人因工程实验指导书
傅惠敏
2011 年 12月
实验一 人体测量
一 、实验目的
1.掌握如何获取人体计量尺寸的方法
2.掌握如何应用人体尺寸进行作业空间设计
二 、实验说明
由于人的形体和尺寸存在着较大的差异，所以如果进行作业空间设计为人所用时，我们必须考虑到这些差异。人体测量是人因学重要的组成部分之一，它应用科学的人体测量方法来开发工程设计标准，为人类服务。
三 、实验内容
1.测量人体的12个主要指标
2.设计一个舒适的数据输入工作地
四 、实验仪器
身高坐高计、人体形体测量尺（长马丁尺、中马丁尺、短马丁尺、直角规）、人体秤等
五 、实验步骤及方法
1.测量小组全体成员的13个人体主要指标，填入表6－1。
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。测量者要求脱掉外套，并戴上鞋套。
表6－1 身体测量数据及使用仪器
2.设计一个舒适的数据输入工作地
根据所学知识设计符合所测人群使用的舒适的数据输入工作地。包含座高、键盘高度、显示器高度以及显示器距离眼睛的距离等。
六、实验报告要求
1.写明实验名称、班级、小组成员姓名及分工、时间（年月日几时几分～几时几分）、地点（北辰管理学院一楼106人因工程实验室）、室外天气情况等。
2.写明实验目的、实验内容、实验仪器和步骤。
3.整理数据，作为实验结果填写到实验步骤相应位置。
4.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。
5.设计符合所测人群使用的舒适的数据输入工作地，并画简图说明。
6.利用回归分析方法，建立人体测量尺寸与身高的回归公式，并画简图标出。
实验二 工作疲劳和劳动强度测定
一、 实验目的
本实验使用功率自行车作为动体力作业,让被测者在不同的体力负荷下作业,测定被测者作业前（前安静期）、作业中（即负荷期）和作业后（后安静期）等三个阶段的心率（呼吸循环机能的指标）变化,判断作业负担及疲劳恢复的规律。当然在实际工作疲劳研究中,还要结合其它的检查法（生理学检查法,心理检查法和化学检查法）来综合地判断疲劳程度。同时评价作业的劳动强度。
二、实验说明
工作疲劳是指劳动者在连续工作后,有疲劳感及劳动机能衰退的现象。人体由休息状态转入工作状态时,其心率、血压、心的血液输出量、氧的消耗等生理状况都要发生变化,当工作停止后又逐渐恢复到原来的状态。通过对劳动者在休息和工作状态的这些生理状况的研究，可以间接地判断劳动者的工作疲劳和疲劳恢复问题。对工作疲劳的研究是为了保护劳动者的身体健康,合理地使用人的劳动能力,使劳动者在生产过程中持续地发挥高效能。
三、实验内容
实验分2个作业进行，分别进行下列测定。第2个作业要等第1个作业停止后，操作者完全恢复到安静期水平时才能开始。
1.作业前（前安静期）的心率测定
2.作业中（即负荷）的心率测定
3.作业后（后安静期）的心率测定
四、实验仪器
功率自行车、秒表等
五、测定原理
功率自行车,是利用摩擦加载原理，使得速度一定，在不同负载情况下或负荷一定,不同速度，使用人员相当于不同的作业。
六、实验步骤及方法
实验前选出1人为被测者，记好被测者的姓名、性别、年龄、身高、体重、最近身体健康情况。1人通过观测功率自行车控制面板“SPEED”显示窗口控制自行车速率保持在15公里/小时；1人通过观测秒表宣布实验开始，并每隔20秒报时；1人通过观测自行车控制面板“PULSE”显示窗口，每隔20秒记下该瞬间的心率值。每个作业测定都分三个阶段：
1.作业前5分钟时间，被测者（★为保持卫生，请戴好实验室提供鞋套）安静地坐在自行车椅子上，双手握住前面把手的金属部位。
2.作业中5分钟时间，被测者开始按规定的速度蹬车，姿势同上。并随时报告疲劳感觉（语言自由描述），记录。
3.作业后10分钟时间，被测者姿势同阶段1，恢复到安静时的心率值。若10分钟以内尚未恢复到安静期心率值可适当延长时间。
