作业环境及其对工作效率的影响

作业环境及其对工作效率的影响 第8章 作业环境及其对工作效率的影响 作业环境直接影响人,机系统的效率和操作者的身心健康与安全，是人机工程学的重要研究方面。作业环境 涉及到的内容比较多，本章主要讨论温度、噪音、照明和振动等环境条件对人的工作效率和健康的影响以及对这 些环境条件的改善。 8.1温度 温度是评价作业环境气候条件的主要指标。温度与气压、空气电离度以及空气污染等指标都是构成环境的重要方面。它们对人的健康、舒适和工作绩效都有很大的影响。 8.1.1热交换过程 对于变化无常的气候条件，人类主要是通过改变自身的生活条件来适应，如建造房屋，穿着合适的衣服，使用空调等。同时，人类自身也具有适应气候条件的生理调节机制。人体的这套机制是一套尽力保持体内温度相对稳定的复杂的热调节系统。热调节系统主要是由下丘脑控制。热感觉神经遍布在皮肤、肌肉和胃等全身各部位。下丘脑中含有对动脉血压变化敏感的神经元，并从各种感觉神经收集信息并调节身体产热和散热。调节的机制主要是收缩或扩张机体深处和体表的血管、出汗和发抖。通常我们可以认为身体是由核心和体表组成。体表是身体中皮肤表面以下的部分，而核心当然是指身体的重要器官(心、肺、腹部器官和脑)。热调节系统保持的是内核温度。通常状态下，核心和皮肤温度差大约在4?左右，但在严酷的气候下，这种差别可能大至20?。人体通过新陈代谢过程将化学能转化为热能和机械能。在大多数环境中人体所产生的热量比我们的内核所需的热量要多。因此，从新陈代谢来的能量大约有70,转变成热量散发掉了，只有大约25,变成机械能。事实上在舒适的气候条件下这些热量也必须消散掉，否则它将不断聚集在体内，最终会使人因过热而死去。而在寒冷环境下，为了维持稳定的体温，人体尽力限制热量散发到环境中去。 1热交换方式 身体与环境间热交换方式有四种: ?传导:通过直接接触固体，液体来传递热量，其中包括空气的热转移。当大气温度低于人体时，人所接触的衣服、物体都会传导出一部分热量。但是，由于人体表面和皮下组织以及衣服都是热的非良导体，因此，通过传导所散的热量极少。 ?对流:通过气体或液体来交换热量的一种传热方式。人体周围总围绕着一层空气，空气是对流的介质，人体将热量传给空气，空气流动便将热量带走。以空气为介质的对流所散发的热量的快慢，受风速和人体与介质之间温度差的影响。 ?辐射: 通过物体间电磁辐射而转移热能。人体表面能够辐射出波长较长的红外线，通过空气层周围较冷的物体所吸收。这种由人体向物体辐射热量的过程叫做“负辐射”，负辐射使人体散热。散热量和散热速度都与人体辐射面积和人体与物体之间的温差有关。若物体温度高于人体温度时，物体的热量便反过来向人体辐射，这时人体受热，叫做“正辐射”。人体对正辐射比较敏感，而对负辐射则感觉迟钝。因此，人在寒冷季节会不知不觉地丧失热量而导致感冒。 ?蒸发:物体形态转变过程中需要从人体吸收热量，例如从汗水转变为水蒸气。它可分为不感蒸发和发汗两种。 不感蒸发是指体液中水分直接透出皮肤和粘膜(主要是呼吸道粘膜)表面，并在未聚成明显水滴前就蒸发掉的一种散热形式。不感蒸发是在蒸发表面弥漫性地持续进行的。 汗液是汗腺的分泌物。发汗是在人体表面上出现明显汗滴的一种散热形式，又叫“可感蒸发”。当气温等于或超过皮肤温度时，辐射、对流、传导等散热方式已趋失效，机体要维持热平衡，蒸发便成为唯一的散热途径。每克汗液在皮肤表面蒸发时，可带走0.58千卡的热量。 2热交换方程式 ,SMWRCE,,,,,()身体的热交换过程可用公式来表示如下: ,S,其中 体内热能含量(存储)的变化量 M,新陈代谢的热量 W,劳动消耗的热量 R,辐射交换的热量 C,对流交换的热量 E,蒸发的热量损失 新陈代谢是正的，因为该过程产生热能。蒸发总是负的，因为该过程总是损失热能。 1 ,s,s,S将是零。在不平衡时，身体温度会升高(>0)或降低(<0)。当不平假如身体处于热平衡状态， 衡程度极大时，可导致死亡。 3影响热交换的环境因素 以下四个环境因素对热交换过程有很大的影响:空气 温度、湿度、空气流动和周围物体的表面温度(墙、 天花板、火炉等等，有时这些温度面称作壁面温度)。 这些因素的相互作用是相当复杂的。在高气温和高壁 面温度条件下，对流和辐射引起的热损失会减小到最 低，因此会导致身体热能增加。在这种情况下，所剩 的唯一散热手段是蒸发。但如果湿度也很高，蒸发散 热也将减到最低，导致体温升高。 图8-1列出了对气温和墙面温度的五种组合中的蒸 发、辐射和传导散热的构成百分比。它说明了这样一 个事实:在气温和壁面温度较高时，传导和辐射不能 散发多少体热。散热主要靠蒸发过程，而蒸发散热是 受湿度限制的。 4衣着对热交换的影响 衣着对热交换过程具有重要影响。当天冷时，衣服具 有绝热效果可以减少热量的损失。天热时，衣服阻碍 散热，这影响了热交换过程。不利于保持身体的正常 温度。 大部分 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的热阻值是其厚度的直接线性 函 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 数。材料 本身(不管是羊毛的、棉的，还是尼龙的〕对绝热性 能的影响很小。这是因为在编织线和纤维之间有一定 的空气，它起着绝热的作用。假如材料是实心的或浸 湿的，就会因为失去束缚的空气而大大降低其绝热性图8-1气温和墙面温度组合中蒸发、辐射能。 和传导散热的百分比 测量衣服绝热性能的单位是克劳(clo)。在一间通风正 常、气温为21?以及湿度为50,的房子里, 使一个坐着休息的被试者保持舒适状态的衣服绝热能力，称为一单位克劳。因为有代表性的裸体被试者在大约30?时是感到舒适的，若低于此温度时就需要穿上衣服。一个单位克劳大约有补偿温度下降9?所要求的绝热量。衣服厚度绝热的代表值大约为1.57clo/cm。 另一个影响热交换的因素是衣料对湿气的渗透性。正是这种渗透性使得蒸发性的热传递能通过织物。织物的克劳值越大，它的渗透度越低。渗透度指标(i)是无量纲的。总渗透度从0.0到1.0。1.0表示湿气可以顺利m 穿过衣物。0.0表示湿气不能穿过衣物。数值越小表示阻止湿气渗透的能力越强。在不流动的空气中，大部分衣服材料的i值小于0.5。经过防护处理的以及织的很紧的织物能显著减小i的值。在热环境中，热量的蒸发mm 对维持热平衡至关重要。阻碍热量蒸发这一过程会导致热量蓄积。例如在冷环境中，假如汗液的蒸发受阻，衣服会渐渐被汗水渗透，因此减少它的绝热能力。 8.1.2环境温度的测量 构成热环境测量的五种基本指标是:?空气温度或干球温度(DB):避开辐射热源，用一个玻璃温度计测量到的温度;?空气的相对湿度，是空气中的水蒸气量相对于同样温度下空气所能容纳的最大水蒸气量的一个测量值。相对湿度用湿度计测量;?湿球温度，是用一只有湿灯芯的，放在传感元件上并保持空气流动的温度计而测量到的温度。测量是用一只湿灯芯覆盖的、末端可以摆动的温度计来测量的。自然湿球温度跟这相似，只是不用摆动温度计。温度计必须避开辐射热源，且不能阻碍自然风流动;?平均辐射温度，通常称作球体温度，是用放在黑色的铜球中央的温度计测量的，黑色球体吸收辐射热能，内部空气温度指明其吸收热能的多少;?空气速度，用风速计测量的。 为了反映温度、湿度和空气流动综合对人体舒适程度的影响，常采用以下指标。 2 ?常规有效温度(ET)表示人在 不同的气温、湿度和气流速度的 作用下产生的主观冷暖感受指 标。它仅仅用温度来度量这一主 观感受。不同的空气温度、湿度 和气流速度的组合可产生相同的 冷暖感受。例如，21?ET表征的 是以21?温度和100,湿度相组 合的温度感觉。同样的温度感觉 也能由其他温度和湿度(如27? 和10,)组合产生。此指标使用 比较方便，缺点是在一般温度条 件下过高估计了冷和中性条件下 的影响，忽视了暖和条件的影响， 而在高温情况下又低估了风速、 高湿度的不利作用。 *?新的有效温度(ET)，常规有 效温度ET只考虑了气温、湿度和 气流速度，而没有考虑热辐射， 因此对于高辐射的环境不大适 用。1981年，美国采暖，制冷和 空气调节工程师协会(ASHRAE) 提出了新的有效温度。它是由一 个基于环境变量对身体生理调节 影响的公式得到的。对于相应的 条件，新的ET值总是在数值上大 于常规的ET值。 如图8-2所示。 ?牛津指标(WD)或湿干指标是 湿球温度和干球温度的简单加权 和，即 WD=0.85WB+0.15DB 。 牛津指标在指示具有相似的忍耐 限度下的等效气候条件方面作用 突出。 ?湿球,黑球温度(WBGT)是自 然湿球温度(NWB)，球体温度图8-2 有效温度 (GT)和干球球体温度(DB)的 加权平均。对于室内，夜间或阴天，公式为WBGT=0.7NWB+0.3GT。对于室外，太阳是产热的主要因素，公 式为WBGT=0.7NWB+0.2GT+0.1DB。它的一个特征是不用直接测量气流速度，其值已反映在自然湿球球体温 度上了。WBGT指标较常用，因为它确实考虑了上面所谈到的变量的组合。但WBGT不可能足量地补偿空气 流速的影响。在WBGT相同，但辐射热、湿度和空气流速不同时，人类的生理反应不同。当湿度很高，空气 流速很低时，使用WBGT测量效果最差，它低估了情况的严重性。 ?Botsball(BB)指标是使用一种专用温度计，产生将空气温度、湿度、风速和辐射的作用相结合的单一指o，对于中等水平的湿度和辐射来讲，温度的测量很精确。但在极端情况下，公式标。公式为BB=WBGT,3 将偏差几度。BB指标是实用简单的工具，工人可以掌握使用。不过，也有一些操作上的限制。 以上的混合指标是按温度(摄氏度)表示的，不能按传统的干球温度解释，因为它们也考虑了其他变量，像 湿度，空气流动等。 3 8.1.3热舒适与感觉 热舒适有着显著的个体差异，一方面是新陈代谢水平不同;另一方面，所进行的工作，所穿的服装，甚至一年中的季节都能影响舒适感。