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1、人机工程学(九),主讲：黄辉宇 博士Email：,东莞理工学院教学课件,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,2,第9章 人与环境的界面设计,9.1 人体对环境的适应程度9.2 人与热环境9.3 人与光环境9.4 人与声环境9.5 人与振动环境9.6 人与毒物环境,主要内容,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,3,9.1 人体对环境的适应程度,1.分区 最舒适区、舒适区、不舒适区、不能忍受区（参见图9-1）2.创造良好作业环境的途
2、径 1）对现有的作业环境进行评价，针对存在问题采取改善措施。2）在设计阶段就充分运用一切技术资料，对作业环境予以充分论证和考虑，提出妥善解决不良环境因素的方法。,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,4,9.2 人与热环境,9.2.1 影响热环境的要素1、气温：传导、对流、辐射（第二热源）气温的度量有三种：摄氏温度（），华氏温度（），热力学温标（K）。其关系为：t（K）273t t（）9/5t+32 我国一般采用摄氏温标。干球温度、湿球温度2、气湿：空气的干湿程度称为湿度。湿度分绝对湿度和相对湿度。绝对湿度是指每
3、立方米空气中所含的水蒸气的克数或水蒸气的压强。相对湿度简单地说就是空气的湿润程度。专业概念是指空气的水汽压与相同温度下的饱和水汽压之百分比。空气相对湿度与空气中含水量成正比，与空气温度成反比。相对湿度在80%以上称为高气湿，在30%以下为低气湿。空气湿度的测量,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,5,9.2 人与热环境,3、气流：温差愈大，产生的气流愈大。4、热辐射：正辐射（使人体受热），负辐射（使人体散热）。热辐射测量：黑球温度计9.2.2 人体的热平衡 人体所受热源：1）机体代谢产热；2）外界作用的环境热量
4、。（参见图9-2）,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,6,机体热平衡方程：MCR-E-W=S,外界环境热量,S=0 人体处于动态热平衡状态 S0 产热多于散热，人体体温升高 S0 散热多于产热，人体体温下降,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,7,9.2.3 热环境对人体的影响1.热舒适环境：人在心理状态上感到满意的环境。影响热舒适环境的主要因素如下：1）环境因素：气温、气湿、气流速度、辐射热。舒适的温度：一般为1924，人的
5、活动量不同，要求的舒适温度也不同。舒适的湿度：最适合的湿度G（）与气温t（）之间的关系：G（%）=188-7.2 t（）t26 舒适的风速：人不多的房间最佳为0.3m/s；人多拥挤的房间：0.4m/s；高温高湿时最好12 m/s。2）人的因素：新陈代谢、服装。空调工程中常用的温湿图和舒适区，见图9-3,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,8,微气候环境的综合评价：不适指数（DI）。不适指数是纽约气象局1959年发表的一项评价气候舒适程度的指标。公式为：DI（tDtW）0.7240.6式中：tD为干球温度（），t
6、W为湿球温度（）。当DI79，绝大多数人感到不舒适。加权平均温标（WBGT）当气流速度小于1.5m/S的非人工通风条件时：WBGT=0.7 WB+0.2GT0.1DBT 当气流速度大于1.5m/S的人工通风条件时：WBGT=0.63 WB+0.2GT0.17DBT,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,9,2.过冷、过热环境对人体的影响 1）低温冻伤 2）低温的全身性影响 3）高温烫伤 4）全身性高温反映9.2.4 热环境对工作的影响 1.热环境对脑力劳动的影响 表现在效率和相对差错次数两方面。（参见图9-4）2
7、.热环境对体力劳动的影响 表现在操作效率和事故发生率两方面。工作时的温度最好在15.5 27。（参见图9-5）,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,10,9.2.5 热环境的主观评价标准 主观评价依据：热环境对人体影响的主观感觉包括6个方面的因素：空气温度、热辐射温度、空气相对湿度、气流速度、人体温度、皮肤温度。（参阅表9-1，表9-2）耐受标准。（参见图9-6）安全标准。（参见图9-7）工作效率不受影响的湿度范围。（见图9-8）工业生产热环境标准。（参阅表9-3，表9-4）,Prepared by PhD H
8、.Y.Huang,Dongguan University of Technology,11,9.3 人与光环境,9.3.1 良好光环境的作用（参见图9-9）天然采光：利用自然界的天然光源形成作业场所的光环境。人工照明：利用人工制造的光源构成作业场所的光环境。1.光源对生产率的影响 通过改善人的视觉条件（照明生理因素）和改善人的视觉环境（照明心理因素）来提高劳动生产率。2.光环境对安全的影响 良好光环境使事故次数、出错件数和缺勤人数都明显减少。（参见图9-10）,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,12,9.3.
