人因工程
实验指导书
山东建筑大学管理学院
工业工程教研室
2012.3
实验一 环境照明与生产率关系实验
一、实验任务
1．描述等照度曲线
2．使用照度计测量环境的照度。
3．绘制穿针线工作效率—照度曲线。
4．测定并计算平均照度。
5．简单方法测定和估算反射率
6．比较白炽灯照明条件与红光照明条件（或绿光照明条件）照明—工作效率曲线。
二、实验目的及训练要点
1．学习光电照度计的工作原理及其使用方法；掌握照明条件的测量方法；学会正确使用照度计测量工作环境照度。
2．通过绘制工作效率—照度曲线，分析环境照度对工作效率的影响。
三、实验原理
1．照度对工作效率的影响
如果工作环境照度不均匀，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，而且眼的视觉能力还要降低。如果经常交替适应，整个视力要发生困难。为此，被照空间的照度应均匀或比较均匀，照度均匀的标志是：场内最大，最小照度分别与平均照度之差小于等于平均照度的1/3。
照明对作业的影响，表现为能否使视觉系统功能得到充分发挥。明视觉好是中心视力好，暗视觉好是周边视力好。人的眼睛能够适应从10-3~105lx的照度范围。为了看清物体，使物体成像集结在视网膜的中心窝处，就得通过眼球外部6根眼肌（内、外、上、下直肌，上、下斜肌）的收缩使瞳孔的睫状肌的收缩或舒张晶状体变厚，增加眼睛的折光能力；通过虹膜是晶状体变薄，减弱折光能力，来调节眼睛看近物和远物的能力。通过瞳孔扩约肌的收缩和瞳孔开大肌的收缩，使瞳孔缩小，减少强光进入眼内；使瞳孔开大，增加进入眼内的弱光。眼肌的经常反复收缩，极易造成眼睛的疲劳，其中睫状肌对疲劳的影响尤为严重。
据实验表明：照度自101lx增加到1klx时，视力可提高70%。视力不仅受注视物体亮度的影响，还与周围亮度有关。当周围亮度与中心亮度相等，或周围稍暗时，视力最好；若周围比中心亮，则视力会显著下降。
在照明条件差的情况下，作业者长时间反复辨认对象物，使明视觉持续下降，引起眼睛疲劳，严重时会导致作业者的全身性疲劳。眼睛疲劳的自觉症状有：眼球干涩、怕光眼痛、视力模糊、眼球充血、产生眼屎和流泪等。改善照明条件不仅可以减轻视觉疲劳，而且也会提高工作效率。因为提高照明值可以提高识别速度和主体视觉，从而提高工作效率和准确度，达到增加产量、减少差错、提高产品质量的目的。
总之，创造舒适的照明条件，不仅对从事手工作业，而且对从事紧张记忆、逻辑思维的脑力劳动，也有利于提高作业效率。有人研究了不同年龄组的人在不同照明下注意力的集中情况。结果表明，由于照度条件的改善，各年龄组劳动生产率提高的幅度都一样。如果从事的是要求视觉特别紧张的作业，年纪大的人，其工作效率比年轻人更有赖于照明条件。作业性质越是依赖于视觉，对照明条件的要求越高。
照度值增加并非总是与劳动生产率的增长相关的。一般认为，随着照度增加到临界水平，作业效率迅速提高；在临界值以上，作业效率平稳；再增加照度，则不能提高作业效率。
2．数位式光电照度计的工作原理及其使用方法
（1） TES-1332A/1330A/1334A系列数位式照度计简介
本实验采用TES-1332A系列。
TES-1332A/1330A/1334A系列数位式照度计是一种物理光学仪器，具有高灵敏度，高精度,高稳定度和高线性度；以及宽量程，低漂移，低功耗,低温度系数, 再现性好，响应迅速等到多种优点，还具有体积小，携带方便，通用性强等特点。
规 格 TES-1330A/1332A/1334A
（2）TES-1332A系列数位式照度计结构
液晶显示器：LUX
电源开关：切换电源
读值锁定开关：按HOLD开关一次，出现“H”符号，即能持久锁LCD的数值，不能做照度测量；再按一次，取消HOLD功能并重新测量照度。
光检测器：光检测用。
（3）工作原理