这里要注意进行作业2时也应有3分钟的作业前安静期时间。
本实验作业1通过自行车把手下面旋钮加1档负荷,作业2加2档负荷,速度值均定为15公里/小时。每次开始作业前，使用功率自行车控制面板“MODE”按键和“RESET”按键将所有显示窗口设定为零；作业结束后，记录“CALORIES”显示窗口数据作为负荷条件填入表格。
测定者从作业的安静期到作业后恢复结束要连续记录，如遗失了某瞬间的心率值，仍要继续记录以后的数值。
分析数据，根据有关规定和标准（详见教材）评定作业1和作业2劳动强度等级。
更换1名被测者重复以上实验。
七、实验记录及计算
心率值和主观感受可使用以下记录表格，也可自行设计,以简单明了为佳。
下列数据要求计算并列出表格：
八、实验报告要求
1.写明实验名称、班级、小组成员姓名及分工、时间（年月日几时几分～几时几分）、地点（北辰管理学院一楼106人因工程实验室）、室外天气情况、室内温湿度等。
2.写明实验目的、实验内容、实验仪器和步骤。
3.整理数据，作为实验结果填写到实验步骤相应位置。
4.在同一坐标纸上绘出作业1和作业2的心率随时间变化的曲线（连接各点要用折线），并对其变化规律进行比较分析。
九、思考题
1.结合实验说明影响工作疲劳的因素。
2.通过劳动强度与疲劳关系分析，讨论作业制度安排时应考虑的因素。
实验三 反应时间测定
一、实验目的
通过视觉、听觉和左右手的反应时测定，充实对人对视听觉刺激的反应能力的理解，并作为测定疲劳程度的间接手段。
二、实验说明
人的反应时间测定,是研究人—机系统的基础实验之一。反应时间是指从刺激信号发出一直到人做出反应所需时间。反应时间的应用非常广泛，如职业人员的训练和选拔，提供仪表设计参数，制定劳动定额、疲劳和安全的研究等等。因此，反应时间研究具有较重要的意义。
三、实验内容
1.简单反应时测定
2.选择反应时测定
四、实验仪器
BD-Ⅱ-510A 型反应时测定仪、秒表等
五、测定原理及方法
BD-Ⅱ-510A 型反应时测定仪由控制主机和相连的刺激发生器、反应键盘三部分组成。主试可通过控制主机选择实验功能，显示反应时间和错误次数。刺激发生器可发出声音、红光、黄光、绿光、蓝光五种刺激。红、黄、绿、蓝四个键组成反应键键盘，简单反应时仅用红键。
六、实验步骤
首先记录室内的环境情况：温度、湿度、噪声、照明（可参考相应实验组数据)，其次记录被试者的自我感觉：心情、有无疲劳感、心率（脉搏)等。
刺激光源灯放在被试的正前方，被试手持反应键盘。主试面向主机，打开右侧电源开关。做好准备。
1．简单反应时（声信号和光信号）测定
主试按主机面板“方式”键，选声音作为呈现刺激，对应亮其键左侧指示灯。按“次数打印”键设定次数为20次。记录刺激种类。
主试口头提示被试要进行实验了，反应键仅用红键，其它键不起作用。主试按下“简单”反应时键，实验呈现刺激。被试注视刺激光源灯，灯下面有预备信号灯，先亮预备信号灯（颜色2秒），后亮刺激灯或出声响（1秒），灯灭后间隔2～7秒，以此循环间隔时间不等，随机变化。
被试见到灯光或听到声响立即用右手按下红键，显示窗计时停止，呈现该次的反应时间。记录每次数据。若在预备灯亮时按下反应键即为过早反应，则发出声响，松开后，声响停止，重新进入预备状态。若6.5535秒内没有正确反应，则记一次错误。
每次呈现刺激时，显示反应次数。反应错误时，则显示错误次数。测试过程中，要中断实验必须按“复位”键，一次测试结束后要开始新的实验，也必须按“复位”键。
实验结束，按“次数打印”键，显示平均反应时、错误次数。记录数据。
休息1分钟，换左手依右手的方法进行同样的测试。
主试按“方式”键，任选一种颜色作为呈现刺激。重复以上实验。
小组成员每人重复以上实验。
计算每个被试者左右手反应时的平均数与标准差。
计算全体被试者左右手反应时的平均数与标准差。
根据实验结果说明左右手反应时有无差别?