风俗，习惯和传统也可能影响舒适温度。这可能可以解释新加坡的舒适室温比美国高，美国又比英国高的事实。 1气流对热舒适的影响 这里的气流是指由一阵空气运动引起的风。它可以使人体局部受凉，所以人们不希望它出现。人们对头顶(即头，颈肩和背部)的空气流动最敏感。短头发的人比长头发人对气流的感受更迟钝。 2低湿度对热舒适的影响 低湿度能引起鼻腔、喉咙和皮肤干燥，嘴唇干裂，对气味也更敏感。当相对湿度小于或等于30,时，戴和不戴隐性眼镜的人都会感到由低湿度带来的对眼睛的刺激，并且四小时以后这种刺激更加显著。 8.1.4高温 在高温情况下，身体吸收或产生的热量比散发的热量更多。这会导致身体核心温度上升，出现疾病，甚至死亡。在农业，建筑业，矿业和钢铁工业中，因为热病而发生事故比例最高。热病也能发生在温和的气候中。甚至在寒冷的气候下，穿不透水的安全服干重体力活的时候也能发生。消防队员和处理有害废物的工人就是例子。 1高温对生理的影响 高温的一个最直接的影响是使身体核心温度升高，每升高1?，新陈代谢增加10,，称为Q10效应。增加的新陈代谢产生更多需要散发的热量，如不能及时散发，身体核心温度将继续升高，导致新陈代谢和产热进一步增加。这就形成了恶性循环，严重者将导致死亡。 (1)心血管反应 心血管系统对高温有两种基本反应，一种是皮肤的血管扩张，使供给体内热量的血液流向皮肤，升高皮肤温度。在舒适的环境中，皮肤的血液流量只占心脏输出量的5,，特别热时会增加到20,或更多。另一种基本反应是心率增加，心脏输出量能够增加50,,75,。增加的血液输出流向皮肤散热，散热的需要使皮肤和工作肌肉争夺血液，可能使输向工作肌肉的氧气不足，而导致乳酸积累，肌肉酸痛出现疲劳。在热环境中从体力劳动中恢复也要更长的时间，因为血液既要散热又要带走乳酸。 (2)出汗 当传导和辐射散热不能维持热平衡时，身体对高温的第二道防线是增加排汗。蒸发汗水可以散热，但汗水滴掉而不是蒸发掉时不会起散热作用，只是失去废水。处于强高温中的工人每天能损失6,7升汗水。汗腺会出现疲劳，长期处于热环境中即使失去的水分由等量的饮水来补充，出汗速率也会逐渐减小。这似乎与皮肤潮湿有关，因为假如按固定时间间隔用毛巾将皮肤擦干，出汗速率会增加。 如果不喝水补充，过量的排汗会引起缺水或脱水。脱水会影响体温调节，引起身体核心温度升高，导致肌肉痉挛，减小体力劳动的持续性。脱水的人不一定会感到口渴，因此建议工作于高温环境中的人每15,20分钟喝水(10,15?)150,200ml。 汗水中含有盐分。出汗会损失一定的盐分。在工业化国家中普遍的做法是在一般工人的饮食中添加相对较多的盐分，这样既不需要也不鼓励额外补充盐分。盐药片会刺激胃，食盐太多会提高高血压的患病率。 (3)热病 长期高温或极高的温度会引起几种机体功能紊乱，最严重的是中暑，它会导致死亡。 ?热疹，俗称痱子，皮肤上出现小红点，水泡状的肿块，是由汗腺阻塞，汗水积留发炎引起的，遇热时有刺痛的感觉;?热痉挛，工作中或工作几小时以后出现肌肉痉挛(大多在手臂，大腿和腹部)，与盐分摄取不足和大量出汗有关;?热衰竭，特征是肌肉无力，恶心，呕吐，头昏。主要是由脱水引起的，更可能发生在热致水土不服和身体状态不好的人身上;?中暑，由于体温过高，温度调节机制失效引起的急性疾病。特征是恶心，头痛，脑功能紊乱，突然失去知觉等。最典型的起因是汗腺疲劳和不出汗。 4 2个体差异与高温 导致人们对高温的忍耐度存在个体差异的因素有: ? 身体健康状况。身体越健康，对工作热环境的忍耐度越大。身体健康的人能完成一定水平的体力工作，产生的热量及发生中暑的机会比身体虚弱的人少。这部分是因为健康人输送氧气给工作肌肉的能力更强，能把更多的血液送往皮肤去散热，而不用减少对肌肉氧气的供给。 ? 老龄化。老龄化导致汗腺反应更加迟钝，体内总水分更少。这使体温调节的效率减小。例如，金矿工人中，40岁以上的男性比25岁以下的男性中暑的可能性高10倍。 ? 性别。在高温情况下，妇女一般表现出发热速率增加更多。最大出汗速率更低，皮肤温度更高，湿热严重， 身体核心温度更高。她们受脱水的影响更严重，女性对热的适应能力比男性差。主要原因是男女健康程度不同。身体健康的女性对高温的反应类似与同样健康的男性，但往往女性的健康程度比男性差。 ? 脂肪。大量的脂肪会给工作于热环境中的人带来困难，多余的脂肪意味着要携带多余的热量，且随着体重的增加，身体体表面积不能相应的成倍增加，导致更不利于散热。脂肪也在皮肤和深层身体组织之间产生了一个绝热层，妨碍热量扩散出人体。 ? 酒精。饮酒易于引起中暑，它干挠中枢和周围神经的正常工作。在工作前或工作中摄取酒精会减小热忍耐度，增加中暑的危险。 3对高温的适应性 经常工作于热环境中的人表现出对高温明显的适应性。伴随适应性出现的生理变化包括出汗效率的提高(更早出汗，出汗量更大及含盐量更低);产热速率降低，更低的身体核心温度。处于热环境4,7天后大部分人就适应了。在12,14天末就完全适应了。简短的日常暴露对维持适应性是必须的。坚持每天100分钟的暴露就足够维持适应性了。暴露中不补充水分可能会延缓适应性的产生。若身体健康，则会更早出现适应性。维生素C可能也会提高热适应性。建议新工人第一天在高温环境下工作20,的时间，以后每天工作时间增加20,，第五天就能整班工作了。 适应性效果会随热暴露持续几周，但仅仅几天不暴露，热忍耐度就会减小。对已适应的高温环境，但有一段 5 时间不工作的人建议的工作量是第一天40,，第二天60,，第三天80,，第四天100,。 人们对热适应的能力有很大的差异，因此即使有一个严格控制的热适应计划，工作于高温环境中的工人必须在达到生理极限水平的适应过程中进行生理监测。 8.1.5高温的各项指标 1热压指标HSI 它是现有的综合性最好的指标之一，但由于太复杂而未普遍使用。新陈代谢产生的体热通过传导、辐射和向环境的蒸发来散发，这种能力用HSI度量。它指出了散热的相对容易或困难程度。它也考虑了像温度，湿度和空气运动之类的环境因素，附加考虑了新陈代谢速率和服装的影响。 2热指标 它是对热和湿度影响人体自身冷却能力的量度。热指标量度表示在图8,3中，每条线代表了对人有相同的总体影响的空气温度和相对湿度的组合。在高风险组中的4类影响列在下面: 表8,1 高温的影响 类别 热指标 总体影响 1 极热 55? 持续的热暴露极可能引起热中暑 2 很热 41,55? 长期的热暴露和/或体力劳动可能引起中暑、热痉挛或热衰竭 3 热 32,41? 长期热暴露和/或体力劳动可能引起中暑，热痉挛和热衰竭 4 很温和 27,32? 长期暴露和/或体力劳动可能引起疲劳 美国国家气象服务机构使用热指标的目的是使人们意识到热,湿组合是危险的，能引起中暑或痉挛。 8.1.6高温对绩效的影响 1对体力工作的影响 高温引起体力劳动所用肌肉和散热皮肤间争夺血液，因此在热环境中比在一个适宜环境中进行重体力劳动会更早地出现筋疲力尽。坐着休息的男性能忍受100牛津热指标3小时或更长时间，而在其承担负荷为280千卡/小时工作时，忍耐时间减至30分钟。在有效温度升至大约28?ET时，并不影响人的生产效率;有效温度继续升高，生产效率才开始下降。在大约30?ET时，生产效率降至90%;随着有效温度的继续升高，生产效率下降速率加快，在34?ET时，生产效率降至50,。 2对运动神经绩效的影响 (1).高温对绩效的影响与工作类型有关。认识和观察任务可分成简单和复杂两类。 ? 简单任务包括视觉和听觉的反应，解决算术问题，译码和短期记忆等。简单任务的绩效降低通常不是由热环境引起的，除非在环境条件接近生理热容忍极限时才会影响简单任务的绩效。实际上，在热环境中，短时地进行这些简单任务能提高绩效。 ? 复杂的任务包括追踪，时刻警惕的任务和复杂的双重任务等。在30,33?WBGT时，开始出现绩效降低。一般认为暴露时间的长短与绩效的降低没有显著的关系。在同样的WBGT温度下，暴露30分钟及几个小时都有可能发生绩效降低的情况。 (2).高温引起的绩效降低的原因有:警觉的变化、意志和体温的影响。 ? 警觉的变化:高温开始时提高警觉程度，经过一段时间后将降低警觉程度。这可解释高温对简单任务绩效最初有促进作用。高温最初把警觉总水平提高到更接近于最佳警觉状态。 ? 意志的影响:某些与高温有关的绩效降低是由于个人努力水平降低，也就是向不可控的高温“屈服”。 ? 体温的影响:绩效的降低可能与脑部温度和身体内部温度升高有关，大脑会对外界热量的大幅度的变化立即产生反应。 3对安全行为的影响 我们观察工人的不安全行为与环境温度的关系为“U”字型，在17,23?WBGT之间，工人不安全行为比例最小，当气候条件在这段适宜的范围之外时，不安全行为事件增加。因此，值得为人们提供舒适的工作环境。 6 4减小高温影响的建议 减小高温影响最好采用系统化和综合性的方法。 使用空调，电风扇或除湿器来改变大气状况。当空气温度低于皮肤温度时，提高空气流速可增加传导性的散热;提高工作区的空气速度，减小相对湿度和湿气可增加蒸发性的散热;辐射性热源要用适当的障碍物来遮掩以保护工人。 改变任务方式以减小高温的影响。减小完成任务所需的能耗水平能大大减小高温影响;经常在凉快的环境中休息以及限制在热环境中的时间;在工作区附近提供足够的凉水，并鼓励所有工人多喝水。 让工人们进行适当的工作、对其进行卫生知识培训和急救实践训练。系统化的适应和健身计划对提高高温忍耐度是重要的;同时应当通过健康检查来找出不耐热的人，并为其选择合适的工作。 通过各种保护设备减小工作环境中的高温影响。包括水冷或空气冷却的背心或帽子、冰袋背心或隔热服等。减小高温影响，背心比帽子有效，冰袋背心效果最好。穿一件冰袋背心通常在工作中就能渐渐适应热环境。这些设备不仅确实减小了热衰竭，而且不妨碍热适应过程。 8.1.7低温 低温对健康危害的严重性比高温小。虽然低温也会使人死亡，但很少发生，而死于中暑的却较为普遍。 