人因工程學(xué) 張宏林第四章 人因系統(tǒng)中的環(huán)境因素（一）

第四章人因系統(tǒng)中的環(huán)境因素（一）第一節(jié)微氣候第二節(jié)振動(dòng)和噪聲第一節(jié)微氣候一、微氣候若干條件及相互關(guān)系二、微氣候條件的感受與評(píng)價(jià)三、微氣候條件的改善

一、微氣候若干條件及相互關(guān)系 （一）氣溫 （二）濕度 （三）氣流速度 （四）熱輻射 第一節(jié)微氣候空氣的冷熱程度稱為氣溫。氣溫是評(píng)價(jià)作業(yè)環(huán)境氣候條件的主要指標(biāo)。氣溫有攝氏溫標(biāo)（℃）、華氏溫標(biāo)（°F）和絕對(duì)溫標(biāo)（K）三種。我國(guó)一般采用攝氏溫標(biāo)。三種溫標(biāo)的換算公式如下：（一）氣溫

空氣的干濕程度稱為濕度。濕度有絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度兩種。工作場(chǎng)所的濕度常用相對(duì)濕度表示。相對(duì)濕度在70％以上稱為高氣濕，低于30％稱為低氣濕。相對(duì)濕度可用濕敏元件制成的濕度計(jì)直接測(cè)得相對(duì)濕度，也用通風(fēng)干濕表或干濕球溫度計(jì)測(cè)定。（二）濕度

空氣流動(dòng)的速度稱為氣流速度。氣流速度大小與人體散熱速度有直接關(guān)系，是評(píng)價(jià)微氣候條件的主要因素之一。風(fēng)速可用風(fēng)速計(jì)、熱球式微風(fēng)儀等測(cè)定。

（三）氣流速度物體在絕對(duì)溫度大于0K時(shí)的輻射能量，稱為熱輻射。當(dāng)周圍物體表面溫度高于人體表面溫度時(shí)，周圍物體向人體輻射熱面使人體受熱，稱為正輻射。當(dāng)周圍物體表面溫度低于人體表面溫度時(shí)，人體表面則向周圍物體輻射散熱，稱為負(fù)輻射。測(cè)量熱輻射可用黑球溫度計(jì)。打開熱輻射源，黑球溫度上升，關(guān)閉熱輻射源，黑球溫度下降，其差值為實(shí)際輻射溫度。（四）熱輻射二、微氣候條件的感受與評(píng)價(jià) （一）人體的熱交換與平衡 （二）人體對(duì)微氣候環(huán)境的主觀感覺 （三）微氣候的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo) （四）微氣候的對(duì)人體的影響

第一節(jié)微氣候在正常情況下，人體可在不同氣候條件下通過體溫調(diào)節(jié)，保持體內(nèi)代謝產(chǎn)生的熱量和外界環(huán)境通過傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射、蒸發(fā)等方式進(jìn)行熱交換的熱量平衡，使體溫保持相對(duì)的恒定。

（一）人體的熱交換與平衡人體與環(huán)境的熱交換關(guān)系可用下列熱平衡方程式表示：式中：M——代謝產(chǎn)熱量；C——人體與周圍環(huán)境通過對(duì)流交換的熱量，人體從周圍環(huán)境吸熱為正值，散熱為負(fù)值；R——人體與周圍環(huán)境通過輻射交換的熱量，人體從外環(huán)境吸收輻射熱為正值，散出輻射熱為負(fù)值；E——人體通過皮膚表面汗液的蒸發(fā)散熱量，均為負(fù)值；W——人體對(duì)外做功所消耗的熱量，均為負(fù)值；

（一）人體的熱交換與平衡（一）人體的熱交換與平衡圖4-1人體熱平衡狀態(tài)

1．舒適溫度與允許溫度

2．舒適濕度與允許濕度

3．舒適氣流速度（二）人體對(duì)微氣候環(huán)境的主觀感覺

1．舒適溫度與允許溫度人坐著休息時(shí)，穿薄衣服，無強(qiáng)迫對(duì)流，在正常地球引力和海平面氣壓條件下，未經(jīng)熱習(xí)服的人感到舒適的溫度，定為標(biāo)準(zhǔn)舒適溫度。允許溫度通常是指基本上不影響人的工作效率、身心健康和安全的溫度范圍。