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
通过实验，测定出大脑对刺激信息的简单判断的时间。
主试按“次数打印”键设定次数为20次。口头提示被试要进行实验了。按下“选择”反应时键，实验随机呈现红、黄、绿、蓝灯光。被试注视刺激光源灯，见到灯光立即用右手按下相应颜色的键，反应正确，显示窗计时停止，呈现该次的反应时间。记录每次颜色和反应时数据。
若反应错误，则错误次数加一，发出声响提示，此时显示窗的计时继续，被试应立即改正，改正后，声响和计时停止，显示窗呈现该次的反应时间。
每次呈现刺激时，显示此颜色的反应次数。其它情况同简单反应时。
实验结束，按“次数打印”键，显示平均反应时、错误次数。可按“方式”键选择显示4种不同刺激光的平均反应时，其颜色指示位于“方式”键左侧。记录数据。
休息1分钟，换左手依右手的方法进行同样的测试。
换人重复以上实验。关闭电源。
分别计算不同颜色各被试者、全体被试者左右手选择反应时的平均值和标准差。
计算各被试者的左右手选择反应时的平均数和标准差。
比较全体被试者对选择反应时左右手的平均数和差异。
七、实验报告要求
1.写明实验名称、班级、小组成员姓名及分工、时间（年月日几时几分～几时几分）、地点（北辰管理学院一楼106人因工程实验室）、室外天气情况等。
2.写明实验目的、实验内容、实验仪器和步骤。
3.整理数据，作为实验结果填写到实验步骤相应位置。
4.比较个人和小组同学平均反应时间的差别，分析差异因素。
5.讨论影响反应时间的因素。
八、思考题
1. 根据实验结果说明简单反应时间与选择反应时间的数据差别及产生原因？
2. 选择反应时的影响因素。
3. 系统信号设计应考虑哪些问题？
实验四 微气候测定
一、 实验目的
通过实验使学生掌握对作业现场微气候环境的测定方法，对其进行正确评价，找出不良条件及影响因素，对其进行改善，并对所用仪器的简单原理及使用方法有所了解。
二、实验说明
人体的感觉受着气温、湿度和风速多种因素的综合影响。在温度高、湿度大、风速小三者的散热作用都很弱时，体内热量散失不出去，就会感到闷热不舒服。相反，当气温低、湿度小、风速大三者的散热条件都很强时,人体就会散热过多,容易引起感冒或其它疾病。因此创造适宜的气候条件，造成良好的工作环境，对保证工人的身体健康和提高劳动生产率是很必要的。
三、实验内容
1.气温测定
2.相对湿度和湿球温度测定
3.风速测定
4.确定CP. Yaglou 有效温度
四、实验仪器
TES-1364 温湿度计、KANOMAX 6004 热线式风速计、卷尺等
五、测定原理及方法
1.气温测定
空气温度是影响气候条件的重要因素,气温过高或气温过低对人体都有不良的影响。
本实验使用TES-1364 温湿度计，由测试仪表和软线相连的感应棒两部分组成。★注意轻拿轻放，尤其请勿挤压碰撞感应棒。测试时，按仪表盘“ ”键开机，将感应棒放在测定位置（为了减少人为影响，尽量远离身体），于显示器上直接读取温度值。当环境中温度已经改变，请稍等几分钟以读取较稳定之温度值。按“ ”键关机。
2.相对湿度和湿球温度测定
空气湿度是指空气中所含水蒸汽而言，其表示方法有：
绝对湿度---指一定温度下每m3的空气中所含水蒸汽量的克数。
相对湿度---指一定温度、气压下空气的水气压强与相同温度、气压条件下饱和水气压强的百分比。
本实验采用同上TES-1364 温湿度计，按“ ”键开机，将感应棒放在测定位置（尽量远离身体），于显示器上直接读取湿度值。按WET键于主显示区上直接读取湿球温度值，再按WET键一次则离开此显示。按“ ”键关机。
3.风速测定
本实验使用KANOMAX 6004 热线式风速计测定室内风速，该仪器由测试仪表和软线相连的探头两部分组成。★探头前端感应器窗口外侧被加热，请绝对不要碰触！轻拿轻放，请勿挤压碰撞。
使用时，将仪表显示器左侧按钮开关按1秒以上打开电源，自动变为风速测试方式（FAST）；把滑动开关向上方滑动1次暂停；把滑动开关向下方滑动1次为风速测试方式（SLOW）。测试时，将探头放在测定位置（尽量远离身体），窗口上方指向点面向来风方向，此时显示器读数即为实际风速。测试值变动较大时，设定为“SLOW”，易于读取数据。按钮开关按1秒以上关闭电源。
4. 确定CP. Yaglou 有效温度
根据测得空气温度、湿球温度和风速（气流速度），查询教材52页图3-6有效温度图，确定CP. Yaglou 有效温度。
六、实验步骤
1.将室内均匀地分成4个区域，取其对角线的交点上方1.5米高度（下巴高度）为测点，小组全体成员为测试者，做好准备。