与寒冷环境有关的工作者的主要职业性伤害是冻疮，通常发生在用冷冻产品或接触冷的金属或液体时。 1低温的生理影响 主要有两种生理影响:血管收缩和寒颤。当体内温度降至28?以下时，会危及生命。 (1).血管收缩。身体遇冷首先会收缩皮肤和四肢的血管。流向这些部分的血流会大大减少，使得温暖的血液能避开冰冷的皮肤，减少散失到环境中的热量;并且，皮肤的绝热能力提高至6倍。这样，手指和脚趾的温度将迅速降至周围空气的温度，引起局部冷伤害。血管收缩也能使更多的血液流向内部器官，这也就是为何在冷环境中排尿多的原因。 血管收缩也会影响血液流动的通畅性，限制了血液的含氧量，最终肌肉疲劳，使血管膨胀，未经循环缺氧的血液流入组织，使皮肤发青。 (2).寒颤。假如身体核心温度不能由血管收缩维持，身体将通过寒颤来提高新陈代谢热产量。它能使新陈代谢的水平提高至休息状态下热平衡的2,4倍。这足能抵销散失到环境中的热，使净热存储为零。身体条件越好，寒颤产热效率越高，保持寒颤而不衰竭的时间越长。 2严酷的低温 最常见的冷伤害是冻疮。冻疮是身体组织受冻，在组织细胞中形成冰晶。手脚最容易受冻，能引起冻疮。即使内核温度保持在正常水平，但与低温金属或液体接触也能引起皮肤受冻。更深层的组织受冻时会出现真正的危险.，组织细胞会被冰晶弄破裂，血液细胞会在血管中凝集，导致坏疽。 低温可引起体温过低，通常表现为体温低于35?。最初阶段表现为不辨方向，冷淡，幻觉或兴奋。当体温进一步降低时，人可能昏迷，甚至死亡。在极端的低温下，身体的新陈代谢速率变慢，身体需要更少的氧气。如掉到冰冻的湖中的人(特别的是孩子)即使在水中10分钟后奇迹般地生存下来，往往很少或没有大脑损伤。冰冻的水降低了身体温度，减少了大脑对氧气的需求。正常体温下，缺氧3分钟必然损伤大脑。 3对低温的适应 人重复地暴露于冷环境中，即使没有明显寒颤时，新陈代谢速率也会提高。习惯于把手伸到冷水中的切鱼片工人，他们流向手的血流增加以使手保持暖和。生理性的适应，相对于技能、经验和健康状况的重要性来说，其实际价值是很小的。 4低温的指标:风冷指数WCI WCI是度量空气温度和风速对人不适感的联合影响的一个指标，表明冷环境中的相对严酷性，特别是风速低于80km/h时。实际上常用的是等效风冷指标。 等效风冷指标指与给定的空气温度和风速时等效的风冷温度。即在和风状态下，某个空气温度与给定的空气温度和风速的联合作用产生相同的主观不适感。如气温,1?，风速64km/h,与气温,22?，和风状态有相同的不适感。 7 表8,2不同气温和风速下的等效风冷指标 风速 气温 (?) (km/h) -1 -7 -12 -18 -23 -29 和风 -1 -7 -12 -18 -23 -29 8 -3 -9 -14 -21 -26 -31 16 -9 -16 -23 -28 -36 -43 32 -15 -23 -31 -39 -47 -55 48 -19 -28 -36 -45 -54 -61 64 -22 -30 -38 -47 -56 -65 5低温的主观感受 舒适或不适的感觉部分与皮肤温度有关。表8,3表明各种感觉时的平均皮肤温度和手部皮肤温度。 表8,3 与皮肤温度有关的主观感觉。 感觉 平均皮肤温度? 手皮肤温度 33.3 舒服 31 20 感到不舒服的冷 30 令人寒颤的冷 29 15 极冷 5 痛苦的冷 8.1.8低温对绩效的影响 影响绩效的因素有任务或功能的特定类型，空气温度、湿度、空气流动和辐射的相互作用，暴露时间长短， 身体是暖和还是寒冷，冷却速度，不同身体部位的暴露，适应性和个体差异。 1体力劳动 低温对体力工作有破坏性影响。身体核心温度或肌肉温度的降低减小身体作功能力，导致肌肉力量和忍耐度 降低。身体核心温度每降低1?，最大作业量(持续小于3分钟)下降4,6%。对于持续3,8分钟的作业任务， 下降水平为8%。原因有两个:其一，身体核心温度下降减小了肌肉中新陈代谢的速率;其二，寒冷减小了神 经中枢在外围运动神经中的传导速率。 2触觉灵敏度 触觉灵敏度是皮肤温度的L型函数，每个人有一个相对稳定的临界温度，在该温度下，绩效显著降低。 灵敏度下降使得使用物体的任务变得困难。例如，组装和修理任务就受寒冷的不利影响。 3手工任务绩效 皮肤温度下，慢冷却比快冷却导致更大的绩效降低，更深层组织温度对绩效降低影响更大。 不损害绩效的下限为以平均手部皮肤温度计为13,18?，按周围温度计约从24?降至13?时绩效有一个适度 的下降，在13,1.7?时，绩效急剧下降。 在冷环境中进行手工工作绩效提高的水平比在温和气候中进行时要高。起初学习一项任务时，在冷环境中可 能比在温和气候中较不利些，一旦掌握了技巧，在冷环境中进行可能比在温和环境中进行更有利。 4跟踪任务的绩效 周围温度为4,13?时跟踪任务受到寒冷的显著影响。此时工作者激情显著消失，漠不关心的情绪增浓，这 使得绩效降低。 5反应时间 寒冷对基本反应时间影响不大，但确实存在不利影响。 8 6脑力活动 低温对脑力劳动的影响的证据不明确，一些人发现没有什么影响，另一些人发现有影响。寒冷干扰某些类型 的脑力活动的绩效，影响状况将依赖与任务类型，寒冷的严酷程度，被试者技术水平，以及被试者先前在冷 环境中工作的经验。 8.1.9低温的保护措施 1使用手套 主要用手的工作或其它活动可以戴手套。要求用灵巧的手指时，可以使用半截手套，这样可露出手指的末端 和中节，保护手的其它部分。必要时可对手指暴露的部分提供一些附带性的保护。 2使用辅助加热器 辅助加热的方法对保持任务绩效很有用。在某些情形中(建筑或伐木等工作)不适宜使用辅助加热器。 3取暖设施 暴露于寒冷中往往会有一个或几个相关的指标(像皮肤温度，手皮肤温度，身体核心温度，空气温度，工作 绩效等〕超过合理的忍耐水平。当超过这些忍耐水平时，人应到取暖的地方(像暖和的房间〕暖和一段时间 再进行工作。 4讨论 为了有效的和安全的设计工作，就要理解空气温度，湿度和空气流动对人类健康和工作绩效的影响，以及各 种保护措施的效率。 8.2照明 当人们在室内或夜间活动时，通常必须要有一定形式的人工照明。人工照明系统的设计确实对那些使用该环境的人的绩效和舒适感以及人们对环境的有效反应有影响。照明工程既是一种艺术又是一种科学。科学性的方面包括对各种照明参数的测量和高能效的照明系统的设计。艺术性体现在给含光源来创作， 像饭店、橱窗里的特殊照明，或完成一个特殊的色彩设计。 8.2.1光 -154光是能使视网膜产生兴奋和产生视觉的辐射能源。 整个电磁波波长从10米到10米，范围包括宇宙射线， 伽玛射线，X射线，紫外线，可视光谱，红外射线，雷达波，调频波，电视波和电台广播波及电力波。1. 颜色 2光波波长不同，光颜色也不同。如波长为400纳米左右为紫光，450纳米为绿光等等。周围亮度约为3cd/m时，眼睛才能看到颜色。眼睛对各种波长的光线敏感程度不同。眼睛由两类基本的细胞?杆状和锥状细胞构成，每一类都有它自己的敏感功能。在高亮度下，杆状和锥状细胞都发挥作用(亮视觉)，此时眼睛对绿光是最敏感的。照明度下降时，锥状细胞停止发挥作用，杆状细胞承担了全部视觉工作(微光视觉)，此时眼睛对波长为500纳米左右的光是敏感的。从亮视觉到微光视觉的敏感性的变化称为普尔钦效应。应用该效应的一个实例是把耙子做成蓝绿色以提高夜间的可视性。 光线有两个来源:白炽体(“热”光源，像太阳，照明器或火焰)和发光体(“冷”光源，即在周围能看到的发射光线的物体)。白光包含大部分波长，且各种波长近似等量。但在特定范围的光谱内，较其他范围有更大的能量的光，则呈现黄、红、蓝等色。 光源的色温是描述其显示色彩的。当热辐射光源(如白炽灯、卤钨灯等)的光谱与加热到温度为Tc的黑体发出的光谱分布相似时，则将温度Tc称为光源的色温，其单位是绝对温度(K)。中午阳光的色温度为5500k。较低的温度显得更红些，较高的温度显得更蓝些。色温所区别的仅是光源的色彩，而不是实际的光谱成分。不同的光谱成分可以有相同的色彩。但用它们照射某表面时可以产生不同的颜色。因此，色温并不完全可靠地指出物体在光源照射下所呈现的颜色。 9 热物体发出的光照到一物体上时，某些特定组合的波长被该物体吸收，反射光是光源的光谱特性和物体的光谱吸收特性相互作用的结果。有色物体在白光下观察，所呈现的是它的自然色。当不同光源分别照射同一种颜色的物体上时，该物体将呈现不同的颜色(表现色)，这种现象称为光源的显色性。显色性通常以显色指数表示，并把显色性最好的日光作为标准，其显色指数定为100，其他光源的显色指数均小于100，如表8,4所示。由表可知，物体的颜色将随照明条件的不同而变化，物体的本色只有在天然光照明的条件下才会不失真地显示出来。显色指数愈小，显色性愈差。 表8,4 人工光源的显色指数 光源 显色指数 光源 显色指数 白炽灯 97 金属卤化物灯 53-72 日光色荧光灯 75-94 高压汞灯 22-51 氙灯 95-97 高压钠灯 21 白色荧光灯 55-85 物体所反射出的光有三个特性:主波长、亮度和饱和度。主波长产生颜色的感觉。亮度与反射光相关系，引起明亮的感觉。饱和度是某一窄范围波长内的主要波长，或与同亮度的灰色颜色不同的程度，也称纯度。 2. 光的测量 基本的光学量是光通量，它是指光能从光源发射出来的速率。光通量(φ)的法定计量单位是流明(lm)。1lm(λ,555nm)=0.0015W，即在人眼最敏感的波段内，1lm的光通量相当于0.0015W的功率。光源的发光强度是用光源发出的每单位立体角(Ω)的流明量测算的。光强度(I)的单位是坎德拉(cd)。一个cd的光源发射12.57lm。I=φ/Ω。其中I指发光强度(cd)，φ指光通量(lm)，Ω指立体角(sr)。光源置于一球面内部，照到球面内 2表面任一点的光量称为照明度。如每平方米光通量为1流明(lm/m)则称照明度(E)为一勒克司(lx)。E=φ/S。 