（二）人體對(duì)微氣候環(huán)境的主觀感覺

2．舒適濕度與允許濕度舒適的濕度一般為40％～60％。濕度在70％以上為高氣濕，在30％以下為低氣濕。在不同的空氣濕度下，人的感覺不同，溫度越高，高濕度的空氣對(duì)人的感覺和工作效率的消極影響越大。室內(nèi)空氣濕度(％)和室內(nèi)氣溫t(℃)的關(guān)系應(yīng)為：（二）人體對(duì)微氣候環(huán)境的主觀感覺

3．舒適氣流速度在工作人數(shù)不多的房間里，空氣的最佳速度為0.3m/s；而在擁擠的房間里為0.4m/s。室內(nèi)溫度相濕度很高時(shí)，空氣流速最好是1～2m/s。（二）人體對(duì)微氣候環(huán)境的主觀感覺

1．有效溫度

2．三球溫度指數(shù)WBGT3．卡他度

4．不適指數(shù)（三）微氣候的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

1．有效溫度有效溫度(ET)也稱實(shí)效溫度或感覺溫度，它是將氣溫、濕度、氣流速度和熱輻射對(duì)人的綜合作用而使人所產(chǎn)生的主觀溫?zé)岣杏X只用溫度這一個(gè)參數(shù)加以量度。

（三）微氣候的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

2．三球溫度指數(shù)WBGT

有的學(xué)者提出用干球溫度、濕球溫度、和黑球溫度三種溫度綜合評(píng)價(jià)允許接觸高溫的閾值指標(biāo)。（三）微氣候的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

2．三球溫度指數(shù)WBGT

當(dāng)氣流速度小于1.5m/s的非人工通風(fēng)條件下時(shí)：WBGT＝0.7tw+0.2tg+0.1td

當(dāng)氣流速度大于1.5m/s的人工通風(fēng)條件下時(shí)：WBGT＝0.63tw+0.2tg+0.17td

式中：tw一濕球溫度(℃)：tg一黑球溫度(℃)；td一干球溫度(℃)。（三）微氣候的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

3．卡他度卡他溫度計(jì)是種測(cè)定氣溫、濕度和風(fēng)速三者綜合作用的儀器?？ㄋ纫话阌脕碓u(píng)價(jià)勞動(dòng)條件舒適程度?？ㄋ菻可通過測(cè)定卡他溫度計(jì)的液柱由38℃降到35℃時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間(T)而求得：（三）微氣候的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

4．不適指數(shù)不適指數(shù)是由紐約氣象局1959年發(fā)表的一項(xiàng)評(píng)價(jià)氣候舒適程度的指標(biāo)，它綜合了氣溫和濕度兩個(gè)因素；不適指數(shù)可由下式求出：式中：DI——不適指數(shù)；

——干球溫度，℃；

——濕球溫度，℃。（三）微氣候的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

1．高溫環(huán)境

2．低溫環(huán)境（四）微氣候的對(duì)人體的影響

1．高溫環(huán)境一般將熱源散熱量大于84kJ/(m3·h)的環(huán)境叫高溫作業(yè)環(huán)境。高溫作業(yè)環(huán)境有三種基本類型：高溫、強(qiáng)熱輻射作業(yè)，高溫、高濕作業(yè)，夏季露天作業(yè)。核心溫度tR(℃)與作業(yè)負(fù)荷M(w)的關(guān)系為：

tR＝37.0＋0.0019M

高溫對(duì)作業(yè)效率的影響是，大致在溫度達(dá)27～32℃時(shí)，主要使肌肉用力的工作效率下降；當(dāng)溫度高達(dá)32℃以上時(shí)，需要注意力集中的工作以及精密工作的效率也開始下降。（四）微氣候的對(duì)人體的影響

2．低溫環(huán)境溫度低于人體舒適溫度的環(huán)境稱為低溫環(huán)境。一般情況下，18℃以下的溫度即可視為低溫。但對(duì)人的工作效率有不利影響的低溫，通常是在10℃以下，其影響主要是：（1）低溫凍傷。（2）低溫的全身性影響。（四）微氣候的對(duì)人體的影響三、微氣候條件的改善

（一）高溫作業(yè)環(huán)境的改善 （二）低溫作業(yè)環(huán)境的改善

第一節(jié)微氣候

1．生產(chǎn)工藝和技術(shù)措施。 （1）合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝過程。 （2）合理安排作業(yè)負(fù)荷。 （3）培養(yǎng)職業(yè)適應(yīng)能力。 （4）屏蔽熱源。 （5）增加氣流速度。 （6）降低濕度。（一）高溫作業(yè)環(huán)境的改善