2.风扇、空调、加湿器关闭的情况下，测出各点的温度、相对湿度、湿球温度、风速，同时将被测者各自的冷热感觉（语言自由描述）和性别、衣着情况记录下来。
3.打开加湿器最大档，直到实验结束。
4.打开电扇1、2、3档，在电扇所在区域测点重复步骤2测定。
5.利用空调将室温逐次调至19℃、21℃、23℃、25℃（也可根据气温由高到低调节），在空调停止自动送风时，重复步骤2、步骤4测定。
6.关闭各种仪器，进行数据处理和确定CP. Yaglou 有效温度。
七、实验报告要求
1.写明实验名称、班级、小组成员姓名及分工、时间（年月日几时几分～几时几分）、地点（北辰管理学院一楼106人因工程实验室）、室外天气情况等。
2.写明实验目的、实验内容、实验仪器和步骤。
3.自行设计表格（提前准备）整理各测定点记录数据，作为实验结果补充到实验步骤相应位置。
4.用微气候环境评价方法进行评价。
5.对于不适宜的气候条件，找出影响因素，提出改进意见。
八、思考题
1.微气候环境评价方法及适用条件。
2.如何改进微气候环境，应注意什么？
3.本实验的体会？
实验五 环境照明测定
一、 实验目的
通过环境照明实验使学生学会对工作场所的照明环境进行测定和分析，并对其进行正确评价。分析存在问题，提出改进措施。同时掌握所用仪器的简单原理及使用方法。
二、实验说明
照明对人们的生产活动有着极其重要的影响。人们通过视觉对象获得必要的信息才能进行有效的生产活动，而照明则是提供良好视觉条件的手段。照明条件不良，可发生安全事故，导致工作人员疲劳，渐渐积劳成疾，容易间接招致灾害；工作过程中的照度过高、过低、耀眼、照度值急剧变化，会导致产品质量不好及设备损伤等直接灾害。照明的好坏对生产效率、产品质量、安全及劳动卫生都有直接的影响。
三、实验内容
1.描述等照度曲线
2.测定并计算照明均匀度
3.测定材料反射率
四、实验仪器
TES－1332A 数位式照度计，卷尺等
五、测定原理及方法
本实验使用TES－1332A 数位式照度计，由测试仪表和软线相连的受光器两部分组成。★注意轻拿轻放，请勿挤压碰撞。
测试时，按仪表盘“POWER”键打开电源，打开受光器盖，并将受光器放在待测处，于显示器上读取测量值。如测量值左侧最高位数显示“1”，表示光线太强，按“RANGE”键选择适合档位（200，2000，20000，200000 Lux简写Lx），后两档读数按显示×10倍或×100倍确定。需要时可按“HOLD”键锁定或解除锁定读值。
测量工作完成后，盖回受光器盖，按“POWER”键关闭电源
六、实验步骤
1.绘制工作台面等照度曲线
打开所有人工照明光源，遮蔽自然采光。
工作台面（70×140cm）均匀分成若干小方格（7×14个），取其方格中心为测点。
用照度计测每个测点的照度值，测量时注意不要在测量者自身的阴影中进行。
以工作台面工作座椅处为准，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点，便得工作台面等照度曲线。小组每个成员分别坐在座椅处，将各自对照明的主观感受（语言自由描述）记录下来。
另外测定并绘制自然采光、自然采光和人工照明结合情况下的工作台面等照度曲线。
2.测定并计算照度均匀度
在被测房间内均匀取点,以85cm高度（肘高）,受光器面向上,分别测定自然采光、人工照明、自然采光和人工照明结合情况下的各照度值及每个成员主观感受,然后计算房间内照度均匀度。
原始记录可采用表格法，如附表2－1所示。也可自行设计,以简单明了为佳。
表2-1 原始数据
照明均匀度公式如下:
同时满足：
数据整理也可采用表格法，如表2－2所示。其中
是最高照度值，
是最低照度值，
是平均照度值。
表2－2 各种照明环境的照度均匀度
3.测定材料反射率
测定自然采光时工作台面、地面、墙面的反射率。
首先，在工作台面、地面、墙面，选择测点，该测点应远离其他物体。特别是测点与其他物体采光面不构成反射角为最好。受光器背靠所测面，面向光源所测照度为明照度。受光器面向所测面，背向光源慢慢往后移动，测点刚刚不被受光器遮挡为最好，所测照度为暗照度。记录整理，推荐用表2-3所示的测定记录表。反射率计算公式如下：
表2-3 测定记录表
七、实验报告要求
1.写明实验名称、班级、小组成员姓名及分工、时间（年月日几时几分～几时几分）、地点（北辰管理学院一楼106人因工程实验室）、室外天气情况等。
2.写明实验目的、实验内容、实验仪器和步骤。
3.按要求整理数据、绘制曲线、计算数值，作为实验结果填写到实验步骤相应位置。
4.参考有关规定和标准（详见教材），根据测得数据，对所测量场所照明环境进行评价。
八、思考题
1.影响室内照明的因素有哪些?
