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1、第十节 人机作业环境,一、光环境,（一）光的度量1光通量光通量是最基本的光度量，它可定义为单位时间内通过的光量，是用国际照明组织规 定的标准人眼视觉特性（光谱光效率函数）来评价的辐射通量，单位为流明(lm)。利用 光电管可测量光通量。2发光强度发光强度简称光强，是指光源发出并包含在给定方向上单位立体角内的光通量，常用 来描述点光源的发光特性。光强与光通量之间的关系由下式表示：(1-17),式中I-光强，单位为坎德拉，cd；光通量,lm；立体角，球面度，Sr。3亮度指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面积之 比，亮度的单位为坎德拉每平方米( cd/m2)，亮度的定义
2、式为：L= ( 1-18),式中L亮度，cd/m2；S发光面面积，m2；取定方向光强cd；取定方向与发光面法线方向的夹角。亮度表示发光面的明亮程度。如果在取定方向上的发光强度越大，而在该方向看到的 发光面积越小，则看到的明亮程度越高，即亮度越大。这里的发光面可以是直接辐射的面 光源，也可以是被光照射的反射面或透射面。亮度可用亮度计直接测量。,4照度照度是被照面单位面积上所接受的光通量，单位为勒克司(lx)。照度的定义式为：E= (1-19) 式中E照度，lx；Q光通量，lm；S受照物体表面面积，m2。测定工作场所的照度，可以使用光电池照度计。工作场所内部空间的照度受人工照 明、自然采光以及设备
3、布置、反射系数等多方面因素的影响，因此应该考虑选择什么地方 作为测定位置。一般站立工作的场所取地面上方85cm，坐位工作时取40cm处进行测定。,（二）照明时作业的影响1照明与疲劳合适的照明，能提高近视力和远视力。因为在亮光下，瞳孔缩小，视网膜上成像更为 清晰，视物清楚。当照明不良时，因反复努力辨认。易使视觉疲劳，工作不能持久。跟腈 疲劳的自觉症状有：眼球干涩、怕光、眼病、视力模糊、眼充血、出眼屎、流泪等。视觉 疲劳还会引起视力下降、眼球发胀、头痛以及其他疾病而影响健康，并会引起工作失误和 造成工伤。视觉疲劳可通过闪光融合频率和反应时间等方法来测定。2照明与事故事故的数量与工作环境的照明条件有
4、密切的关系。事故统计资料表明，事故产生的原 因虽然是多方面的，但照度不足则是重要的影响因素。如美国研究者对某企业因照明不良 引起事故的调查表明，该企业照明条件差而事故频繁发生，改善了照明条件后事故率减少 了16. 5%。视觉疲劳是产生事故和影响工效的主要原因。人眼在亮度对比过大或物体及其周围背 景发出刺目和耀眼光线时，即在眩光状况下，会因瞳孔缩小而降低视网膜上的照度，并在 大脑皮层细胞间产生相互作用，使视觉模糊。眩光在眼球介质内散射，也会减弱物体与背 景间的对比，造成不舒适的视觉条件，进而导致视觉疲劳。,二、色彩环境（一）颜色的特性颜色的特性颤色具有色调、明度、彩度三个基本特性。l色调。色调是
5、指颜色所具有的彼此相互区别的特性，即色彩的相貌，是物体颜色 在质方面的特征。人眼能分辨出大约160种色调。2明度。明度指颜色的明暗程度，藉此区别颜色的明暗与深浅，是物体颜色在量方 面的特征。这种感觉由于光线强度不同而引起视觉对反射光的反应程度也不同。白色明度 大，纯白色反射100%的光；黑色明度小，纯黑色反射0%的光。各种染料，加入白色， 可提高明度；加人黑色可降低明度。3彩度。彩度也叫饱和度、纯洁度，是指颜色的鲜明程度。波长越单一，颜色也就 越纯和、越鲜艳。光的颜色完全饱和很少见到，只有纯光谱的各种颜色彩度最大。黑、白、灰是由许多不同波长的光混合而成，彩度最小。当某一色调浓度已达饱和状 态，
6、却无白色、灰色或黑色混入，则呈纯色（正色）；若混入白色，则呈未饱和色；若混 入黑色、灰色，则呈过饱和色。颜色的三个特性中，只要其一发生变化，颜色即起变化。 倘若两个颜色的三个特性相同，在视觉上将会产生同样的色彩感觉。,（二）色彩对人的影响色彩可以引起人的情绪性反应，也影响人的行为。产生这种反应的原因，一是人的先 天因素；二是人体过去经验的潜意识作用。l色彩对生理的影响色彩的生理作用主要表现在对视觉疲劳的影响。由于人眼对明度和彩度的分辨力差， 在选择色彩对比时，常以色调对比为主。对引起眼睛疲劳而言，蓝、紫色最甚，红、橙色 次之，黄绿、绿、绿蓝等色调不易引起视觉疲劳且认读速度快、准确度高。色彩对人