2从点光源射到一表面的光量遵循平方反比定律:E,Icosα/r。其中I是光源的发光强度(坎德拉)，r是光源至受照表面的距离(米〕，α为光线在受照射面上的入射角(度)。光线射到一表面，一些被吸收了，另一些被反射了。反射出来的光使我们“看到”物体的形状和颜色。离开一表面的每单位面积的光量称为亮度(L)。离开表面的光线可能是表面反射出来的，或由该表面放射出来的。亮度用光流量(流明)或发光度(烛光)来测量。 2422亮度的公制单位是熙提(sb)，国际单位是坎德拉每平方米(cd/m)。1sb=1cd/cm=10cd/m。用照明度为300lx 2的光源照射的一张放在桌上的纸将有大约70,80cd/m的照明度。 表面反射的光量与照到该表面的光量的比称作反射系数。对于一个完全漫射的表面，反射系数, 亮度/照明度。当所考虑的表面不是完全漫反射式表面时，反射系数由照明因子代替。照明因子是指站在相同的观察角度，以相同的照明水平照射两个表面(被测表面和完全漫反射式表面)，被测表面的照度与完全漫反射式表面的照度的比值。 8.2.2灯和照明器 照明器是一个由一盏或多盏灯及散光部分、固定和保护部分、连接电源部分所构成的完整发光单元，它即可以是常见的圆球状，也可以是精心制作的枝状吊灯。 1. 灯 有两种类型的灯:白炽灯，由电加热灯丝而产生光;和弧光灯，由电流通过气体而产生光。 弧光灯有三类:高强度弧光灯，包括汞灯、高压汞灯、低压汞灯和荧光灯。在荧光灯中，由电流通过气体产生的辐射是不可见的，而这辐射能激活涂在灯泡内表面的磷，从而产生可见辐射光。不同的磷能产生不同颜色的照明光。 2. 灯的颜色 不同类型灯的光谱(俗称颜色)有显著不同，它会影响照明效果和照明环境中人们的主观感受。 表8,5物体受照明色影响所显示的颜色 照明的颜色 物体的颜色 红 黄 绿 天蓝 白 淡红 淡黄 淡绿 淡蓝 10 黑 红黑 橙黑 绿黑 蓝黑 红 灿红 亮红 黄红 深蓝红 天蓝 红蓝 淡红蓝 绿蓝 亮蓝 蓝 深红紫 淡红紫 深绿紫 灿蓝 黄 红橙 灿淡橙 淡绿黄 淡棕 棕 棕红 棕橙 深橄榄棕 蓝棕 3. 节能 节能已成为系统设计中的一个主要指标，尤其在设计照明系统中更为重要。发光效率，即光源的效率是按每单位功率消耗而产生的光的总量来计算的。图8,4画出了各种光源的一些典型的发光效率值。相对于白炽灯，荧光管节约44,能量，寿命长20倍，多发30,的光。 功率不同的白炽灯能发出同样流明的光。荧光长寿的100瓦灯泡可能只发出1470lm，而标准的100瓦灯泡能发出1740lm。 4. 照明器 当选择使用一个特定类型的照明器时，要 求考虑到光线分布模式、闪烁、任务照明度、 阴暗处理和能效等因素。包括透视、反射器、 遮挡物和反射面等在内的各种设备可以和荧光 照明器协调以控制光的分布。 5. 可见性的概念 可见是指某物如何完好地为人所见。影响 可见性的一个关键性因素是对比度。 可见性可以用几种方式来定义。例如，“看见大象”可能指“可发现它在舞台上”或可能指“可看清它是头印度象”。这些不同的定义显然与目标的可见度水平有关系。 8.2.3照明对绩效的影响 照明系统应使细节更易于看到、颜色更易于分辨而不产生不适或分心的感觉。完成任务通常需要视觉、认识和运动神经共同配合。视觉对任务完成程度的贡献越大，照明系统的影响也越大。 1. 视觉绩效模型 已有许多定量描述视觉绩效与照明参数关系的数学模型。如 视觉绩效阈值模型，描述刚刚能看到或认出所关心物体的状态与照明参数的关系，研究的是观察或认出目标的可能性。 视觉绩效超阈值模型，此时的照明足以看到或认出目标，它所研究的是辨认时间问题。例如，一张表是用很强对比度墨水印制的，而另一张表的对比度是变化的。模型把对比度和对光线的适应性与读参考表所花费的时间联系在一起研究。 需要指出:目前尚没有能处理复杂的视觉任务的视觉绩效模型。没有一个视觉效果模型能够完全预测工作效果，除非工作中非视觉效果的影响趋于零，因此这方面还有许多工作要做。 2. 一般性结论 目前研究的一般性结论是:在一定范围内照明水平的提高虽可以提高工作效率，但随着照明水平的提高，工作效率的改善将越来越小，直至出现负效率(效率减低)。出现效率降低的点随任务不同而不同。一般地说，工作任务越困难，即物体越小，对比度越低，则出现效率降低点的照明水平越高。 通过改变任务特征(即放大它的尺寸或提高对比度〕比通过提高照明水平在视觉效果上更能取得满意效果。一般很难仅仅通过提高照明水平来使视觉困难的任务(小尺寸、低对比度)的工作效果达到与视觉容易任务的工作效果同样的水平。 11 2以上的背景亮度时，与照度相比，操作者的年龄对工作效果有很大的影响，照度对老人更重要。在34,68cd/m 其他因素特别是年龄和印刷质量是工作效果更重要的决定因素。照度提高到500lx以上后，若再增加照度对完成工作仅有一点点附加的改善。 虽然随照度增加，工作效果的改善有所减弱，但由于附加照明水平使得任务的难度不断下降。对于两个任务 2，的情形，把任务的亮度从40提高到80cd/m对首要视觉任务的完成没有什么影响，但确实减少了第二听觉任务的错误。这将表明更高水平的亮度可以减小对工人的信息处理系统的要求，并因此提高了智力工作效率。然而提供高水平的照明量有时是不明智的，除了浪费能量外，太强的照明可能产生副作用。如耀眼，对周围光线的反应时间随中心任务亮度的增加而增加。假如照明范围外的视觉是重要的，那么太强的亮度实际上可能会降低工作效率。另外，高亮度容易使人兴奋，如在一所大学的过道里分别布置出“高”和“低”水平的照明度，则所测得的由在教室外等待的学生所产生的噪声，在高亮度条件下，平均噪声水平是61.1dBc;而在低亮度条件下噪声仅为50.3dBc。 3. 照明亮度的确定 美国照明工程学会(IES)提出了一个简单的确定最低照明水平的方法，这种方法对于复杂的问题的确是一个相对简单的办法。但IES建议的照明水平比欧洲的要高。例如: 表8,6 建议照明水平 IES 工种 德国 DIN 1000LX 3000LX 精确的装配工作 1000 LX 7500LX 非常精确的机床工作 500 LX 750LX 一般的办公工作 IES方法的第一步是区分所要进行活动的类型，并对每类活动都能提供推荐的照度供参考 。表8,7 为每类活动列出了3个照明范围(低，中，高〕。具体选择哪一个值，则须用表8,8所列出的特征(工人，年金，速度或精度，各种背景及照射度〕的权值(,1，0，1〕，通过权值代数和(总权值因子TWF)来确定。 由于A-C类不涉及视觉任务，因此不必用速度或精度来修正，且可用房间墙壁和地板的反差来替代背景反差来计算TWF值，并用此值在表8,9来选择各类任务中照明为低、中或高。 表8,10中列出了IES建议的安全性(最小)照明水平。安全性照明水平是指在紧急事故中必须或至少达到的照明量以确保人们找到逃出建筑的通道。随着照明水平的下降，逃离现场时间将随之增加。当不低于1LX时，照明水平的下降仅使逃离现场时间略为增加，因此建议应急照明应维持在1LX以上，在2LX以上更好。老年人多的地方，建议最少为4LX。 表8,7 室内照明设计的照明水平建议值 类目 照度范围lx 活动类型 A 20,30,50* 黑暗环境中的公共场所 B 50-75-100* 短途临时拜访时的简单定位 C 100-150-200* 偶尔有视觉任务的工作场所 D 200,300,500， 完成高对比度或大尺寸的视觉任务;如读印刷材料，打印原作，用墨水写 的手稿和质量好的复印件; 粗糙的工作台和机械加 工; 例行检查;粗装配。 +E 500-750-1000 完成中等对比度或小尺寸的任务:例如读中等大小的铅笔手写字, 印刷 或很不好的材料;普通长形工作台和机器工作; 有难度的检查;中间装配。 F 1000-1500-2000+ 完成低对比度或很小尺寸的任务:例如,阅读用硬铅笔写在质量 低劣的纸上的手写字和做得不好的材料;高难度的检查工作。 G 2000-3000-5000# 限时完成在低对比度和非常小的尺寸下的识别任务:例如，完成装配;很 困难的视觉检查;精细工作台和机械加工。 H 5000-7500-10000# 完成长期和苛刻的视觉任务:例,最困难的检查;特别精密的工作 台和机器 工作; 特别精密的装配。 I 10000-15000-20000# 完成特别低对比度和小尺寸下的很特别的视觉任务: 例,外科手术过程。 * 整个房间的总照明 +任务照明度 12 # 采用总体照明和局部(补充)照明得到的任务照明度 对于某些任务，高水平的照明度会超过"视觉梯度"、或过分显现物体细微结构而影响所需视觉信息。在一些 场合下，低水平的照明度(在同类型中)会比高水平好。因此所建议的照明度，应该根据经验来调整。 表8,8 各类任务照明水平选择的影响因素及的权值 任务和工作特性 权重 ,1 0 ，1 年龄 小于40 40,55 大于55 速度或精度 不重要 重要 临界 任务背景的反差 大于70, 30,70, 小于30, 表8,9 按照明水平影响因素的总权值(TWF)选择照明水平的规则. 照明量的取值 表8,7中的任务分类 A-C D-I 低值 ,1或,2 ,2或,3 中值 0 ,1，0或，1 高值 ，1或，2 ，2或，3 表8,10安全性照度(lx.) 活动水平 危险水平 低危险度 高危险度 低 5.4 22 高 11 54 8.2.4光的分布 光的分布对视觉舒适和任务绩效也有影响。假若工作环境中不同区域间照明度差别很大，操作者把视线从一 地移到另一地时，眼睛必须调整以适应这些不同亮度。这种瞬间的调整适应会短暂地减弱可见性直至眼睛完全适 应了新的照明水平。此外，亮度上的过大差别会产生耀眼，引起不适。 1. 亮度比 亮度比是视野里任两块区域的 亮度比值。IES建议办公室环境的最 大亮度比例为:邻近环境为 3:1; 远处是暗环境时为10:1 ;远处是 亮环境时为 1:10。 但有实验表明(Brass):实际 上现实的发光环境中的总体亮度比 或瞬间调整问题并不明显。