2.如何改进所测定环境的照明条件？
实验六 环境噪声测定
一、 实验目的
通过本实验使学生学会使用测量噪声的仪器，掌握测定环境噪声的方法，并能对噪声环境进行评价分析。
二、实验说明
噪声常指一切对人们工作和生活有妨碍的声音。随着工业、交通的发展，噪声几乎在人类生活的各个领域都日益成为一个非常严重的问题。噪声使人们感到讨厌，精神不易集中，影响工作效率和工作质量，妨碍人们的休息和健康。
三、实验内容
1.环境噪声的声级测定。
2.声源声压级计算。
四、实验仪器
HS5660A 型精密脉冲声级计、卷尺等
五、测定原理和方法
HS5660A 型精密脉冲声级计由传声器、前置放大器、频率计权网络、放大器、衰减器、LMS电路、时间计权电路、校准信号发生器、表头电路、A/D转换器、电源、电表及液晶显示器等组成。
使用时应注意避免气流、电磁场、湿度、温度等环境因素对测量结果的影响，传声器外套风罩，一般离开墙壁、地板等反射面一定距离。
测量前，先检查确保：表头量程置“中”，时间计权开关置“快”，内接校准滤波器开关置“内接”，左侧衰减器开关初始设置80。测量时，将右侧功能开关调至“A”。如果出现过载指示灯亮，说明衰减器应调大；电表指针偏向刻度左端边缘，且不随声信号变化，说明欠量程，应调节衰减器位置往小方向，直到指针随信号变化。指示值一般调至指针在中间位置最好，此时显示器中的读数即为A声级。如果噪声较低时，表头量程开关可置“低”。需要时可按显示器下桔黄色按钮保持读数或复位。
★注意，测量结束后，左侧衰减器应调回80处，表头量程置“中”，以免下次测量时过冲损坏仪器。右侧功能开关调至“OFF”关闭仪器。
六、实验步骤
1.将室内均匀地分成4个区域，取其对角线的交点上方人耳高度（一般1.5米）为测点，小组全体成员为测试者，其中一人为主测试者，负责调节音箱设备，做好准备。
2.音箱关闭的情况下，测出各点的A声级，同时将被测者各自感觉（语言自由描述）记录下来。
3.打开音箱，播放非音乐噪声，主测试者调节音量旋钮，在最近区域感觉“刚刚听到嗡嗡声”、“清楚听到”、“有点响”、“太响受不了”四种情况下分别测得各点总声级和背景声级，同时将所有被测者感觉记录下来。
4.播放既定音乐，主测试者调节音量，在最近区域感觉“刚刚听到音乐声”、“清楚听到”、“有点响”、“太响受不了”四种情况下分别测得各点总声级和背景声级，同时将被测者各自感觉记录下来。
5.分别计算以上情况，音箱的声源声级。
七、实验报告要求
1.写明实验名称、班级、小组成员姓名及分工、时间（年月日几时几分～几时几分）、地点（北辰管理学院一楼106人因工程实验室）、室外天气情况等。
2.写明测试环境：包括房间体积（长×宽×高），设备材质、分布等反射与吸声情况，室内温湿度等。
3.写明实验目的、实验内容、实验仪器和步骤。
4.自行设计表格（提前准备）整理数据、计算数值，作为实验结果填写到实验步骤相应位置。
5.参考有关规定和标准（详见教材），根据测得数据，对所测量场所噪声环境进行评价。
八、思考题
1. 结合本实验谈谈噪声对人的危害或影响，如何进行改善？