7、体其 他机能和生理过程也有影响。例如，红色色调会使人的各种器官机能兴奋和不稳定，有促 使血压升高及脉搏加快的作用；而蓝色色调则会抑制各种器官的兴奋使机能稳定，起降低 血压及减缓脉搏的作用。,2色彩对心理的影响人类在漫长的生活实践中获得和形成了大量有关色彩的感受和联想，并赋予不同的情 感和象征。它们虽因人的年龄、性别、经历、民族和习惯等有所差异，但共同的社会条件 和生活环境也必然使其具有一般的共性。在色视觉传达设计中，应根据一般人对色彩感知 的感情效果去选择和运用色彩。色彩感情主要表现在以下几个方面。(1)色彩的冷暖感。色彩本身没有冷暖的性质，但由于人们从自然现象中得到的启迪 和联想，便对色彩产
8、生了“冷”与“暖”的感觉。如对红、橙、黄系列的颜色感觉温暖， 称它们为暖色；对蓝、绿紫系列的颜色感觉寒冷，称它们为冷色=(2)色彩的轻重感。色彩的轻重感主要取决于颜色的明度，明度高的色（浅色）显 得轻，而明度低的色（深色）则感觉重。色视觉传达设计中可利用色彩的轻重感来达到视 觉平衡与稳定的需要，也可用来表现性格的需要，如轻飘，庄重等。 (3)色彩的尺度感=色彩在人的色视过程中，由于生理上的原因，明度高的色和暖色 有扩散作用，使物像轮廓给人以胀大的感觉；而明度低的色和冷色有内聚作用，使物像轮 廓给人以缩小的感觉。这种色彩轮廓胀缩的感觉是通过色彩的对比作用显示出来的。,（4）色彩的距离感。不同颜色
9、在不同背景对比作用下，可使人对色彩的感觉产生距离 上的变化，造成人对物体有进、退、凸、凹、远、近的不同感受。一般情况下高明度和暖 色系的颜色具有前进、凸出、接近的感觉，而低明度和冷色系颜色有后退、凹陷、远离的 感觉。但这种关系并不绝对，视其背景的变化而变化。 般主体色与背景色明度对比大时 有进的感觉，反之则有退的感觉；主体色与背景色色相相近时有退的感觉，反之则有进的 感觉。(5)色彩的软硬感。物体的质地是通过表面的色彩和表面的组织构造来表现的，因 此，色彩与物体质地表现的软硬密切相关，有的色给人以柔软感，有的色给人以坚固感。 色彩的软硬感取决于色彩的明度和纯度，明色感软，暗色感硬；中等纯度的色
10、感软，高纯 度或低纯度色感硬；黑与白是坚固色，灰色是柔软色。(6)色彩的情绪感。色彩不仅会使人产生冷暖、轻重、距离、尺度等物理感受，而且 能引起人的情绪的变化。不同的颜色对人体产生的影响不同，悦目的色彩对神经系统会产 生良好的刺激，使人保持朝气蓬勃的精神状态；反之，杂乱而刺目的色彩会损伤人的健康 和正常的心理情绪。因此，在色视觉传达设计中，要合理地应用色彩的情绪感，营造适应 人的情绪要求的色彩气氛。,三、微气候环境（一）构成微气候的要素及相互联系1空气温度空气温度是评价热环境的主要指标，它分为舒适温度和允许温度。舒适温度是指人的主观感觉舒适的温度或指人体生理上的适宜温度。常用的是以人主 观感觉
11、到舒适的温度作为舒适温度。生理学上对舒适温度规定为，人坐着休息，穿薄衣、 无强迫热对流，在通常地球引力和海平面的气压条件下，未经热习服（也称为热适应，指 人长期在高温下生活和工作，相应习惯热环境）的人所感到的舒适温度。按照这一规定， 舒适温度应在(213)范围内。允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。其温度 范围一般是舒适温度(3 5) 。对人的工作效率有影响的低温，通常是在10以下。 低温对人体最普遍的伤害是冻伤。除此之外，人体还会出现一系列的低温症状。首先出现 的是心跳加快、颤抖等现象，接着出现头痛等不适反应。当人体的深部温度降到27以下 时，人即濒临死亡。在