实验中 要求被试者把数字输入电脑，在输 入过程中逐步改变亮度比(写在纸 上的源文件与电脑屏幕的亮度比)， 直至亮度比到100:1。实验表明完 成任务的时间并无非常显著的增 13 图8,5 办公室内房间和用具表面的反 射率 加，即使亮度比增到100:1，完成任务的时间增加也是很少的。 2. 反射 光线分布不仅是光量和发光体位置的函数，而且受墙壁、天花板和房间的其他表面反射的影响。为使各种表面上的光量最大，普遍希望使用较浅色的墙、天花板及其他表面。不过，视野内的强反射面会引起耀眼的感觉。房内反射性的表面一般都远离地板而靠近天花板。如图8,5 办公室内房间和用具表面的反射率。 8.2.5眩光 眩光是由在视野内存在大于眼睛所能适应的亮度而产生的，由此可引起烦恼、不适或视觉功能和可见性的丧失。直接眩光是由强烈光线直接照射产生的。直射眩光效应与光源位置有关;反射眩光是由视野内的表面所反射光线引起的。反射眩光有可能是镜面反射、散射、漫反射或者是复合式的(前面三种的复合〕。 眩光的不利影响有三种类型:不舒服眩光产生不适感，但并不必然会干扰视觉绩效或可见度;失能眩光减弱了视觉绩效和可见度，并经常伴有不适感;最后一种是致盲眩光，它是如此强烈的眩光，以致移走一段相当长的时间后还看不到什么东西。 1. 不舒服眩光 它是由视野中高度集中或不均匀分布的亮度所引起的烦恼或疼痛的感觉。眩光引起不适的过程与暴露于明亮光源的瞳孔收缩有关。舒适与不舒适之间的界限(BCD)用作公制单位来度量由不适光源产生的不适程度或由不同人对强光的敏感度。BCD是指刚能使人感到不适的强光源的亮度值。BCD越高，光源越不耀眼或人对强光的敏感度越小。背景亮度越高，BCD越高，产生的不适感越少。不过，这背景亮度、光源和视线角三因素合计只占确定BCD的变量因素的28,。观察者的差异就占55,。 不舒服眩光随年龄增加而增加。年长的被调查者比年少的调查者对大部分水平的强光更觉得不适。但对不舒服眩光的敏感性与年龄之间并未发现明显关系。这些矛盾可能是由于即使是同龄人之间都存在很大的个体差异而引起的。因此，可以认为不舒服眩光的敏感度与年龄之间的联系相当弱。戴眼镜与否对不舒服眩光的敏感性并无影响。 IES采用一个程序来计算室内空间的亮度。不舒服眩光率(DGR)是一个对一些照明器在一定布置下产生不舒服感能力的数字化评价。在计算DGR时要考虑的最主要的变量是视野内的平均亮度和亮度的大小及各个光源的位置。DGR能转化成视觉舒适率(VCP)。VCP考虑了影响视觉舒服感的各主要因素，适用于各种室内照明的评价。它表示对某照明系统认为满意的人的百分数(,)。VCP是假定人们坐在房间后部的中央(最不利的位置〕，在水平方向上观察的情况下计算出来的。IES认为从一个不舒服眩光观察点得到数值为70的VCP是满意的。因为70,的人在最坏的位置都将认为环境舒适，可以认为在房间的大部分地区都将处于舒适的观察角度。 2. 失能眩光 直接干扰了能见性并最终干扰了视觉性的强光是失能眩光。晴天时从室内暗处看一个站在窗户前面的人，窗户来的强光使得不可能看见那人的相貌。这两类引起失能眩光的原因都与视线内的亮度和短暂的适应性有关。进入眼睛的光线在眼球内被充满眼球的房水所散射。这散射光线在视网膜上产生并减小观测的反差。 不舒服眩光敏感度和年龄之间的联系是弱的，但年龄与失能眩光的联系却是肯定的、一致的。视觉能力和一个刚能使目标变模糊的眩光光源之间的相关系数为0.42-0.53。年轻的比年老的被试者，使目标变模糊所需的眩光水平更高。年龄越大，失能眩光的敏感度越大，这无疑是与年龄有关的眼睛变化使眼球对光线散射的增加有关。突然打开眩光光源时，不仅对失能眩光的敏感度增加，而且年长者要比年轻者多花50,的时间去适应眩光。 戴眼镜者比不戴眼镜者遇到过更多失能眩光。感觉到从最大到最小的丧失能力的眩光次序是:戴硬隐形眼镜，戴软隐形眼镜，框架眼镜的人，最后是不戴眼镜的人，这可能由于各种纠正视力眼镜的散射属性不同所至。 眼睛有趋向明亮光线的倾向。这叫做光色互变现象。商场主和百货公司橱窗设计者就是利用人类的这种倾向把明亮的光线对着店中的某一部分(可能是高利润项目〕或橱窗里的某一特定部分。 假若光色互变现象使眼睛从最重要部分移走，那么它就能对完成任务和安全性产生负面影响。例如，设置的光线产生的高亮度区域不在切削刀口所在的机床中部，则眼睛就易于被吸引至高亮点，而影响操作者将注意力集中在切削刀口上。 由于光色互变现象，眼睛被引向明亮的眩光光源，变得适应了更高的亮度水平。这称为短暂适应性。这反过来减小了眼睛对光线的敏感性。当操作者短暂停止操作后再重新回头完成任务时，眼睛就会变得较不敏感，可见度减小。窗子是一个特别易于产生失能眩光和影响短暂适应性的光源，因为这里 的照度水平比正常室内光线水平 14 高1000多倍。楼梯间照明设备的安装不当也会发生短暂适应性问题，如刚进入楼梯时难以看见平放在第一级楼梯上的物体。 3. 减少眩光 减少发光体产生的直接眩光的方法有:(1〕选择不舒服眩光率小的照明装置;(2〕减小光源亮度(例如，用数个照明装置代替少数非常亮的照明装置〕;(3〕尽可能让照明装置远离视线;(4〕增加眩光光源周围区域的亮度以减小亮度比;(5〕使用遮光罩、遮阳板、散射透镜、滤光器或交叉偏光器。 减少窗户直接产生的眩光的方法有:(1)增加窗户与地板的距离;(2)在窗户外制做遮阳凉棚;(3〕在窗户旁安装垂直遮阳板;(4)使用光环饰物(使从窗户进入的光的对比度最小);(5)使用遮光物:窗帘、百叶窗、染色板(改变物体表面性质，使其反射系数降低)。 减少反射眩光的方法有 :(1)使照明装置保持尽可能低的高度;(2)提供适宜水平的照明度(如用许多小光源和用直接光源);(3)用散射光、直接光、隔板、窗帘等等;(4)改变光源位置或工作区域以使反射光不直接照射眼睛;(5)漫射表面上使用不鲜亮的色彩、无光泽的纸，办公机器上涂带皱纹的表层涂料;避免明亮的金属、玻璃、百叶窗、光滑的纸张等等。 8.2.6照明系统与老年人 任何40岁以上人的视觉能力都随着年龄下降。眼睛的晶状体细胞终生不停地生长，新的细胞层不断地增加到晶状体的外部。晶状体内部的细胞萎缩、变硬，浑浊度增加，柔韧性降低。而且，控制瞳孔直径的肌肉也开始随年龄的增长而萎缩，这减小了瞳孔的大小，降低了瞳孔所能适用的不同水平照明度的调整范围和速率。 晶状体增厚是引起老年人远视的首要原因。晶状体具有把近距物体聚焦到视网膜上的能力。晶状体浑浊度的提高，以及瞳孔直径变小，也减小了达到视网膜的照度。50岁时比20岁时视网膜厚度减少50,，60岁时减少量增加到66,。视网膜照度水平的减少也在降低老年人对光的适应速度和减小黑暗适应性水平方面具有影响。而且，随着晶状体增厚，颜色变黄，减少了蓝光的通过。因为这个原因，老年人在分类或对比颜色时有更多的困难，在蓝绿色区域和红色区域比在色系的其它区域出现更多的识别错误。 随着晶状体增厚，穿过晶状体和眼内液体的光线散射增加。这种散射就象失能眩光一样，对视网膜图像产生影响，明显地减小了它的对比度。而且，散射模糊了视网膜上的图像，减小视觉灵敏度。 瞳孔直径减小的效应以及眼内光的散射的增加，使老年人对失能眩光的敏感度增加。瞳孔对照度水平变化反应减慢也提高了短暂适应性效果的重要性和持续性。 所有这些都说明老年人的照明环境必须特别细心地设计，以保证视觉舒适和有效地完成任务。老年人需要比青年人更多的光照，他们也应比青年人得到的更多。老年人对任务对比度更苛刻，为使他们的视觉绩效最大，要 求有更高的对比度。 8.2.7特别应用:视觉显示终端(VDTs)的照明 VDTs是自身发光而不是靠反射才被人看见的。VDTs有很特别的曲面玻璃，会产生许多有趣的效果，它的工作表面比大部分桌面任务都更加竖直。所有这些因素必须在布置桌面环境时考虑到。 适用于VDTs的三个主要的照明因素是:照度水平、亮度比和屏反射。VDTs的许多方面，像字符、颜色、背景、对比度及闪烁等因素都与照明系统相互作用，对视觉绩效产生影响。屏上字符越不容易辨认，照明环境的质量越重要。 1. 照度水平 由于大部分VDT屏会发光，不要求有周围照度来帮助阅读。但还有在普通的周围照度下进行与VDT工作相关联的任务，包括阅读要输入的笔记、看键盘、看钟表和操作者必要的走动等。 对大部分办公识别任务，周围照度水平越高，越容易看清任务。但对VDTs却相反。周围照度从屏上反射出来，使得更难以看清屏上信息。因此，照度水平应是阅读手写的铅笔字体所需的高照明水平和看清VDTs屏所需的低照明水平的折衷。大多数情况下照度在300—500LX。IES 定为50—100LX，AT,T建议在靠近VTD屏中央水平面上所测到的照度应为200lx。美国人因协会建议为200—500lx。 在VDT工作中必须有相关的抄写工作时，通常建议用外加的光源直接照在抄写纸上。按任务的难易，可要求500—1500LX照在材料本身上，并要避免产生眩光。据调查，在配有VDT 的办公室里实际照度水平大部分在300—500LX。对于需要光线照明的显示终端，美国人因协会建议照度至少必须为110R lx(这里R 是显示器最好反射状态时的反射系数〕。 15 周围照度水平越高，连续工作6小时后的视觉适应改变就越小。这多是由于高的周围照度水平使操作者在VDT 上工作中，环视房间的次数较多，因而放松了控制晶状体形状的肌肉。 2. 亮度比 文件纸面与周围环境(邻近和远处)的高亮度比能引起短暂适应性问题或不舒服眩光。对VDTs，由于它的屏幕的低亮度水平而显得特别醒目(假定是暗背景上的亮字符)。办公室环境中高亮度的主要来源是任务照明、窗户和用于整个区域照明的裸露的荧光灯。在屏幕和近距离区之间的亮度比，一般建议是1:3，而在远区则为1:10，但1:100的比值并不显得对视觉绩效有很大影响。实际现场观测证实办公室的亮度比经常超过1:10。屏幕亮度与手写文件的亮度比值为1:10—1:87，中值为1:26。