9、2 对光环境的要求 1.设计的基本原则 1)合理的照度平均水平 2)光线的方向和扩散要合理 3)不让光线直接照射眼睛 4)光源光色要合理 5)让照明和色相协调 6)不能忽视经济条件的制约（参见图9-11）2.天然光照度和采光系数C（参见表9-5，表9-6）C=En/Ew100%En室内某一点的照度;Ew与En同一时刻的室外照度,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,13,3.照明的照度与照度分布 它表明被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示：E=di/dA。（参见图9-12，参阅表9-7）4.亮度分布（
10、参阅表9-8，表9-9）5.光的方向性和扩散性 6.光源色和显色性（参阅表9-10，表9-11）1）色温，当热辐射光源的光谱与加热到温度为Tc的黑体发出的光谱分布相似时，将该温度Tc称为该光源的色温。（参见图9-13）2）显色性（参阅表9-12，表9-13）,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,14,9.3.3 色彩环境1.色彩的感情效果。（参阅表9-14，参见图9-14）2.环境色彩的选择。（参阅表9-15）色彩的三要素：色调，明度，饱和度。9.3.4 光环境的综合评价1.评价方法。（参阅表9-16）2.评分
11、系统。,对比,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,15,色调变化,饱和度变化,明度变化,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,16,3.项目评分及光环境指数,4.评价结果与质量等级（参阅表9-17）,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,17,9.4 人与声环境,9.4.1 噪声对人的影响 1.噪声对工作的影响（见图9-15）当噪声达到70dB时，会
12、对工作产生各方面的影响，所以对于需要高度集中精力的工作场所均以50dB的稳定噪声级作为其上限。2.噪声对听觉的影响（见图9-16）会产生暂时性听力下降；听力疲劳；持久性听力损失；暴震性耳聋。3.噪声对机体的其他影响（见图9-17）噪声达90dB分贝以上，对神经系统、心血管系统等有明显的影响。噪声品级分类及其影响如下：,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,18,第一级：L=30dB（A）65dB(B)，心理影响第二级：L=6590dB(B)，较前者加重植物神经方面的影响。第三级：L=90120dB(B)，较前者造
13、成听觉机构不可恢复性的损失。第四级：L120dB（B)，较前者造成内耳永久性的损伤；若L140dB（B)，可能形成严重的脑损伤。9.4.2 影响噪声对机体作用的因素1.噪声强度（越强）；2.接触时间（越长）；3.噪声的频谱（高频，窄频带）；4.噪声类型和接触方式（脉冲噪声和持续接触）；5.个体差异；6.其他有害因素的共同存在。,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,19,9.4.3 音乐调节1.生产性音乐的要求纯体力劳动及无须集中注意力的工作，以节奏清晰，速度较快而轻松的音乐为好；单调发闷的工作，以娱乐味的音乐为
14、好；需要集中注意力的工作（脑力劳动），以速度稍慢、节奏不明显，旋律舒缓的音乐为好。2.生产性音乐的效果,研究认为，音乐对工作效率的影响作用有正、反两方面，有时不起作用。所以音乐调节是因时、因地、因工种、因人而异的，要慎重选用。,1950年美国成立了世界第一个音乐治疗协会，1974年成立了世界音乐治疗联合会1989年北京正式成立了中国音乐治疗学会1996年中央音乐学院设立了中国第一个音乐治疗专业,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,20,9.4.4 噪声评价标准 国外听力保护噪声标准，参阅表9-18；工业噪声卫生
15、标准，参阅表9-19；环境噪声标准，参阅表9-20。9.4.5 噪声控制 控制噪声源 控制噪音传播 个人防护,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,21,9.5 人与振动环境,9.5.1 人体的振动特性（参见图9-18）外部刺激使人体产生内部响应。对人体产生三种作用力：惯性力（质量）；粘性阻尼力（阻尼）；弹性力（刚度）。人是一个多自由度的振动系统，其中：第一共振峰：48Hz，对胸腔影响最大；第二共振缝：1012Hz，对腹腔影响最大；第三共振缝：2025Hz。频率再增高，在人体内传递逐步衰减，对生理效应的影响相应减
16、少。显然，对人体影响最大的是低频区。,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,22,9.5.2 影响振动对机体的作用因素（参见图9-19）1.振动频率 2.作用方向 分为垂直（上下），横向（左右），纵向（前后）3.振动强度 以加速度度量振动强度最为广泛 4.作用方式 5.振动波形 6.暴露时间,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,23,9.5.3 振动对人体的影响（参见图9-20）9.5.4 振动对工作能力的影响（参见图9-21）9
17、.5.5 振动的评价 1.全身承受振动的评价标准（参见图9-22）（1）健康与安全的界限（EL）（2）疲劳降低工作效率界限（FDP）（3）舒适降低界限（RCB）2.局部振动评价标准（参见图9-23，图9-24，参阅表9-22）,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,24,9.6 人与毒物环境,9.6.1 有毒气体和蒸汽（参阅表9-21）9.6.2 工业粉尘和烟雾9.6.3 有毒环境的卫生标准 表9-21中数据均以单种毒物，稳定发生量及8小时为前提，否则，应进行换算：,Prepared by PhD H.Y.Hua