2．保健措施

（1）使用合適的勞保用品。

（2）保證充足的飲料和營(yíng)養(yǎng)。

（3）就業(yè)前進(jìn)行職業(yè)適應(yīng)性檢查。

（4）合理安排休息場(chǎng)所。

（一）高溫作業(yè)環(huán)境的改善

1．做好采暖和保暖工作。

2．采用熱輻射取暖。

3．個(gè)體保護(hù)。

4．提高作業(yè)負(fù)荷。 （二）低溫作業(yè)環(huán)境的改善第二節(jié)振動(dòng)和噪聲一、聲音與聽覺二、噪聲三、振動(dòng)

第二節(jié)振動(dòng)和噪聲一、聲音與聽覺（一）聲音的基本概念（二）聲音的物理度量（三）人對(duì)聲音的主觀度量從物理學(xué)角度來說，物體受振動(dòng)后，在彈性介質(zhì)中以波的形式向外傳播的機(jī)械振動(dòng)叫聲音。從生理學(xué)的角度來說，當(dāng)傳到人耳能引起聽覺音響感覺的稱為聲音。這種能引起音響感覺的振動(dòng)波稱為聲波，該受振的物體稱為聲源。頻率、波長(zhǎng)和聲速是描述聲音的三個(gè)重要物理量。

（一）聲音的基本概念聲壓與聲壓級(jí)聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級(jí)（二）聲音的物理度量（二）聲音的物理度量

1.聲壓與聲壓級(jí)聲壓是聲波通過傳播媒質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)，以P表示，單位為Pa(1Pa＝1N/m2）。

聲壓級(jí)Lp等于該聲音的聲壓與基準(zhǔn)聲壓的比值的常用對(duì)數(shù)乘以20，其表達(dá)式為：（二）聲音的物理度量

2.聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級(jí)

傳播著的聲波，在單位時(shí)間內(nèi)通過與聲波傳播方向垂直的單位面積的平均聲能稱為聲強(qiáng)，以I表示，單位為W/m2。

聲強(qiáng)級(jí)LI等于某一頻率的聲強(qiáng)與基準(zhǔn)聲強(qiáng)的比值的常用對(duì)數(shù)乘以10，其表達(dá)式為：（三）人對(duì)聲音的主觀度量

1．響度

2．響度級(jí)

3．等響曲線

4．計(jì)權(quán)聲級(jí)（三）人對(duì)聲音的主觀度量

1．響度響度是人耳對(duì)聲音強(qiáng)度所產(chǎn)生的主觀感覺量，響度與聲強(qiáng)和頻率有關(guān)。當(dāng)聲壓級(jí)一定時(shí)，頻率越高，人耳感覺越響；頻率一定時(shí)，聲壓級(jí)越高，人耳也感覺越響。響度以N表示，單位為宋(Sone)。（三）人對(duì)聲音的主觀度量

2．響度級(jí)

響度級(jí)是表示聲音響度的相對(duì)量，用LN表示，單位為方(Phon)。以1000Hz的純音作為基準(zhǔn)聲音，將其他頻率的聲音與其比較，當(dāng)人耳感覺比較聲音與基準(zhǔn)聲音一樣響時(shí)，該比較聲音的響度級(jí)(方值)在數(shù)值上即等于與其等響的基準(zhǔn)聲音的聲壓級(jí)（dB值）。

（三）人對(duì)聲音的主觀度量

3．等響曲線

運(yùn)用與基準(zhǔn)聲音比較的方法，可以得到整個(gè)可聽閾中不同頻率不同聲強(qiáng)聲音的響度級(jí)，并繪制出等響曲線。等響曲線圖中的每條曲線都是相等響度的聲音對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線，盡管聲壓級(jí)不同，頻率不同，但響度卻是相同的。

（三）人對(duì)聲音的主觀度量

4．計(jì)權(quán)聲級(jí)

為使噪聲測(cè)量結(jié)果與人對(duì)噪聲的主觀感覺量一致，通常在聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中，引入一種模擬人耳聽覺在不同頻率上的不同感受性的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)被測(cè)噪聲進(jìn)行權(quán)重。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)稱為計(jì)權(quán)聲級(jí)，簡(jiǎn)稱聲級(jí)。它是在人耳的可聽范圍內(nèi)按特定頻率計(jì)權(quán)而合成的聲壓級(jí)值。

（三）人對(duì)聲音的主觀度量

4．計(jì)權(quán)聲級(jí)

常用的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)有A、B、C、D四種。

圖4-8A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)特性第二節(jié)振動(dòng)和噪聲二、噪聲（一）噪聲的危害（二）噪聲的評(píng)價(jià)（三）噪聲控制措施（一）噪聲的危害