屏幕对窗户的比值范围为1:87—1:1450，中值为1:300。应当指出这些是按屏幕(背景加上字符)的整体亮度计算的。 美国人因协会认为，视野外围的高亮度光源是应该避免出现的。基本原理是:假如所有的照度水平在200—500LX之间，则亮度的差别不致于对VDT用户的绩效或舒服感有显著影响。Grandjan建议在办公室内最大亮度比不应超过40:1，有VDT办公室的墙、天花板等的反射系数应比无VDT的办公室小0.10左右,这可以减小屏幕与周围物的亮度比。 提高屏幕亮度、使用负极性显示器(暗字符亮背景)、减小区域的亮度或提高整个照度水平，都可以减小亮度比。提高照度总水平虽减少了环境中高亮度区造成的不适感，但确因增加了屏幕的反射会产生新的问题。 3. 屏反射 屏反射是VDT使用中最普遍的问题之一。反射包括镜面反射或漫反射:镜面反射产生镜像;屏上的漫反射能“覆盖”下面的信息。这些反射可以是来自玻璃屏后不规则的荧光表面，也可以是来自玻璃屏本身的前表面。 在以下方面屏反射会影响VDT用户的工作。反射会引起分心和不适;反射减小了字符和背景的对比度，使得从屏上阅读信息更加困难;反射能引起注意力在屏上字符间偏移;镜面反射使视觉集中于屏后。 ?. 减小屏反射的方法有针对光源和屏之间的反射源和荧屏本身的两方面。针对反射源问题的技术包括:?把窗户遮住;?调整固定反射源的位置;?减少光源的强度和亮度;?使用漫反射、非直射照明系统。在光源和屏幕之间竖起遮挡物或隔板以阻挡直射到屏上的光线，能减小反射。也可用VDT罩。不过，这些方法将限制操作员的姿势，并可能会在屏和键盘上投下有影响的阴影。 ?. 设置荧屏的技术有:?移动或倾斜显示屏使反射不在视野中;?将工作站的位置安置在一排顶光光源之间而不要直接安置在灯下;?使屏幕与窗户的夹角成直角，避免面向窗户;?用负对比(亮背景上的字符)显示;?屏幕采用抗反射处理。 ?.VDT显示屏的抗反射技术有: ?用蚀刻使显示屏前表面粗糙，可以使镜面反射变为漫反射，故不能减少漫反射。要注意的是粗糙的显示面会使字符发出的光是散射的，出现字符边缘模糊，影响辨认的问题。 ?1/4波长薄膜涂层技术，可以使光线更容易进入玻璃，减少了玻璃屏本身的反射(既有镜面反射又有漫反射)。不过，这些薄膜外层并不减少荧光表面的漫反射。本技术的一个优点是屏上字符的光不发生散射，字符外形效果不降低;缺点是指痕和划痕会损坏系统。 ?安装中等密度的滤波片，可以减少穿透过荧屏的光量。这种办法减小了屏上字符的亮度，但同时提高了对比度 。其原理为使外部光线被减小了两次:一次通过滤波片达到荧光表面;从荧光表面反射回来后又再一次通过滤波片，因而屏上字符发出的光又减小一次。滤波片表面应经过特殊处理(蚀刻、磨毛、1/4波长薄膜覆盖),否则滤波片本身就可引起镜面反射。 ?安装微孔网状滤波器，这使得只有与网垂直的光才能通过，到达显示屏。这同时减小了镜面反射和漫反射，增强了对比度。但它带来的问题是当不从正面看屏时，屏上字符亮度急剧下降;容易积尘。中等密度的滤波片和微孔网状滤波器都会使显示屏变暗，这能使显示屏与周围的亮度比达到某些建议水平。在高反射的条件下，有滤波器时的阅读速率比不用滤波器时要快。 4. 结论: 设计一个的优秀的照明系统时，要提供适当的照度，适当的光谱成分，而不产生眩光。在高效利用能源的条件下做到这些是相当不容易的。基于简单化的假设和忽略视觉能力个人差异时，所采用的技术及参数应在照明条件相对比较中选择，没有普便适用的参数值。建议根据实际情况，加以修正。 16 8.3噪音 噪音在工作环境和公共生活中无处不在，形成噪音污染。噪音通常是指“与目前状况无信息方面的联系或与完成眼下任务无关的听觉刺激物”。与任务有关但无信息量的声音在效果上和与任务无关的声音一样。 8.3.1声级的度量 人耳对声音的所有频率并不同样敏感，对低频(小于100Hz〕不敏感，对较高频敏感。当声压相同时，低频音听起来不如高频音响亮。为了使噪音测量结果能同人的主观感受一致起见，通常在测量仪器中引进一个模拟人耳听觉特性的计权网络，对被测噪音进行 权重，所得结果叫做声级。例如，按美 国国家标准协会(ANSI)标准做的声压 计含有频响加权系统(标以A,B,C)。每 一系统利用电子技术衰减某些频率的声 音，并产生一个加权的总的声压水平。 图8,6表明A,B,C网络的相对响应曲线 和人耳阈值响应特征。C声级是几乎同 等程度地加权了所有频率。B声级已很 少用了。最常用的是A声级。美国职业 安全和健康管理局(OSHA)为日常职 业中规定的噪音限制标准就是按A网络 制定的，环保机构也选择A声级作为环 境噪音适宜的测量方法。响度、噪度和 骚扰程度都是基于A声级的。三个标度 中，A声级最接近人耳的响应特征(它 是对强度在55dB以下噪声的频率特性的 模拟(相应于40方等响曲线)，记作 dB(A))。所以国际标准化组织及绝大数 国家，已将A声级作为噪声标准中的主要 指标加以利用。D声级主要是为测量飞机图8,6 A,B,C声级计标度和人耳阈值的相对响度特征 噪音，还未得到普遍的接受，目前很少用。 8.3.2心理生理指标 1. 响度 表征声音强度和频率在主观或心理生理上的感觉。测定对声音的心理感受的物理标度为心理生理指标。最早和普遍认可的响度的心理生理指标是方(Phon)和宋(Sone)。响度(N)是人对声强的主观感受，单位为宋;响度级(L)是声音响度的相对量，单位为方。定义方和宋的方法是让被试者按主观响度与一个参考声音相比较。如50Hz、N 65dB的声音与1000Hz、45dB声音的响度相同。方测定的响度是与1000Hz音有相同的分贝水平，所有在响度上与60dB、1000Hz音相同的音为60方的响度水平。 1000Hz、40dB音调的响度定义为1宋。比该参考音响2倍的声音其响度为2宋，半倍响为0.5宋。 (L,40)/10N宋与方之间的关系是:N,2;即40方,1宋，方值每增加10，宋值翻倍。例如，50方,2宋，30方,0.5宋。 表8,11 响度水平的例子 噪音源 响度 分贝 宋 17 42 1 安静的室内 56 7 家庭通风扇 68 14 汽车,15米 76 54 “安静”的厂区 89 127 46厘米自动车床 103 350 冲压机,1米 111 800 制钉机,2米 128 3000 铆钉机,1.2米 2. 等效声级 一定时期内的平均声级水平称为等效声级水平(Leq)，其声压水平(dB(A))与一个持续噪音相同，持续噪音在一定时间内传到接收器的声能与实际中变化声音的声能相同。它是衡量人的噪声暴露的一个重要的物理量。 L取决于时间间隔和该段时间内的噪声的状况。100dB(A)的噪音持续1小时，Leq为100dB(A)。如接着的4小eq 时是安静的，则这5小时的L是94dB(A)，即5小时94dB(A)的噪声在声能上等于1小时100dB(A)噪声和4小时安静的eq 情况。目前已有手持式声波测量仪可直接显示L值。 eq L的另一种度量方法是声波暴露水平(SEL)，它的定义是在一秒期间传到接收器的持续噪音声压水平eq (dB(A))，与在该抽样时间内实际过程中变化声波有相同的声能。抽样时间大于1秒，SEL将大于L。SEL用于eq描述单一事件的噪声能量，比如一辆车或一架飞过头顶飞机的噪音。 8.3.3噪声和听力丧失 噪音最重要的和明显的一个后果是听力丧失。主要有两种耳聋:神经性耳聋和传导性耳聋。神经性耳聋是由于耳蜗器官的毛细胞损伤或退化。它引起的听力丧失对不同的频率是不同的，即高频听觉的损失比低频的丧失更大。随着年龄的增加而出现的听力退化通常是神经性的。不断暴露于高噪音水平也会导致神经性耳聋。 传导性耳聋是由影响声波传向内耳的、外耳或中耳的某些原因引起的。传导性耳聋对各种频率的听觉损失比较平衡，不会完全丧失听觉。靠空气传播的声波影响颅骨，通过颅骨的骨传导传到内耳。即使在吵闹的地方，患有传导性耳聋的人所注意听的声音如果高于背景噪音，他们也往往能听清。这种类型的耳聋有时能被减轻甚至得到改善。听觉辅助设备对这种耳聋比对神经损伤引起的耳聋更有用。 1. 听力的测度 用于测量对特定频率的听力阈值(即刚能听到的最小声压水平)的仪器称为听力计。它通过耳机传给被试者各种频率的音调，通过音调的变化(不同声压水平)，可以确定各种频率的听力阈值。听力计通常测量500，1000，2000，3000，4000，6000和8000Hz的听力。 2. 非职业的听力丧失 正常的、非职业性的听力丧失是由两个原因引起的:正常衰老过程引起的听力丧失和非职业性噪音引起的听力丧失(不包括定期的过量暴露于噪音源的情况)。随着年龄增长人们对高频的听力逐步减弱，由于男性比女性更可能暴露于更高水平的非职业性的噪音，所以男性减弱的速度要快于女性。估计在工业国家中，大约55,的对高频的正常听力丧失是由于正常衰老，45,是由于非职业性噪音造成的。 3. 职业性的听力丧失 是由于连续的长时间暴露于噪声引起的，暴露于非连续性的、高水平的噪音也有一定影响。暴露于足够强度的连续噪音后，会有一些暂时性的听力丧失，几小时或几天后会恢复。反复地暴露会使恢复程度变得越来越差，留下一些永久的损害。暂时性的听力丧失，对于依靠听觉信息完成工作或任务的人来说也能产生严重后果。 4. 连续噪声引起的暂时性听力丧失 听力一般都能在暴露噪音后逐步恢复，因此听力丧失的测量必须在暴露后一个可比的固定时刻进行。传统做法是在暴露2分钟后进行。任何相对于暴露前水平的阈值转移称为2分钟内的阈值转移(TTS2)。 18 TTS2与噪音声级的关系并不简单。在考虑对听力产生灾害性影响的声压水平的噪音时，如不考虑暴露持续时间，一些声级不会产生任何可测量的TTS2，这些声级称为有效静音。这个下限虽与频率有关，但一般为60,65dB(A)。对于暴露于适当强度(80,105dB(A))的噪音，TTS2按暴露噪音的声压级SPL的对数规律增长: 10lgSPL+k, TTS210dbA,, TTS2,,20lgSPL+k, 0TTS240dbA,,, 其中k是常量，为暴露的有关因素，如周期性、持续时间等所决定。 