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电子设备人机工程学

时间 : 2022年10月8日分类 :工程百科

[拼音]：dianzi shebei renji gongchengxue

[外文]：man-machine engineering in electronic equipment

研究电子设备设计中与人体有关问题的一门新学科。它的主要任务是使所设计的电子设备有利于操作者的安全，便于操作，并适应人体的各种要求，使操作者产生愉快感，从而使人机系统的工效达到最优。

人机工程学虽与邻近学科相互交叉，但有其本身的理论体系，即通常所说的环境－人－机系统理论。这里，人指的是操作者；机器指广义的机器系统（如电子设备或系统）；环境指人机系统所处的工作环境。人机模型用于表示人与机器之间的相互作用（图1）。在人机系统的工作循环中，由机器的显示器发出某种信息（如数字、图像、色光、声等），刺激操作者的感觉器官（眼、耳、肢体等）。感觉器官接受信息后，立即将信息传至大脑的中枢神经系统。信息经过大脑的理解、心算、比较，作出判断和决定，并指使肢体调整控制器。调节的结果再次显示在显示器上。重复上述过程，直至机器被调整到预定的要求为止。

电视机的开机和调整是人机系统的一个简单例子。当观看者接通电视机的电源后，大脑即对所显示的电视台的信息（图像、伴音）进行分析和判断（图像是否清晰，亮度、色彩、对比度是否适中，伴音是否失真等），然后指使肢体调整控制器，直至电视机显示出符合要求的信息为止。电子设备或系统的设计，不仅是单纯的工程技术设计问题，而是需要应用人机工程学的理论，综合运用邻近学科（生理学、心理学、人类学、物理学、环境医学等）的理论和成果进行设计，促进人机对话，发挥人机系统的综合效果。

显示器的设计和选择

电子设备或系统通过视觉显示器、听觉显示器和触觉(皮肤感觉)显示器将信息传送给操作者。据统计，人所获得的全部信息的80％是通过视觉感受而来的。经测定，飞行员的视觉反应时间（从信息映入飞行员眼中到作出判断的时间）约需3.0455秒。如果飞机以每小时2000公里的速度飞行，则飞机在这段时间内已飞行了1600～1700米。显示器的设计和选用应有利于缩短视觉反应时间。在设计和选择视觉显示器(如度盘、显示屏、仪表、指示灯和打印等)时，还须从减轻视觉疲劳、减小视觉误差等方面，对显示器的大小和形状，符号和字体的大小、色彩，指针形状和粗细、刻度的间隔和刻度线的粗度，以及照明等进行周密的考虑。视觉显示�鞣质�字、符号、图像显示器，状态指示器，指示灯显示等。定性显示可选用符号显示器（图2）；定量显示则宜选用数字显示器。这样，不但可提高阅读速度、减少视觉疲劳，并可降低阅读的误差率。

当信号源本身就是声音，简单和短促的信息警告或须作及时处理的信息，或是操作者须经常走动或视觉系统负载过重，或在照明条件受到限制等情况下，则宜采用听觉显示器。对于听觉显示器，主要考虑音频的频率、声强和持续时间等。在昏暗的环境下，有较多控制旋钮的电子设备则应选用形状或大小不同的旋钮，并规定其功能，操作者可依靠手感获得信息并进行操作。

控制器的设计和选择

控制器是将操作者的决定和控制信息传送给机器的装置。控制器的设计和选择首先应使操作者的操作动作自然，同时还应考虑控制力的大小、控制器的移动范围、控制显示比（即显示器的显示量与控制器操纵量的比值）、控制和显示方向的一致性、控制器的安全和防松装置以及控制编码等。控制器的数量不宜过多，应根据电子设备的具体情况，确定控制器的最佳数量并作合理的布置。

工作面的安排

包括工作空间的大小、控制器和显示器的安放位置，以及座位和仪表板的设计等。工作面的安排应使操作者便于观察和操作，并处于最有效的操作空间范围以内。

可维修性设计

在便于操作者接近的位置设置测试点，设置必要的维修和观测窗口，以及设计防高电压电击的安全装置、辅助工具和测试设备，编写简单易记的维修指南等。

工作环境

影响人机系统工作的环境包括雷电、噪声、电磁干扰、振动、加速度和失重效应、温度和湿度、气压、有害气体及污染等。在设计人机系统时，应采取防止不良环境影响人机系统的措施。

照明

不合适的照明会引起视觉疲劳，从而造成视觉误差。因此，必须根据具体情况选择和设计视觉效果较好的照明系统，为操作者提供良好和舒适的视觉环境。

造型

包含色感和质感两个方面。它所考虑的是物与物关系的造型（如元件、器件和设备等）和以物与人的关系为中心的造型。前者主要是工程技术方面的设计，而后者则必须考虑人的生理和心理条件。要求所设计的电子设备具有优美的外形，并配以与设备功能和工作环境相协调的色彩。造型不仅应使操作者产生对机器的好感，而且在操作时精神上不觉疲劳。

现代的电子系统虽然迅速向自动化与智能化方向发展，计算机能代替人的很多工作，但计算机只能遵照人的指令进行工作，不能完全替代人的能动性和创造性。因此，在电子系统设计中，需要充分考虑人和机器各自的特长，使人和机器分别承担各自的最有效的工作，并使人和机器适当地配合起来，提高人机系统的工效，减少事故，节省开支。

参考书目

封根泉编著：《人体工程学》，甘肃人民出版社，兰州，1980。

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文章名称：《电子设备人机工程学》

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