安全人機(jī)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、安全人機(jī)工程學(xué)實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書湖南工學(xué)院2009年3月目 錄實(shí)驗(yàn)一 視覺、聽覺刺激反應(yīng)實(shí)驗(yàn)（聲光反應(yīng)時(shí)測定）實(shí)驗(yàn)二 注意分配實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 動(dòng)作穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)序 言安全人機(jī)工程學(xué)是利用人機(jī)工程學(xué)的原理和方法解決人機(jī)結(jié)合面的安全問題的一門學(xué)科，它既是安全工程學(xué)的一個(gè)分支，也是人機(jī)工程學(xué)的一個(gè)分支。人機(jī)工程學(xué)是從優(yōu)化人機(jī)系統(tǒng)出發(fā)，研究人的特性及其應(yīng)用的科學(xué)，它的科學(xué)方法已經(jīng)成為研究安全工程理論的一種基礎(chǔ)方法。實(shí)驗(yàn)與調(diào)查是研究、評價(jià)發(fā)展人機(jī)學(xué)的基本形式，其中實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基礎(chǔ)物質(zhì)條件，實(shí)驗(yàn)對象是人，實(shí)驗(yàn)方法和方案是核心，是否嚴(yán)格、認(rèn)真實(shí)驗(yàn)計(jì)劃往往是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。本基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，圍繞部分典型安全人機(jī)工程學(xué)課題，介

2、紹了有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，突出指導(dǎo)性的說明。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)條件，由實(shí)驗(yàn)組（學(xué)生）擬定實(shí)施細(xì)則，進(jìn)行主試和被試的分工，協(xié)同完成課題實(shí)驗(yàn)。然后，各自對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，閱讀參考文獻(xiàn)，寫出報(bào)告。這些過程，突出一個(gè)工程訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的啟發(fā)思維和具體系統(tǒng)方案，意在培養(yǎng)安全工程專業(yè)學(xué)生能夠應(yīng)用安全人機(jī)工程的理論、思想、方法去尋找問題、分析問題、解決問題，使之逐步形成職業(yè)習(xí)慣，同時(shí)要求熟悉實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，培養(yǎng)良好的工作作風(fēng)。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所含實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)次序不受書中實(shí)驗(yàn)編號的約束，為做好實(shí)驗(yàn)，每位參加實(shí)驗(yàn)的同學(xué)必須認(rèn)真遵守下面的要求執(zhí)行。二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 應(yīng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)一結(jié)束后，就立

3、即整理數(shù)據(jù)，著手?jǐn)M寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須在規(guī)定的日期內(nèi)完成。而且，應(yīng)盡可能地查閱較多的參考文獻(xiàn)，結(jié)合自己的考察及組內(nèi)的記錄來完成。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)滿足下列要求：1、封面 （1） 實(shí)驗(yàn)名稱 （2） 班級、姓名、同組實(shí)驗(yàn)者姓名 （3） 實(shí)驗(yàn)開始時(shí)間、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間 （4） 除繪圖外，一律用鋼筆或圓珠筆書寫，字跡工整、清楚2、內(nèi)容 （1） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂灾笇?dǎo)書上所述為基礎(chǔ)，通過自己的思考寫出； （2） 使用儀器：寫明所使用的儀器名稱、制造廠家、生產(chǎn)年月等； （3） 實(shí)驗(yàn)方法：按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的程序或自擬的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)注明，并注明變動(dòng)的理由與體會(huì)； （4） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)，填入表格中，并

4、注意有效數(shù)字；（5） 處理結(jié)果：實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)一般都有誤差，為了找出事物的規(guī)律，須對數(shù)據(jù)作處理。實(shí)驗(yàn)一 視覺、聽覺刺激反應(yīng)實(shí)驗(yàn) （聲光反應(yīng)時(shí)測定）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^光對人眼的刺激，測試人的視覺通道受光刺激的反應(yīng)快慢；通過聲音對耳的刺激，測定聽覺通道受聲音刺激的反應(yīng)快慢。在安全人機(jī)工程學(xué)中，反應(yīng)時(shí)間參數(shù)可用于人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高效率，避免失誤。二、概述反應(yīng)時(shí)間，又稱反應(yīng)潛伏期，它是指刺激和反應(yīng)的時(shí)間間距，是人體完整的反應(yīng)過程所需的時(shí)間，它從刺激使感官感受，經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)傳輸、加工和處理，傳給肌肉而作用于外界，這些過程都需要進(jìn)間，其總和就是反應(yīng)時(shí)間，簡稱“反應(yīng)時(shí)”。反應(yīng)時(shí)等于知覺時(shí)加上動(dòng)作時(shí)