TTS2与暴露时间的对数成正比，开始增长很快，随暴露时间增加其增长速度减慢。当TTS2水平小于40dB(A)时，从暂时阀值转移中的恢复也服从对数规律，即与恢复时间的对数成正比，虽然暂时阀值的形成和恢复都正比于时间的对数，但恢复比形成要花更长的时间。例如，不到1小时的时间产生25dB(A)的TTS2，当完全恢复时要花16小时。 最大的阈值转移不是在噪音的频率内产生，而是在大大高于该范围的频率上产生的。例如，暴露于700Hz纯噪音将在1000Hz或更高的频率上产生一个最大的TTS2。 个体间有显著差异。在同样情况下，一些人可能产生了相当大的TTS2，而其它人几乎没有任何变化;一些人对高频更敏感，另一些人对低频更敏感。在设定保护听力的标准时要考虑个体差异。 5. 连续噪声引起的永久性听力丧失 重复暴露于足够强度的噪音会产生一个永久性的阈值转移(PTS)。通常PTS首先在4000Hz出现。随着暴露于噪音的年龄增加，4000Hz左右的听力丧失变得更加明显。但大体上限制在3000,6000Hz范围内。随着进一步暴露于噪音，4000Hz的听力丧失继续发生，并扩展到更大频段。 普遍认为听力正常的年轻人暴露于噪音8小时的TTS2值相似于同样水平噪音10到20年的工人平均永久性阈值转移。 6. 非连续性噪音引起的听力丧失 非连续性噪音包括间歇性的但稳定的噪音、冲击噪音和脉冲噪音。在大剂量时，这些噪音能引起听力丧失。但强度、噪音频谱、频率、暴露时间和其它参数的组合排列使得对描述这些噪音影响变得十分复杂。冲击和脉冲的噪音有时会相当快地产生作用。例如，炼炉工人的听力阈值在两年左右就有显著增加，即使用了听力保护设备的机枪手在仅仅9个月中就有10,的人听力丧失。 8.3.4噪声的生理影响 耳朵生理机能被破坏的后果是永久性听力丧失。连续暴露于噪音还可能诱发其它暂时性的或永久的生理变化。 吵闹噪音会形成“惊觉反射”，其特征是肌肉收缩，眨眼，头部突然动作，呼吸运动更深、更慢，心率有小的变化，以及瞳孔扩张。身体外围区域，特别是皮肤的血管直径也有适度减小。所有这些反应都是相对短暂的，很快就恢复正常或接近正常水平。随着重复暴露于这个噪音。响应的幅度也减小了。惊觉反射能干扰感觉神经的绩效，例如，突发的噪音干扰步枪瞄准1,2秒。 对重复暴露于噪音引起的长期生理影响的看法不大一致。有相当多的证据表明人的精神压力与暴露于高噪音级(95dB(A)以上)有关。但kryter怀疑是否这些影响是由与噪音本身直接相关的过惊觉自律神经系统引起，还是由与噪音非直接联系的心理反应而引起的。例如，高噪音水平(飞机噪音)妨碍睡眠，引起烦躁，并可能进而危及人的安全。在工业安装中，高噪音经常与搬运和操作危险的设备相关联;噪音可能掩盖与工作有关的声音，从而增加工作难度;工人们可能担心噪音对听力的损坏性影响等等。噪音的这些非直接的后果可能比实际噪音本身引起的问题更为重要。通常在高噪音(大于95dB(A))环境下，会对健康产生严重的危害(如高度紧张、心电图不规则和头痛)。 有资料表明:在喷气式飞机着陆的噪音地区中，75岁年龄以上老人死于心脏病的比例和45,54岁中老年中自杀的比例，明显比在附近安静地区要高。喷气机飞过头顶时的噪音水平为115dB，高峰时间每2.5分钟飞过一架，足够吵死任何人。 8.3.5噪声对绩效的影响 噪音对绩效的影响还不明确，不同的调查可得出噪音降低绩效、对绩效无影响、甚至提高绩效这三种结论。 19 结论不一致部分是由于实验中条件的差别很大。在一些例子中所实验的噪音是间歇性的，在另一些例子中是连续的;实验者对安静的定义不同;任务难度不同;对被试者的感觉、认知、记忆和运动神经能力的要求不同;甚至用于测试噪音影响的设计的不同均会影响结果。采用重复测量的设计方法(即同样的被试者在噪音和安静中进行)可能导致不同的设计组合(即不同组的被试者在噪音和安静中间歇)得出的结论。 1. 噪声影响的一般性结论 (1).除了短期记忆以外，能对绩效产生确切影响所要求的噪音水平是很高的(高于95dB(A)); (2).简单的习惯性任务绩效不受影响，甚至噪音经常对其有改善作用; (3).连续的大噪音(95dB(A))对在一定次数内作出的反应(如接收清晰的警告信号，响应易见的刺激等)的 绩效影响很小; (4).噪音对感觉性功能(如视觉敏锐性，差异辨别，暗视觉等)影响很小; (5).除非涉及平衡动作外，运动神经绩效几乎不受噪音的损害; (6).只要被试者对什么时候响应有足够的警惕，简单的反应时间也不受噪音影响; (7).严重的噪音影响通常是在连续不休息的工作，以及对感性和信息处理能力有较高要求的困难任务时发生。 2. 噪声的特定影响 在有噪音时人们往往会变得更加自负。例如，在高水平的噪音时，人们会对自己对显示屏上出现的信号的反应更加自信;在高噪音条件下比在安静条件下，更容易发现信号。其原因为在安静的环境下人们有时会对“确实没有发生信号”发生怀疑。 在高噪音水平，人们会把注意力集中在任务的最重要方面或信息的最可能的来源。而忽略了相关的任务信息，降低了绩效。这称为对任务的注意力的“漏斗效应”。它解释了噪音能提高简单的、习惯性的任务绩效的原因。人的注意力都被漏到了任务上而不会因为其它的事而走神。 噪音环境下，无休息机会的连续工作将经常出现短暂的低绩效时刻，使工作绩效出现差距，总体的绩效可能不受损害，但绩效的波动增加了。 这些都是典型的高水平噪音破坏性影响。 较低噪音水平就会影响文字工作的绩效。低于90dB(A)水平的噪音就会损害对文字材料的语义理解。68,70dB(A)的噪音能显著影响校对任务中的语法错误(这要求语义处理和短期记忆)，但并不影响检查拼写错误。生活在强飞机噪音的地区的人比居住在低噪音地区的人更常出现记忆差的情况。 3. 噪声特定影响的原因 所有已知的噪音对绩效的影响都能用四种决定因素的相互作用来解释:?掩盖与任务有关的听觉提示和谈话;?分神;?第一次出现噪音时会提高警觉，但逐渐减弱，并当噪音消失后降至正常水平以下;?从噪音环境中的绩效到安静环境中的绩效的正性和负性改变。正性改变是由于在噪音中警觉提高，对任务更好掌握的结果。负性改变是由于在噪音中，采用安静环境中不宜使用的，用于抵销噪音遮盖或分神影响的技术引起的。 但Broadbent认为“超警觉”引起噪音的破坏性作用，警觉与绩效间有一个反U型关系，过少或过多的警觉都比适度警觉的绩效低。 4. 讨论 大部分有关噪音降低或增强绩效的证据都是基于实验的而不是实际工作环境中的研究。大部分实验中所用的被试者不是学生就是30岁以下的军事人员，不能算是工业人员的代表。被试者通常是高度兴奋的，在相反的条件下还会尽力保持绩效，对于简单或持续性短的任务，这可能足够掩盖噪音的任何负面影响。实验中也很少研究噪音对绩效的长期影响。这些都使得结论不切实际。 除了词语理解任务外，产生可测定的降低绩效的噪音水平，都要高于其它标准(像听力丧失和影响语言交流)的最高水平。因此，假如噪音水平保持在(比如说按听力丧失考虑的)合理的界限内，其对绩效的严重影响将是微不足道的。 20 8.3.6噪声暴露的限制 1. 连续和间歇性的噪声 噪音允许水平取决于持续暴露时间，表8,12给出了暴露于80dB(A)及其以上的声级的允许时间，小于80dB(A)的声级在计算剂量中可忽略不计。对一个80dB(A)以上的声压水平的部分噪音量的计算如下: 存在声级的实际时间/声级的最大允许时间 总的噪音量等于部分噪音量的总和。噪音量能转换为8小时时间加权平均TWA声级(表8,13) 50,的噪音量(TWA=85dB(A))指定为活动水平，即企业必须坚持采用有效的听力保护计划的临界点。计划必须包括暴露监测、听力测试、听力保护、员工训练和作记录。100,的噪音量(TWA为90dB(A))指定为允许的暴露水平，即员工必须使用可行的工程和管理控制手段来减小噪音暴露的临界点。 如一个工作日中的噪音水平:85dB(A)为4.0小时;95dB(A)为3.5小时;105dB(A)为0.5小时。则总的噪音量为163.5〔即100*(4.0/16.0，3.5/4.0+0.5/1.0)〕。即TWA值为93.55dB(A)，超过了允许的暴露水平(8小时允许90dB(A))。 表8,12 美国职业安全与健康管理局(OSHA)允许的噪音暴露。 声级(dB(A)) 允许的时间(小时) 80 32 85 16 90 8 95 4 100 2 105 1 110 0.5 115 0.25 120 0.125 125 0.063 130 0.031 表8,13噪音量转换为TWA。 噪音量(,) TWA (dB(A)) 10 73 25 80 85 50(活动水平) 88 75 90 100(允许91 暴露量) 92 115 93 130 94 150 95 175 100 200 400 2. 脉冲噪声 “脉冲噪音”定义为上升到峰值强度的时间小于35ms，持续到低于峰值20dB(A)的时间小于500ms的声波。 表8,14 脉冲噪声允许暴露水平 脉冲噪音声压峰值(dB(A)) 每8小时最大允许脉冲数 140 100 135 316 21 130 1000 125 3162 120 8913 115 31623 112.4 57600 3. 次声波噪声 次声波是频率低于听觉范围(典型的是低于20Hz)的噪音。它不能主观感觉到，不能对绩效，舒适或总体的安静产生影响。为了保护听觉系统，建议136dB、1Hz(到123dB、20Hz)限制暴露8小时，噪音水平每增加3dB，则允许的持续时间减半。 4. 超声波噪声 超声波是频率高于可听见范围(典型的是高于20,000Hz)的噪音。对于20,000Hz的暴露限制为110dB。 8.8.7噪声的噪度 噪度与响度不同。噪度的度量是让被试者按语言尺度来评估，例如用可察觉的、受打挠,性的、恼人的、很恼人的、不可忍受的等词语描述噪音。