18、ng,Dongguan University of Technology,25,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,26,第 9 章 结 束,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,27,作业与思考题,1、简述照明对工效的影响。2、举例说明在工作场所应该如何选择不同的照明形式。3、论述设计人工照明时的注意事项。4、论述眩光对作业的不利影响以及针对其所应该采取的主要措施。5、作业场所的光照要求有哪些指标，设计时应该如何达到？6、论述如
19、何对温度环境进行综合评价。7、论述在工作场所如何进行颜色调节。,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,28,图9-1决定舒适程度的环境因素范围,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,29,图9-2 人体热平衡状态图,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,30,干湿球温度计 两支温度计大小一样，其中一支是测气温（干球温度）用的，称为干球温度计
20、；另一支成为湿球温度计，系将其水银球部包以纱布并吸水使其湿润，成为湿球温度计。,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,31,黑球温度计黑球温度也叫实感温度等感温度标志着在辐射热环境中人或物体受辐射和对流热交换综合作用时以温度表示出来的实际感觉。黑球温度计是表面镀黑的薄铜板制成的空心球，球体中心部分插入一支温度计。打开热辐射源与关闭热辐射源所测的温度值之差即为实际的辐射温度。,返回,图9-3 常用的温室图荷舒适区,返回,干球温度：是温度计在普通空气中所测出的温度，即我们一般天气预报里常说的气温。湿球温度：是指
21、同等焓值空气状态下空气中水蒸气达到饱和时的空气温度。可采用干湿球温度计测量常规有效温度（ET）：表示人在不同气温、湿度和气流速度的作用下产生的主观冷暖感受指标，它仅仅用温度来度量这一主观感受。,常规有效温度ET,新有效温度ET*,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,33,图9-4 气温对效率荷相对差错的影响,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,34,图9-5 温度对生产率和事故发生率的影响,返回,Prepared by P
22、hD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,35,图9-6 人对高温和低温的主诉可耐时间,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,36,图9-7 温度的安全限度,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,37,图9-8 工作效率不受影响的允许温度和温度范围,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technolog
23、y,38,图9-9 良好的光环境的作用,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,39,图9-10照明与事故发生率的关系,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,40,图9-11 良好照明的特性因素,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,41,图9-12 室内各表面的反射系数和相对照度,返回,Prepared by PhD H.Y.Huan
24、g,Dongguan University of Technology,42,图9-13 照度水平与色温舒适感关系,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,43,图9-14 环境色彩对气氛的影响程度,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,44,图9-15 噪声对语言信息传递的影响,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,45,图9-16
25、噪声性耳聋的进展形式,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,46,图9-17 四个噪声品级所造成的影响,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,47,图9-18 人体对振动的敏感范围,返回,图9-19振动对人体的影响因素,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,49,图9-20 振动的阈值,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,50,图9-21振动对操作能力的影响,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,51,图9-22 全身振动允许界限,返回,Prepared by PhD H.Y.Huang,Dongguan University of Technology,52,图9-23 局部振动的方向,返回,图9-24局部振动评价曲线,返回,