5、。聽覺和知覺時(shí)一般為0.115-0.185S；視覺時(shí)一般為0.188-0.206S。各運(yùn)動(dòng)器官的動(dòng)作時(shí)也不同：左手0.144S、右手0.147S、右腳0.174S、左腳0.179S，手的反應(yīng)比腳的反應(yīng)快。經(jīng)過一定練習(xí)后，光的簡單反應(yīng)時(shí)一般為0.2-0.25S，再后可能會(huì)降至0.2S以下，但無論如何練習(xí)不能減至0.15S以下。一般期待反應(yīng)時(shí)比簡單反應(yīng)時(shí)要長2-3倍。選擇時(shí)要比簡單反應(yīng)長0.0201-0.2S。影響反應(yīng)時(shí)間的因素眾多，主要有：適應(yīng)水平、準(zhǔn)備狀態(tài)、練習(xí)數(shù)、動(dòng)機(jī)、年齡因素和個(gè)體差異、酒精和藥物作用等。三、實(shí)驗(yàn)儀器簡介：該實(shí)驗(yàn)采用BD-II-501A型聲光反應(yīng)測定儀。1、最小反應(yīng)時(shí)間：0

6、.01秒；2、最大反應(yīng)時(shí)間：99.99秒；3、最大累計(jì)反應(yīng)時(shí)間：顯示99次，計(jì)算655.35秒；4、最大反應(yīng)次數(shù)：顯示99，計(jì)算255次；5、最大存儲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：聲16次，光16次；6、具有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)平均及打印輸出功能；7、最大平均反應(yīng)時(shí)間：9.99秒；8、配用耳機(jī)型號為：立體聲耳機(jī)(EL-1)；9、配有手反應(yīng)鍵聲、光各1個(gè)；10、電源：交流220伏；本儀器的功能指示由前后兩個(gè)板組成（如圖1所示）。前面板為主控制面板，后面板為被試觀察面板。打印光聲復(fù)位反應(yīng)時(shí)平均反應(yīng)時(shí)光刺激FUSE喇叭耳機(jī)打印機(jī)電源秒次秒電源插頭耳機(jī)光鍵聲鍵圖1 BD-II-501A型聲光反應(yīng)測定儀面板示意四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）準(zhǔn)備1

7、、主試將兩個(gè)反應(yīng)鍵分別插入后面板上的“聲”和“光”插座之中，令被試左右手各持一個(gè)按鍵，并記住哪一只手持的是什么鍵。2、若使用耳機(jī)，主試將耳機(jī)插頭插入儀器的“耳機(jī)”插座之中，令被試戴上耳機(jī)，主試將前面板的左側(cè)開關(guān)撥至“耳機(jī)”端；若不用耳機(jī)，可以不插，主試將前面板的左側(cè)開關(guān)撥至“喇叭”端。3、若選用打印機(jī)，主試將打印機(jī)聯(lián)線接到儀器前面板“打印”接口上。4、主試接通電源。5、主試打開電源開關(guān)，提示被試準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。（二）人工呈現(xiàn)1、若主試按下前面板“聲”鍵并松開，經(jīng)過2秒鐘預(yù)備后，儀器發(fā)出強(qiáng)有力的短促的聲音。同時(shí)記時(shí)器開始走時(shí)，反應(yīng)次數(shù)顯示加“1”。當(dāng)被試聽到聲響之后。選擇“聲”反應(yīng)鍵的手作出反應(yīng)，即按