12、低温下工作所消耗的体力，通常比在常温环境下要高。工作效率在 人体不能保持体温时才起变化。低温对人的工作效率的影响最敏感的是手指的精细操作。2空气湿度空气的干湿程度即空气湿度。湿度有绝对湿度和相对湿度两种。作业环境的湿度通常 采用相对湿度来表示。相对湿度在80%以上称为高气湿，低于30%称为低气湿。空气相 对湿度对人体的热平衡和温热感有重大作用，特别是在高温或低温的条件下，高气湿对人 体的作用就更明显。高温高湿时，人体散热更加困难；低温高湿下人会感到更加阴冷。一 般情况下，相对湿度在30% 70%时感到舒适。,3气流速度气流主要是在温度差形成的热压力作用下产生的。气流速度通常以米每秒表示。据测
13、定，在室外的舒适温度范围内，一般气流速度为0 15 m/s时，人即可感到空气新鲜。在 室内，即使温度适宜，由于空气流动速度小，也会有沉闷感。4热辐射热辐射包括太阳辐射和人体与其周围环境之间的辐射。任何两种不同温度的物体之间 都有热辐射存在，它不受空气影响，直至两物体的温度相平衡为止。当物体温度高于人体 皮肤温度时，热量从物体向人体辐射而使人体受热，称为正辐射；相反，热量从人体向物 体辐射时，称为负辐射。人体对负辐射不很敏感，往往一时感觉不到，会因负辐射散失大 量热量而受凉。但负辐射有利于人体散热，在防暑降温上有一定意义。温度、湿度、风速和热辐射对人体的影响有时可以相互替代，某一条件的变化对人体
14、 的影响，可由另一条件的变化所补偿。例如，人体受热辐射所获得的热量可以被低气温抵 消，当气温增高时，若气流速度加大，会使人体散热增加，从而使人并不感到酷热难耐。 低温、高湿使人体散热增加，导致冻伤；高温、高湿使人体丧失蒸发散热机能，导致热疲 劳乃至中暑。微气候对人的影响是由其构成因素共同作用而产生的，所以，实践中必须综 合评价微气候的这些种类的条件。,（二）人体对微气候环境的感受与评价1人体的热交换与平衡尽管人所处的环境是干变万化的，可是人的体温却波动很小，为了维持生命，人体要 经常围绕36. 5的体温目标值进行自动调节。人体通过新陈代谢不断地从摄取的食物中制 造能量，这些能量除用于生理活动和
15、肌肉做功外，其余均转换为热能。人要保持体温，体 内的产热量应与对环境的散热量及吸热量相平衡。如果不能实现这种平衡，则要随着散热 量小于或大于产热量的变化，体温出现上升或下降，使人感到不舒适甚至生病。人体的热 平衡方程式为：S=M-W-H (1-20) 式中S人体单位时间储热量；M人体单位时间能量代谢量；W一人体单位时间所做的功；H人体单位时间向体外散发的热量。当MW+H时，人感到热；当MW+H时，人感到冷；当M=W+H时，人处于 热平衡状态，此时，人体皮肤温度在36. 5左右，人感到舒适。人体单位时间向外散发的 热量日，取决于人体的四种散热方式，即辐射热交换、对流热交换、蒸发热交换和传导热 交
16、换。(1)入体单位时间辐射热交换量，取决于热辐射强度、面积、服装热阻值、反射率、 平均环境温度和皮肤温度等。(2)人体单位时间对流热交换量，取决于气流速度、皮肤表面积、对流传热系数、服 装热阻值、气温及皮肤温度等。(3)人体单位时间蒸发热交换量，取决于皮肤表面积、服装热阻值、蒸发散热系数及 相对湿度等。蒸发散热主要是指从皮肤表面出汗和由肺部排出水分的蒸发作用带走热量。 在热环境中，增加气流速度，降低湿度，可加快汗水蒸发，达到散热目的。(4)人体单位时间传导热交换量取决于皮肤与物体温差和接触面积的大小及传导系 数。不知不觉的散热可能对人体产生有害影响。因此需要用适当的材料构成人与物接触点 （桌面
17、、椅面、控制器、地板等）。,2人体对微气候环境的主观感觉衡量微气候环境的舒适程度是相当困难的，不同的人有不同的估价。一般认为，“舒 适”有两种含义，一种是指主观感到的舒适；另一种是指人体生理上的适宜度。比较常用 的是以人的主观感觉作为标准的舒适度。人的工作效率与所处环境舒适度感受通常为正 相关。(1)舒适的温度。人主观感到舒适的温度与许多因素有关，从客观环境来看，湿度越 大，风速越小，则舒适温度偏低；反之则偏高。从主观条件看，体质、年龄、性别、服 装、劳动强度、热习服等均对舒适温度有重要影响。(2)舒适的湿度。舒适的湿度一般为40%一60%。湿度在70%以上为高气湿，在 30%以下为低气湿。在不同的空气湿度下，人的感觉不同，温度越高，高湿度的空气对人 的感觉和工作效率的消极影响越大。据舒伯特和希尔经过大量的研究证明，室内空气湿度(%)与室内气温t()的关系为：= 188 -7.2t (12.2t26) (1-21),