TES 系列数位照度计是直读式测量仪表，它由光探头，测量仪表两大部分组成。光探头采用高稳定的硅光电池光敏元件和光学滤波器组成。它将入射光转换成与其强度成正比的光电流，再经测量仪表中的集成运算放大器等组成的I/V 变换器，将微弱的光电流放大后，转换成与其成正比的电压信号，推动表头指针指示照度值。
（4）使用方法
1打开电源
2选择适合测量档位
3打开光检测器头盖，并将光检测器放在欲测光源之水平位置
4读取照度计LCD之测量值
5读取之测量值，如左测最高位数1显示，即表示过载现象，应立即选择较高档位测量
6读值锁定开关，压HOLD开关一下，LCD显示H符号，且显示锁定读值。再压一下HOLD开关，则可取消读值锁定功能。
7峰值锁定:压 PEAK 开关一次，LCD 显示P符号，再压一次，即回复正常测试。
8测量工作完成后，将光检测器头盖盖回，电源开关切至OFF。
四、实验设备、仪器、工具及资料
1．照明环境（工作台与照明设备）；
2．照度计；
1． 缝衣针50枚，白色棉线1卷；
2． 剪刀一把；
3． 卷尺、直尺；
4． 秒表。
五、实验内容及步骤
（一）实验内容
1．用简单的方法估算和测定工作台面、实验室地面、墙面反射率
在实验室自然采光条件下，分别测定工作台面、地面、墙面的明照度、暗照度。
首先，在工作台面、地面、墙面，选择测点，该测点应远离其它物体。特别是测点与其他物体采光面不构成反射角为最好。再在该测点安置照度计光探头。光探头朝向光源采光处所测得的照度值为明照度。光探头背向光源采光面、测点刚刚不被探头遮挡为最好，所测得的照度值为暗照度。
记录整理，推荐用表1所示的测定记录表。
表1 照度测量记录表
反射率估值计算公式：
反射率估计值=（暗照度值÷明照度值）×100%
2．测定工作台面、平均照度和绘制工作台面等照度曲线
（1）打开人工照明光源，遮蔽自然采光，调节调光灯至自我感觉舒适，称其为自感舒适状态照明。
（2）确定测点。测点的确定有两种方法：一是将工作台面均匀分成若干部分，取其中心为测点，只要若干部分达到一定数量，即测点达到一定密度，据测量原理就可避免误差，使测定的平均照度达到一定精度；二是据数理统计原理，在工作台面上随机取测点，当所取测点足够多时，便可避免误差，使测定的平均照度达到一定精度。由于工作台面的平面很有限，实验中实际操作时可将工作台面均匀分成若干小方格（18×24个），取其方格中心为测点。
（3）用照度计测其每个测点得照度值Ei。
（4）平均照度
（5）绘制工作台面等照度曲线。以工作台面工作座椅处为准，其左右方向为x轴，前后方向为y轴，将工作台面置平面坐标之中，在平面坐标中标出每个测点对应的照度值，以均匀光滑的曲线连接其等照度值点，便得工作台面等照度曲线。
3．测定照明-工作效率曲线
（二）实验步骤
1．严格遮挡自然光的射入，打开人工光源，摆好工作台、工作椅。将工作台分成若干格子并找出每个格子的中心点。被测者进入工作状态，调节光源至被测者认为舒适，此时另一实验者测照度，每个格子的中心点位测点，求得照度均匀度：
Au=（最大照度-平均照度）/平均照度=（平均照度-最小照度）/平均照度。
2．在该照明条件下，被测者静坐至完全适应，测其穿20根缝衣针的总时间，且每次穿完针后都要剪断白线。为消除生疏带来的误差，可预先练习几分钟。
3．改变灯光位置，使其照度均匀度增大，在测时间效率；增加暗光源后再测时间效率；改变不同色光在测时间效率。如此，求出各因素的影响。
4．恢复原状，改变其照度值分别为：300lx、400lx、500lx、600lx、700lx、800lx、900lx、1000lx、1200lx、1400lx、1500lx、1600lx、1700lx、1800lx、1900lx。
5．恢复原状态，将工作台分布密点，画出工作台等照度曲线，在估算其工作面反射率。
反射率=（暗照度值÷明照度值）×100%
六、实验报告要求
1．认真测定和记述当日天气预报参数、气压等。
2．实验过程中的数据处理、计算过程，分析判断要完整。
3．等照度曲线、照明-工作效率曲线要在坐标纸上完成，整洁清晰。