8、下“聲”反應(yīng)錯(cuò)誤，記時(shí)停止走時(shí)，此進(jìn)前面板上顯示出該次的時(shí)間。若按下“光”反應(yīng)鍵，反應(yīng)錯(cuò)誤，記時(shí)器繼續(xù)走時(shí)，同進(jìn)發(fā)出錯(cuò)誤警告聲，可聽到一個(gè)較弱的長音，被試聽到警告聲，說明自己反應(yīng)有錯(cuò)，立即改為按下“聲”反應(yīng)鍵，此進(jìn)記進(jìn)器停止走時(shí)，計(jì)一次錯(cuò)誤次數(shù)。2、若主試按下前面板“光”鍵松開，經(jīng)過2秒鐘預(yù)備后，儀器后面板中央紅色發(fā)光管發(fā)出光信號，同進(jìn)記時(shí)器開始走時(shí)，反應(yīng)次數(shù)顯示加“1”。被試按下“光”反應(yīng)鍵，顯示出該次的反應(yīng)時(shí)間。若反應(yīng)后，發(fā)出錯(cuò)誤警告聲，應(yīng)立即改正，計(jì)一次錯(cuò)誤次數(shù)。3、經(jīng)過一次聲或光反應(yīng)后，如果沒有再按前面板的“聲”或“光”鍵，實(shí)驗(yàn)會(huì)在同一個(gè)刺激下繼續(xù)進(jìn)行。主試如要改變刺激的類型，在2秒鐘

9、的預(yù)備時(shí)間內(nèi)，主試必須再按下前面板的“聲”或“光”鍵。4、如果說要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束，在2秒鐘的預(yù)備時(shí)間內(nèi)，按下前面板“打印”鍵，則實(shí)驗(yàn)結(jié)束。顯示出光與聲加和的累計(jì)反應(yīng)時(shí)間、總實(shí)驗(yàn)次數(shù)、平均反應(yīng)時(shí)。若選用打印機(jī)則進(jìn)行打印輸出，打印出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。按下前面板“光”鍵，顯示自動(dòng)恢復(fù)光與聲的加和值。同樣按下前面板“聲”鍵，顯示聲的相應(yīng)數(shù)據(jù)，松開“聲”鍵，顯示恢復(fù)光與聲加和值。（三）隨機(jī)呈現(xiàn)1、若開始時(shí)主試同時(shí)按下前面板“聲”與“光”鍵，則測試進(jìn)入呈現(xiàn)刺激狀態(tài)?！奥暋被颉肮狻钡拇碳ね耆詣?dòng)隨機(jī)呈現(xiàn)出來，主試不必再按“聲”與“光”鍵。被試根據(jù)呈現(xiàn)刺激內(nèi)容，按照人工呈現(xiàn)第1或第2步進(jìn)行“聲”或“光”的反應(yīng)時(shí)測定。每次

10、刺激呈現(xiàn)開始前有2秒的預(yù)備時(shí)間。2、在預(yù)備期間，按下前面板“打印”鍵則實(shí)驗(yàn)結(jié)束，可以進(jìn)行打印輸出顯示出累計(jì)反應(yīng)時(shí)間與平均反應(yīng)時(shí)。方法同人工呈現(xiàn)的第4步。（四）復(fù)位每次實(shí)驗(yàn)如需要重新開始，則主試按前面板“復(fù)位”健，顯示窗全部消零，回到開始狀態(tài)。（五）打印格式由于最大儲存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，聲、光各16次，因此如實(shí)驗(yàn)次數(shù)超過16次，則超出部分覆蓋掉開始部分，即只能打印出最后16次值，但累計(jì)反應(yīng)時(shí)間與平均反應(yīng)時(shí)等仍為實(shí)際的全部次數(shù)值。如沒有進(jìn)行聲或光的其中一項(xiàng)則不打印聲光加和的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格 刺 激 時(shí) 間（S）次數(shù)光聲12345678910總的反應(yīng)時(shí)間平均反應(yīng)時(shí)間錯(cuò) 誤 次 數(shù)說明影響反應(yīng)時(shí)的因

11、素。實(shí)驗(yàn)二 注意分配實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖⒁夥峙鋵?shí)驗(yàn)可測量被試者注意分配值的大小，通過測試可了解人同時(shí)進(jìn)行兩項(xiàng)工作的能力。二、實(shí)驗(yàn)儀器簡介采用ZYFP-II型注意分配實(shí)驗(yàn)儀.本實(shí)驗(yàn)儀器由單片機(jī)及有關(guān)控制電路、主試面板、被試面板等部分組成。主試面板設(shè)有功能選擇撥碼開關(guān)，三位數(shù)碼顯示器，音量調(diào)節(jié)旋鈕等；被試面板設(shè)有低音、中音、高音三個(gè)反應(yīng)鍵，八個(gè)發(fā)光二極管和與其對應(yīng)的八個(gè)光反應(yīng)鍵。電源電壓：220V±10%，50HZ，9W。主式面板：（1）電源線插頭接220V電源 （2）電源保險(xiǎn)管座內(nèi)裝0.5A或1A保險(xiǎn)管 （3）電源開關(guān)（上開/下關(guān)） （4）電源指示燈（紅色） （5）工作指示燈（綠色） （

