温度，还与其他几个基本参量有关。


人机工程学人机工程学3.1 　热环境基本评价参量

　　热环境评价的基本参量

　　热环境条件就是通常说的气候条件；室内热环境也就是室内的微小气候环境。

　　热环境的 5 个基本评价参量是：空气温度、空气的相对湿度、湿球温度、黑球温度 ( 即平均热辐射温度 ) 和空气流速　


人机工程学人机工程学3.1.1 　热环境基本评价参量 --- 空气温度

　　空气温度也称为干球温度，是用干球温度计测量得到的空气温度，测量时应该把温度计与附近的热辐射源加以隔离。

　　称之为干球温度，是因为测量时温度计的感温部分不加处置地置于空气之中，因此有别于湿球温度。


人机工程学人机工程学3.1.2 　热环境基本评价参量 ---相对湿度

　　空气的相对湿度通常简称为相对湿度。

　　用空气中的水蒸气含量与在该温度下空气中水蒸气的饱和含量的百分比来表示。

　　与相对湿度等效的参量还有空气的含湿量 ( 单位是“每千克干空气中水蒸气的千克数”），空气中水蒸气的分压力 ( 单位有 Pa 、 mmHg 等 ) 。


人机工程学人机工程学3.1.3 　热环境基本评价参量 ---湿球温度

　　用浸湿的吸水性织物覆盖在温度计感温部分的外层，悬挂着使它转动起来，形成强制性的水汽蒸发，这样得到的温度读值称为湿球温度。

　　与之相应，还有一个略有不同的参量称为自然湿球温度。这是用湿纱布把温度计的感温部分包裹起来，让它暴露在空气的自然流动之中 ( 只与附近的热辐射源加以隔离 ) ，在无强制性的自然蒸发状态下得到的温度读值。


人机工程学人机工程学3.1.4 　热环境基本评价参量 ---黑球温度

　　黑球温度又称为平均热辐射温度

　　是用黑球温度计测量得到的。

　　黑球温度计的感温部分置于直径 l50mm 的黑色铜质薄球壳的中心，由于黑球吸收辐射热，所以球内的温度能够定量地反映热辐射的影响。


人机工程学人机工程学3.1.4.1 　黑球温度计


人机工程学人机工程学3.1.5 　热环境的综合评价指标 ---- 等效温度

　　热环境的综合评价指标：等效温度、新等效温度、湿球黑球温度和计算温度　　等效温度　　是在空气温度、湿球温度、空气流速 3 个要素综合作用下人的热感觉指标。　　即在这 3 个热环境要素的不同组合下，若人们的环境热感觉相同，则认为这些情况下具有相等的等效温度。


人机工程学人机工程学3.1.5.1 　等效温度标尺图


人机工程学人机工程学3.1.6 　热环境的综合评价指标 ---新等效温度

　　等效温度虽然有较广泛的应用，但在较低温度下对湿度作用的评估略微偏强，而在较高温度下对湿度作用的评估略微偏弱。

　　因此 ASHRAE(美国采暖、制冷和空气调节工程师学会 ) 后来又提出了新等效温度这个参量，它能反映人体在热环境下的生理调节特性。


人机工程学人机工程学3.1.6.1 　新等效温度标尺图


人机工程学人机工程学3.1.7 　湿球黑球温度

　　又称为 WBGT指数，是国际上评价作业人员热负荷的较通用的热环境参量。

　　分两类情况分别定义和计算

　　 1) 室内外无太阳辐射

　　 2) 室外有太阳辐射


人机工程学人机工程学3.1.7.1 　湿球黑球温度计算

　　 1) 室内外无太阳辐射：由测量所得的自然湿球温度和黑球温度计算

　　 2 ）室外有太阳辐射：另外还要加测干球温度，再由下式计算


人机工程学人机工程学3.2 　人体散热

　　人体能够在变化着的环境中维持体温基本稳定，是由于人体内有复杂的热调节系统。

　　人体的热调节系统存在于大脑神经中枢，而感温细胞则在皮肤、肌肉、肠胃等各处。

　　根据感温细胞获得的温度信息，神经中枢控制新陈代谢热量的生成与排出，并通过血液循环使人体各部分的温度保持稳定。


人机工程学人机工程学3.2.1 　人体散热概念

　　人体与环境之间的热量交换，虽然从理论上说应该是双向的，但实际上环境里的热量流向人体只发生在特殊的条件下，在人体环境间热量交换中占主导的，是人体里的热量向环境逸散，简称人体散热或散热。

　　人在热环境里的舒适感、健康、安全、工作效率等问题都与人体散热的情况有关。


人机工程学人机工程学3.2.2 　人体散热的方式（ 1 ）

　　 (1) 辐射人体表面时时在向外辐射出波长较长的红外线，其散热速度与人体环境间的温度差及人体体表面积两个因素有关。

　　 (2)传导当人体接触低于体温的物体时，热量向外传导。但由于人体表层和衣服都是非良导体，通常情况下传导在人体散热中占的比例不大。


人机工程学人机工程学3.2.2.1 　人体散热的方式（ 2 ）

　　 (3) 对流一般指人体将热量传给 (温度较低的 )