1．噪聲對(duì)聽力的影響

2．噪聲對(duì)人的生理的影響

3．噪聲對(duì)人的心理的影響

4．噪聲對(duì)語言通訊的影響

5．噪聲對(duì)作業(yè)能力和工作效率的影響（一）噪聲的危害

1．噪聲對(duì)聽力的影響

（1）聽覺疲勞。 （2）噪聲性耳聾。 （3）爆發(fā)性耳聾。（一）噪聲的危害

2．噪聲對(duì)人的生理的影響

（1）噪聲對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響

。 （2）噪聲對(duì)心血管系統(tǒng)功能的影響

。 （3）噪聲對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響

。 （4）噪聲對(duì)視覺功能也有影響。

（一）噪聲的危害

3．噪聲對(duì)人的心理的影響響度相同而頻率高的噪聲比頻率低的噪聲容易引起煩惱；噪聲強(qiáng)度或頻率不斷變化比穩(wěn)定的噪聲容易引起煩惱；在住宅區(qū)，60dB(A)的噪聲即可引起很大的煩惱，但在工業(yè)區(qū)，噪聲可以高一些；相同噪聲環(huán)境下，腦力勞動(dòng)比體力勞動(dòng)容易引起煩惱。（一）噪聲的危害

4．噪聲對(duì)語言通訊的影響噪聲對(duì)語言通訊具有掩蔽作用。信噪比是指信號(hào)強(qiáng)度與噪聲強(qiáng)度的比值或信號(hào)聲壓級(jí)與噪聲聲壓級(jí)之差。為了增強(qiáng)信號(hào)或語言通訊的作用，減少錯(cuò)誤率，可采用下述方法：改善噪聲環(huán)境；改善傳遞系統(tǒng)；使用特定聲信號(hào)；選擇與噪聲頻率差別大的頻率作為信號(hào)頻率；在高于85dB（A）的高噪聲區(qū)采用耳塞防護(hù)。（二）噪聲的評(píng)價(jià)

1．A聲級(jí)

2．等效聲級(jí)

3．語言干擾級(jí)

4．噪聲評(píng)價(jià)數(shù)（二）噪聲的評(píng)價(jià)

1．A聲級(jí)聲場(chǎng)中某點(diǎn)的聲級(jí)是相應(yīng)于在可聽頻域內(nèi)按照特定額率計(jì)權(quán)而合成的聲壓級(jí)值。表示計(jì)權(quán)聲級(jí)的數(shù)值必須標(biāo)明所用計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的名稱。A聲級(jí)已為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和絕大多數(shù)國(guó)家用作對(duì)噪聲進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。

（二）噪聲的評(píng)價(jià)

2．等效聲級(jí)其一段時(shí)間內(nèi)的A聲級(jí)按能量的平均值計(jì)量，稱為等效連續(xù)A聲級(jí)，簡(jiǎn)稱等效聲級(jí)或平均聲級(jí)。用公式表示為：等效聲級(jí)是衡量人的噪聲顯露的一個(gè)重要物理量。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已采用等效聲級(jí)的評(píng)價(jià)方法，許多國(guó)家的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)也以等效聲級(jí)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。（二）噪聲的評(píng)價(jià)

3．語言干擾級(jí)

語言干擾級(jí)SIL(SpeechInterferenceLevel)是評(píng)價(jià)噪聲對(duì)語言通訊干擾程度的評(píng)價(jià)參量。實(shí)際應(yīng)用中，將測(cè)量的500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz4個(gè)倍頻程聲壓級(jí)代入下式，便可求得語言干擾級(jí)：

（二）噪聲的評(píng)價(jià)

4．噪聲評(píng)價(jià)數(shù)為了評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)環(huán)境噪聲對(duì)人的影響，以及較細(xì)致地確定各頻帶的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)公布一組噪聲評(píng)價(jià)曲線，即噪聲評(píng)價(jià)數(shù)曲線(NR曲線)。

（三）噪聲控制措施

1．控制噪聲源

2．控制噪聲傳播

3．個(gè)人防護(hù)

（三）噪聲控制措施

1．控制噪聲源在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，減少機(jī)器設(shè)備本身的振動(dòng)和噪聲，如選擇低噪聲的設(shè)備、改革生產(chǎn)加工工藝，提高機(jī)械設(shè)備的精度等，使發(fā)聲物體的發(fā)聲強(qiáng)度降至最小，是從根本上解決噪聲污染的措施。