12、6）啟動(dòng)鍵由主試啟動(dòng)儀器工作時(shí)用 （7）復(fù)位鍵開機(jī)或換新被試時(shí)用，一組實(shí)驗(yàn)沒完成時(shí)不得按此鍵。 （8）三位數(shù)碼顯示器顯示狀態(tài)由撥碼開關(guān)D值決定。 （9）音量控制旋鈕實(shí)驗(yàn)前由主試調(diào)整合適音量。 （10）三位撥碼開關(guān)T，W，D供主試選擇時(shí)間，實(shí)驗(yàn)方式，顯示方式。被試操作面板： （1）低音操作鍵聽到低音按下此鍵。 （2）中音操作鍵聽到中音按下此鍵。 （3）高音操作鍵聽到高音按下此鍵。 （4）光信號燈紅燈亮為有關(guān)刺激。 （5）光信號操作鍵依據(jù)紅燈亮位置按下對應(yīng)操作鍵。 （6）工作指示燈綠色。 燈不亮開機(jī)復(fù)位狀態(tài) 燈亮開始工作 燈閃爍為規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一項(xiàng)操作 燈滅表示一組實(shí)驗(yàn)完 （7）啟動(dòng)鍵三、實(shí)驗(yàn)步驟

13、（一）功能：聲音刺激分高音、中音、低音三種，要求被試對儀器連續(xù)或隨機(jī)發(fā)出不同聲音刺激作出判斷和反應(yīng)，用左手按下不同音調(diào)相應(yīng)的按鍵，按此方法反復(fù)地操作一個(gè)單位時(shí)間，由儀器記錄下正確的反應(yīng)次數(shù)。光刺激由八個(gè)發(fā)光二極管形成環(huán)狀分布，要求被試對儀器連續(xù)或隨機(jī)發(fā)出的不同位置的光刺激作出判斷和反應(yīng)，然后用右手按下發(fā)光二極管相對應(yīng)位置的按鍵，連續(xù)發(fā)光二級管滅掉，依此方法快速反復(fù)操作一個(gè)單位時(shí)間，由儀器記錄下正確的反應(yīng)次數(shù)。以上兩種刺激可分別出現(xiàn)，也可同時(shí)出現(xiàn)，用功能選擇撥碼開關(guān)選測試狀態(tài)。“T”設(shè)置測試時(shí)間： T=0：不限測試時(shí)間，255分鐘為循環(huán)計(jì)時(shí)周期 T=17：17表示17分鐘七檔規(guī)定工作時(shí)間“W”選

14、擇工作方式：W=6為檢測方式，此方試可試音、試光，既檢查儀器好壞，也可讓被試熟悉低、中、高三種聲調(diào) W=1為低、中、高三聲反應(yīng)方式 W=3為光反應(yīng)方式 W=5為三聲+光反應(yīng)方式 W=2為中、高二聲反應(yīng)方式 W=4為二聲+光反應(yīng)方式 測定注意分配值“Q”的實(shí)驗(yàn)分兩組： 一組：W=1 W=3 W=5 二組：W=2 W=3 W=4不允許組間混合，當(dāng)一組實(shí)驗(yàn)結(jié)束，儀器自動(dòng)計(jì)算注意分配值（Q）“D”選擇顯示方式：D=0 計(jì)時(shí)顯示D=1 顯示三聲正確反應(yīng)次數(shù)D=1 顯示二聲正確反應(yīng)次數(shù)D=3 顯示光正確反應(yīng)次數(shù)，低位小數(shù)點(diǎn)亮與聲反應(yīng)次數(shù)加以區(qū)別D=4 交替顯示二聲+光正確反應(yīng)次數(shù)，低位無小數(shù)點(diǎn)亮為聲反應(yīng)次