空气，空气流动将热量带走，如此循环继续。对流的速度取决于体温气温差及气流速度两个因素。在空气温度达到 34.5℃以上时，人体散热的对流过程基本终止。

　　 (4)蒸发可分为无感蒸发和发汗两种。　　



3.2.2.2 　人体散热的方式—蒸发

　　蒸发可分为无感蒸发和发汗两种。

　　无感蒸发指体液中的水分直接透出皮肤和呼吸道黏膜表面，在未形成水滴前就蒸发掉的蒸发形式。

　　发汗也叫“可感蒸发”。


人机工程学人机工程学3.2.2.3 　人体散热的方式相关数据


人机工程学人机工程学3.3 　体力劳动效率与热环境的关系


人机工程学人机工程学3.4 　影响人体散热的因素

　　影响人体散热的因素也是空气温度、湿度、空气流速和室内各界面 (墙面、顶棚、窗户、炉子等 )

的温度。

　　环境的有效温度若超过 27℃，运动神经机能的警戒性、决断性操作能力明显下降。低温的影响则主要不在脑力和神经机能，而在手指的精细动作。

　　当手部皮肤温度降到 15.5℃时，手部操作的灵活性、肌力和肌动感觉反应都急剧下降。


人机工程学人机工程学3.5 　热环境与工作差错、作业事故的关系

a) 热环境与脑力工作相对差错率次数 b) 热环境与作业事故指数



GB ／ T 5701—1985《室内空调至适温度》

3.6 　室内空调至适温度


人机工程学人机工程学3.7 　不同劳动强度下适宜的热环境指标

　　 GB ／ T l7244--1998《热环境根据 WBGT指数 (湿球黑球温度 ) 对作业人员热负荷的评价》


人机工程学人机工程学第四节　振动环境　　振动状态可以用多个物理量进行描述：频率、振幅、位移、速度、加速度、角频率等。

　　频率用符号 f 表示，单位是 Hz(赫兹 ) ，即每秒振动的次数。

　　振幅用符号 A 表示，单位是 mm(毫米 ) 或 m

( 米 ) 。

　　加速度用符号表示，单位是 mm ／ s2 或 m ／ s

2 。

　　振动加速度的数值还常用其对重力加速度 g 的倍数来表示，如 0.1g 、 0.15g 、 0.25g 等。


人机工程学人机工程学4.1 　振动环境 --- 对人体有影响的振动因素

　　 1. 振动对人体作用的部位因作用部位不同，可能形成人体全身振动或局部振动两种不同的后果。　　 2. 振动相对于人体的方向对全身而言，沿躯干的上下方向或左右、前后方向的振动后果是不同的。对身体局部、例如对手和手臂系统而言，沿手臂方向或手掌一手背方向、拇指一小指方向的振动后果也是不同的，等等。　　 3.暴露时间环境振动作用于人体持续的时间常称为暴露时间。当然，暴露时间长则对人体可能造成伤害的程度加重。



人体的振动响应特性：

1．振动在人体中的传播

2．人体振动传递率的频率特性

3．人体各部位的固有频率

4.2 　振动环境 --- 人体的振动响应特性


人机工程学人机工程学4.3 　人体各部分的固有频率参考值


人机工程学人机工程学4.4 　振动对人体的影响

　　 1．全身振动的影响　　 0.1～ 1Hz 的低频引起的前庭一植物性神经反射和运动病，对部分人群有较显著的影响，就是常说的晕车，表现为头晕、头疼、恶心、呕吐、脸色苍白、出冷汗，直至危及心脏的正常功能。　　 2. 局部振动的影响　　手持电动工具作业，或手握操纵杆操作机器 (农业机械、工程机械等 ) ，是某些人体承受局部振动的主要来源。造成手和手臂损伤的因素当然首先是振动强度大。


人机工程学人机工程学4.5 　振动对工作的影响

　　 1 ）振动造成工作者的视觉模糊，仪表认读及刻度分辨困难，使跟踪操作的准确度降低，并使手眼动作协调的时间加长。

　　 2 ）使大脑神经中枢机能下降，注意力分散，烦躁感和疲劳感的出现提前。

　　 3 ）振动使发音颤抖，语言失真和间断。 6～ 8

Hz 环境振动对语言的影响尤其明显。


人机工程学人机工程学4.6 　振动控制国际标准

　　 IS0 2631—1982《人体承受全身振动的评价指标》

　　 IS0 2631—l—l997《机械振动与冲击——人体承受全身振动的评价——第一部分》

　　 IS0 ／ DIS 5349《人体承受传递给手的振动测量和评价指标》

　　 ISO 5007--1990《农业轮式拖拉机驾驶座传递振动的实验室测量》


人机工程学人机工程学4.7 　振动控制国家标准

　　 GB ／ T l3441--1992《人体全身振动环境的测量规范》　　 GB ／ T l3442--1992《人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则》　　 GB ／ T l6441 一 l996《振动与冲击人体名轴向的机械传递率》　　 GB 10910--1989《农业轮式拖拉机驾驶员全身振动的测量》等。


人机工程学人机工程学第六章　作业环境设计本章小结

　　本章重点主要介绍了几种主要的作业环境，以及各种不同作业环境的设计基本方法和原则。　　其中，光环境的内容是必须要掌握的重点所在，要求掌握光环境基本概念以及照明类型选择、光源选择以及照明设计要求等知识点。　　声环境基本概念术语要掌握，但是 A 声级等概念高起专只需要了解，噪声的危害要求掌握，控制方法了解。　　热环境高起专制要求了解即可，振动环境基本内容要求掌握。

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