（三）噪聲控制措施

2．控制噪聲傳播（1）總體設(shè)的布局要合理。（2）利用天然地形，如山崗?fù)疗?、樹叢草坪和已有建筑屏障等，阻斷或屏蔽一部分噪聲向接受者傳播。?）利用聲源的指向性控制噪聲。（4）在聲源周圍采用消聲、隔聲、吸聲、隔振、阻尼等局部措施。（三）噪聲控制措施

3．個(gè)人防護(hù)使用個(gè)人防護(hù)用具，是減少噪聲對(duì)接受者產(chǎn)生不良影響的有效方法。防護(hù)用具常用的有橡膠或塑料制的耳塞、耳罩、防噪聲帽以及塞入耳孔內(nèi)的防聲棉(加上臘或凡士林)等。不同材料的防護(hù)用具對(duì)不同頻率噪聲的衰減作用不同，因此應(yīng)根據(jù)噪聲的頻率特性，選擇適宜的防護(hù)用具。

第二節(jié)振動(dòng)和噪聲三、振動(dòng)（一）振動(dòng)的概念（二）人體振動(dòng)特性（三）振動(dòng)對(duì)人體的影響（四）振動(dòng)對(duì)操作的影響（五）振動(dòng)的評(píng)價(jià)（六）振動(dòng)控制（一）振動(dòng)的概念振動(dòng)是一個(gè)質(zhì)量或物體相對(duì)于基準(zhǔn)位置作來回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)可從振動(dòng)的方向、振動(dòng)的強(qiáng)度、振動(dòng)的頻率三個(gè)方面加以度量。圖4-11全身振動(dòng)的坐標(biāo)系統(tǒng)（二）人體振動(dòng)特性

1.人體不同的器官，也各有其不同的共振頻率。當(dāng)外界振動(dòng)頻率接近器官的共振頻率時(shí)，即產(chǎn)生共振，振幅迅速增大，此時(shí)外界振動(dòng)所引起的器官的生理反應(yīng)也最大。

2.人體系統(tǒng)具有一定的阻尼。并且這種特性在振動(dòng)過程中是變化的。說明人體是一個(gè)非恒定的振動(dòng)系統(tǒng)，它作為一種生物機(jī)械系統(tǒng)在一定限度內(nèi)有著自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。（二）人體振動(dòng)特性

3.外界振動(dòng)傳入人體時(shí)所引起的增大或減弱效應(yīng)與人體姿勢(shì)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，在外界振動(dòng)頻率相同的條件下，坐姿出現(xiàn)增大效應(yīng)，而立姿則出現(xiàn)減弱效應(yīng)，特別是在振動(dòng)頻率為3.5～4.5Hz范圍內(nèi)時(shí)，這種表現(xiàn)尤為明顯。由此可見，人腿具有—定的減振作用。

4.人在坐姿工作時(shí)的抗振性能要比站姿工作時(shí)差，特別是脊錐和胃容易受到振動(dòng)的損害。

（三）振動(dòng)對(duì)人體的影響

1．人體剛能感覺到振動(dòng)的信息，即是通常所說的“感覺閾”。人們對(duì)剛超過感覺閾的振動(dòng)，一般并不覺得不舒適，即多數(shù)人對(duì)這種振動(dòng)是可容忍的。

2．振動(dòng)的振幅加大到一定程度或者延續(xù)到一定的時(shí)間，人就感到不舒適，或者做出“討厭”的反應(yīng)，這就是“不舒適閾”。不舒適是一種生理反應(yīng)，是大腦對(duì)振動(dòng)信息的一種判斷，并沒有產(chǎn)生生理的影響。（三）振動(dòng)對(duì)人體的影響

3．振動(dòng)振幅進(jìn)一步增加，達(dá)到某種程度時(shí)，人對(duì)振動(dòng)的感覺就由“不舒適”進(jìn)到“疲勞閾”。振動(dòng)的感覺器官和神經(jīng)系統(tǒng)的功能在振動(dòng)的刺激下受到影響，并通過神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)人體的其他功能產(chǎn)生影響，如注意力的轉(zhuǎn)移，工作效率的降低等等。對(duì)剛超過“疲勞閾”的振動(dòng)來講，振動(dòng)停止以后，這些生理影響是可以恢復(fù)的。

4．振動(dòng)的強(qiáng)度繼續(xù)增加，就進(jìn)入“危險(xiǎn)閾”。超過危險(xiǎn)閾時(shí)，振動(dòng)對(duì)人不僅有心理、生理的影響，還產(chǎn)生病理性的損傷和病變，且在振動(dòng)停止后也不能復(fù)原，這一界限通常稱為“痛閾”。（四）振動(dòng)對(duì)操作的影響