15、數(shù)，有小數(shù)點(diǎn)亮為光反應(yīng)次數(shù)D=5 交替顯示三聲+光正確反應(yīng)次數(shù)D=6 顯示注意分配值：當(dāng)Q=0.001.00，均為注意分配值，當(dāng)Q=X.XX，只有高位小數(shù)點(diǎn)亮，說明一組實(shí)驗(yàn)沒有做夠，不足以計(jì)算Q值；當(dāng)Q=1.11，應(yīng)重新測試(說明被試者對儀器不夠熟悉或操作不當(dāng))D=7 儀器按順序反復(fù)顯示D0D6的數(shù)據(jù)，先顯示序號，每一個(gè)序號后面顯示的是數(shù)據(jù)內(nèi)容D=8 顯示方式與D=7相同，但序號15所顯示的數(shù)據(jù)為錯(cuò)誤反應(yīng)次數(shù)。(二) 實(shí)驗(yàn)方法 1 插好220電源插頭，開“電源”開關(guān)，電源指示燈亮 2 檢測：（試音，試光） 主試設(shè)工作方式W=6，按復(fù)位鍵后，讓被試者分別按壓三個(gè)聲音按鍵，細(xì)心辨別三種音調(diào)并記牢：

16、分別按壓8個(gè)光按鍵，對應(yīng)發(fā)光二級管亮：按啟動(dòng)鍵，操作指示燈亮，則表示儀器正常，方可進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn)。3 注意分配實(shí)驗(yàn)過程：以T=2 W=1 D=1；T=1 W=3 D=3 ；T=1 W=5 D=5 這一組為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： 主試用撥碼開關(guān)設(shè)置T=1，W=1，D=1，按復(fù)位鍵，儀器為初始狀態(tài)，被試者按啟動(dòng)鍵，工作指示燈亮，測試開始，被試用左手無明指、食指和中指分別對高、中、低三音盡快正確反應(yīng)。當(dāng)工作指示燈閃爍，無聲音，表示規(guī)定時(shí)間到，說明第一種操作完成，接下來做第二種操作。 主試用撥碼開關(guān)設(shè)置T=1（不動(dòng)），W=3，D=3，被試按啟動(dòng)鍵，工作指示燈亮，測試開始，被試用右手食指盡快按壓與所亮發(fā)光二極管相對

17、應(yīng)的按鍵，無發(fā)光二極管亮，且工作指示燈閃爍，表示測試時(shí)間到，接著做第三種操作。主試用撥碼開關(guān)設(shè)置T=1（不動(dòng)），W=5，D=5，被試按啟動(dòng)鍵，工作指示燈亮，測試開始。被試應(yīng)用左、右手分別對聲光兩種刺激盡快作出反應(yīng)。聲光全無，工作指示燈滅表示測試時(shí)間到，一組實(shí)驗(yàn)結(jié)束。4、記錄被試測成績。主試可將撥碼開關(guān)分別撥到D=6，7，8三個(gè)位置，記錄注意分配值Q，各種操作的正確反應(yīng)次數(shù)，錯(cuò)誤反應(yīng)次數(shù)，分析比較決定被試是否需要重新測試。5、對新被試測試時(shí)，主試應(yīng)按下復(fù)位鍵，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析1 數(shù)據(jù)記錄 刺 激 次項(xiàng) 數(shù)目聲光正 確反應(yīng)次數(shù)錯(cuò) 誤反應(yīng)次數(shù)正 確反應(yīng)次數(shù)錯(cuò) 誤反應(yīng)次數(shù)T=1 W

18、=1 （D=1）T=1 W=3 （D=3）T=1 W=5 （D=5）2、記錄注意分配值（Q）3、Q判定：Q0.5 沒有注意分配值 0.5Q1.0 有注意分配值Q=1.0 注意分配值最大 Q1.0 注意分配值無效實(shí)驗(yàn)三 動(dòng)作穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簞?dòng)作穩(wěn)定性是多項(xiàng)動(dòng)作技能的重要指標(biāo)。對動(dòng)作穩(wěn)定性的測定和訓(xùn)練，是許多工種特別是特殊工種的任務(wù)。本實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y量簡單動(dòng)作的穩(wěn)定性及手和手臂的協(xié)調(diào)性，并能檢驗(yàn)情感對動(dòng)作穩(wěn)定性的影響。二、實(shí)驗(yàn)儀器簡介：本系統(tǒng)包括二部分，EP704A型凹槽平衡實(shí)驗(yàn)儀（圖6）和EP704型九孔實(shí)驗(yàn)儀（圖7），配EP001型計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器。EP704A型凹槽平衡實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)圖如下：圖6 EP704A