七、思考问题
1．学习因素对哪些实验结果有影响？实验过程中如何控制和避免？
2．光出度的概念是什么？通过本实验说明它的含义。
3．该实验结论说明哪些问题？在工业工程专业学习和实践中的地位和意义是什么？
实验二 反应时测定实验
一、实验任务
1．对光信号简单反应时间的测定。
2．对不同字符的选择反应时的测定。
二、实验目的及训练要点
1．通过视觉和左右手反应时测定，亲身体验反应过程，理解反应时间。
2．掌握反应时作为测定疲劳程度间接手段的机理和意义。
3．实验要点是测定反应时，并以此作为测定疲劳的间接手段。
三、实验原理
反应时的研究源自天文学1796年的一段公案，历经几百年。反应时间不仅对人和系统设计具有非常重要的意义，而且在心理学研究、职业选择训练、研究人体疲劳与人机功能分配，以及工作时间研究等多领域都有非常重要的意义。尽管人们采用一定措施可以缩短反应时间，但这种缩短是相对的，有限的。
反应时是指从刺激呈现到作出反应之过程的时间间隔，又称反应潜伏期。由于反应时间长短表征了中枢神经和运动器官的敏感性，因此在人机工程学中，反应时间常成为检查疲劳和人机工能分配的手段之一。一般研究将反应时分为简单反应时、运动反应时、选择反应时，它的影响因素非常多而复杂。其主要影响因素有：感觉通道，效应器官，刺激信号的性质、强度、信号量的变化特征，刺激信号可选择的数目，刺激信号间差异和识别难易程度，刺激信号空间相对位置，反应者的学习训练因素、性别、年龄、动机、个体及群体差异。
四、实验设备、仪器、工具及资料
计算机、简单反应时实验系统程序。
简单反应时实验系统程序说明及操作方法：
该实验系统包括反应时间测定程序dong.prg和数据库dong1.dbf、dong2.dbf、dong3.dbf。
程序运行中，显示刺激信号同时微机读取系统时间，当实验者作出反应后，再次读取系统时间，前后时间差即为反应时间。程序中函数读取系统时间的精确度为0.01s，正常微机速度对函数读取精确度影响不超过0.01s，故该实验误差不超过0.02s，满足实验误差的要求。
实验包括简单反应时测定和选择五选一、五选二、五选三和十选一反应时测定。
数据库dong1.dbf是选择五选一、五选二、五选三反应时测定结果存放的数据库。数据库dong2.dbf是选择十选一反应时测定所得数据存放的数据库，dong3.dbf是每次试验结果存放的数据库。
五、实验内容及步骤
安装并调用程序，键入口令后开始实验。
首先，记录室内的自然环境（天气、湿度、温度），其次记录被测者的感受（心情、疲劳感、心率、血压）等。
1．简单反应时实验
（1）预备实验。准备好后，开始预备实验。当屏幕颜色变化时，按[esc]键退出预备实验，进入正式实验。正式实验不能中途退出。
（2）正式实验
（a）右手20次反应测试。
（b）为防止被测者有超前反应，中间插入两次检查实验。如被测者对“空白刺激”作出反应，则此前实验全部无效，须重新做。
（c）右手实验完成后，计算机统计结果，计算平均值和标准差，并显示记录内容，然后休息1min。
（d）换左手进行同样的测试。
（3）实验分析
（a）根据实验结果说明左、右手反应时有无差别。
（b）根据实验结果说明简单反应时是否受练习的影响。
2．选择反应时测定结果
通过实验，测出大脑对刺激信号的简单判断时间。
（a）要求被测者对刺激信号按要求作出反应。
（b）实验分左、右手进行，各进行20次正确实验，中间休息1min。如被测者在实验中产生了上述的错误，则须重做。
（c）其他操作方法与简单反应时实验相同。
六、实验报告要求
1．特别注意记录实验者的性别、年龄、实验前8h的工作和生活情况，以及分析描述实验中实验者情绪的变动情况
2．记录实验时天气状态，特别是对身心影响指标，如相对湿度、气压、阴晴、温度等参数要齐全。
3．认真填写实验数据记录表。
七、思考题
1．提高反应速度、缩短反应时间可采取的措施有哪些？
2．反应时间的应用及实际意义是什么？