有许多听觉或非听觉的因素，影响噪音的烦噪程度。如表8,15所示。 表8,15影响噪度量的一些因素。 听觉因素: 非听觉因素: 声级 对噪音的以往经历 频率 听者活动性 持续时间 出现噪音的预示 频谱复杂性 噪音的必要性 声级波动度 听者个人情况 频率波动度 对噪音源的态度 噪音上升时间 年份、日期、场地类型 1. 噪声暴露的度量 所有的量度都是基于加权声级(dB(A))的。等效声级(L)和接收噪音水平(PNL)形成了各种其它量度eq 的基础。各种量度均按日期，季节，噪音的变化性和飞过的飞机数目等因素的影响做了校正。 环保机构用昼夜水平(L)来评估社区的噪音水平。昼夜水平是24小时期间(夜间是晚上10时到早上7时)dn 的噪音水平加10dB校正的等效声级(L)。 eq 2. 噪度和社区反应 在户外测量时，在具有相同L值时噪度可能不相同。人们对飞机噪音的灵敏度要比对汽车和卡车等陆路交通dn 工具的噪音灵敏度高10dB。飞机噪音比车辆噪音更多的传到室内，也可能人们对飞机噪音安全性的担心比对车辆噪音要大，增加了噪音的噪度。 许多社会因素、政治因素和心理学因素干挠了人们对噪音的反应行为，噪音本身的影响通常甚至占不到社区反应变化的一半。 环保机构为预测噪音的社区反应，把一些影响社区反应的社会政治因素引进L，得出了标准化的L。低于dndn 55dB(A)标准化L的噪音不会带来人们的报怨。但这个指标的预测并不准确，只能粗略地指明可能的社区反应。 dn 8.3.8噪音问题的处理 解决噪音问题的办法是:找出有关引起噪音的有用、可靠的信息，用系统化的方法去解决。 1. 噪声的测量 测量噪音的第一步就是用声级计测量总体的声压水平dB(A)，给出一个总体指标。测量中有几个原则要遵守。首先，使用合适的设备和麦克风，确保设备是精确的，处于良好的工作状态。除了要测量反射面的影响，应该尽 22 量避开反射面。把声级计放在离身体一臂之远，防止从身体来的反射波或阻挡特定方向的声波。有风时，要挡住声级计以防止风引起的噪声。 当测量从单一声源发出的声波时，不要太靠近机器来测量(如距离被试机器的的最长尺寸两倍远的地方以内或所发出的最低频率声波的波长之内，取两者中的较大者，这个区域称为近场区)，因为声源的微小变化将导致读数的显著变化。另一方面，在离机器太远的地方测量，从墙和其它物体反射的声波使声级计不可能测出直接从机器产生的声波，这个区域称为回声区。回声区和近场区之间称自由区，是读取声压水平的地方。在某些情况下，回声很大或房间很小，以致不存在自由区时，就要校正读数以补偿反射波的影响。 若要得到更详细的噪音情况，就要作出噪音的限波段谱 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。这可由消除选定波段外频率的电子滤波器完成。 可以通过直接测量声强来测定声波功率，而不必用声级计测定声压来测功率。声强描述了流过单位面积的能 2。用声强测量声波功率时不依赖于声波场的特性和其它声源的存在。声强的测量对确定单个声源和噪流速率w/m 音量最大面也是有用的。 测定噪音状况后，下一步就是按听力丧失、噪度、交流等方面考虑确定出可接受的噪音水平。这些限制可从上面讨论的相关标准中得出的。 2. 噪声控制 要取得理想的噪声控制经常要求联合采用多种噪音控制技术。 (1). 控制噪声源 噪音源的控制可由振动量减少及振动表面积的减小来实现。合理的设计、维护、润滑以及设备的连接都能减小振动。使用像橡胶等弹性材料把振动部分与其他机器部分或结构隔离，可减少振动部分数目，从而减小了振动源的表面积。在机器中添加吸音材料提高机器的连接度或整体化水平也能减小振动幅度。 多花点钱买安静的设备经常比购买较吵的设备而再加额外的的噪音控制费用来得更经济。低频噪音噪度较低，应当选用产生低频噪音而不是产生高频噪音的设备。例如，使用一个大的，低速的鼓风机比用一个小的，高速的鼓风机好。消音器在减小排气噪音方面很有效。减小导管中喘流将减小流体流动中的噪音。 图8,7 一些噪音控制措施及效果示意图 图8,7是一些噪音控制措施可能效果的示意图。图中曲线a表示了采用振动隔离;b表示吸音材料包裹;c表示坚实密封包装;a+b+c 表示振动隔离与单层复合包装;a+2b+2c表示振动隔离和双层复合包装条件下可能出现的噪音衰减。 23 (2). 控制噪音传播 高频噪音比低频噪音更有方向性，更容易被障碍物控制和反射。隔音材料和硬直密封包装主要对高频噪音进行衰减。当设计成全封装形式时，必须兼顾被封装设备的维护需要。 减小高频噪音并不需要全封装。一堵简易墙、遮挡物或障碍物置于声源和接收器之间就可将大部分高频噪音散射掉。但低频噪音不会被这些障碍物所衰减，它将容易地穿过或绕过障碍物。 延长从噪声源到接收器的传播路径能降低噪音水平，不过这只在自由区起作用。在该区域内与噪声源的距离增加一倍，噪音水平降低6dB。这种方法的作用是有限的，因为在室内最终会进入回音区，在该区内距离的进一步增加几乎没什么减噪效果。 在房间的墙上、天花板上和地板上增加吸音材料能在一定环境下降低噪音水平3,7dB。这些材料的作用是减小回音噪声而不是设备本身的噪音。因此总体衰减是相当有限的。 (3). 个人防护 个人防护主要是使用听力保护设备，也有辅助方法??调配工作、对出现听力衰退的工人减少其暴露时间和对工人进行听力测试等。美国OSHA规定要求企业对所有噪音量超过50,(TWA,85dB(A))的员工提供听力保护设备;噪音量在100,以上(TWA=90dB(A))工人必须戴听力保护设备。 听力保护设备有两大类:嵌入型和包被型。嵌入型是铸模制作的，可以是泡沫塑胶或塑料的，或者是简易纤维的塞子;包被型可以是液体填充或泡沫填充的，放在束发带或钢盔中。不同类型的设备的效果差别很大，甚至在某些特定类型不同品牌之间也是这样。需要根据干挠噪音的特性选择合适的听力保护器。 听力保护器的噪音衰减率(NRR)是根据设备减噪效果的倍频带分析计算得出的，它为各个波段噪音均值下2倍标准差。听力保护设备的NRR能用于估计使用者的噪音暴露情况，噪音暴露等于声级dB(A)加7减去NRR值。加7反映了对“频谱不确定性”的调整。嵌入型设备能比皮筒型提供更好的听力保护，43,嵌入型的NRR值高于25，而包被型的只有14,高于25。最好的嵌入型是可膨胀的泡沫胶。用手指将这些细小的、柔软的泡沫块卷成细的圆柱体塞入耳道。几秒钟后，泡沫圆柱膨胀，充满了耳道，形成有效的噪声屏障。最低的NRR值的嵌入型设备有非线性型、水平可调型，预铸型。当周围噪音水平增加到或超过某一临界点时它们会改变听力保护效果。在高噪音环境中联合使用嵌入设备和包被型设备能取得附加的效果。联合使用一个低NRR值(17)的 嵌入型设备和一个中等NRR值(21)的包被型设备能产生一个相对高水平的保护效果(NRR,29)。 在现实工业环境中，人们往往难以正确使用听力保护设备;头发，胡子以及眼镜框干挠了包被型设备与皮肤的贴合，嵌入设备经常没有正确插入。一个典型原因是工人们调整听力保护设备是为了舒适而不是为了取得最好的效果。另一个因素是工人们经常得不到正确使用听力保护设备的指导。由于这些因素的影响，实际的NRR值要比文献报告值小10dB。另外，最好的选择不总是最高NRR值的设备。NRR只是一个要考虑的因素，其他应考虑的因素应包括舒适、宜于穿戴程度、容易使用度、大小、清洁度、可忍耐度以及与其他安全设备和服装的匹配度等。在许多噪音环境中，最高NRR值的设备是不必要的，也不是最舒适的，使用较低NRR值的设备就可以了。在车间，舒适是影响是否穿戴听力保护设备的主要因素，经常很短时间不穿戴听力保护设备就可能严重影响其保护效果。例如，一个NRR值为25的设备在8小时工作中少戴30分钟，其有效NRR值就仅为17;有一半时间不戴，有效NRR值就降至5。 常见的工人们不正常使用听力保护器的原因是它使得听同事说话变得困难。听力保护会降低嘈杂环境中讲话的清晰度。 8.4运动 本节讨论振动，加速、减速、失重以及与之相关的较为严重的一系列心理学现象，像迷失方向和其他错觉等。 8.4.1运动和定向感受 1. 人体感觉器官 人体通过五种感官(视，听，嗅，触，味觉)接受身体外界的刺激。并通过以下感觉器官感觉速度和位置。 (1). 运动觉感受器 它是各种位于皮下组织中的感觉接收器，像在肌肉和肌键中、在骨头的表面以及某些内部器官外围的肌肉层中。这些接收器主要是接收身体本身动作的刺激。像关节处的关节小体，判断四肢在运动中的位置，以协调运动，并感觉肌肉发出的力度。 24 (2). 半规管 半规管位于内耳，由三个相互垂直的“C”型骨性管构成，管内含有感受性毛细胞，并充满淋巴液，形成了一个三维协调系统。当人体旋转加速或减速时，这些管中的流体就会改变位置，就有神经脉冲经前庭神经传至前庭中枢。一方面向上传达至大脑皮质产生旋转感觉;另一方面向下传至脊髓，反射性地改变肌肉紧张性，以维持身体平衡。身体以恒速运动不会对这些导管产生任何刺激。它们只对速率的变化(加速或减速)敏感。 (3). 耳石器 耳石器是由两个含有感受性毛细胞膜质小囊构成?椭圆囊和球囊。身体改变位置，胶质受重力影响，经毛细胞触发神经冲动，冲动经前庭神经传至前庭中枢。一方面向上传至大脑皮层，产生位置感觉和速度感觉;另一方面向下传至脊髓反射性地改变肌肉紧张性，以维持身体平衡。这些器官的主要功能是感受身体相对于垂直面的姿势，是帮助保持身体平衡的回转仪，但它们也对加速或减速有点感受。 2. 运动和定向感受的相互依赖 在保持身体的平衡和定位中，所有这些运动感受器、皮肤感觉和视觉，有时还有听觉都发挥了作用。让人处于一间“倾斜的房间”内，房内有一张倾斜的椅子。人坐在椅子上，以各种角度倾斜他们，要求他们指出垂直的方向。当蒙上双眼时，他们能比在能看见房内物体时更精确地指出垂直方向;人在能看见物体时，倾向于认为房间的天花板是垂直的，即使房间本身是倾向的，而座椅实际上是垂直的。这说明当在重力感觉和视觉之间有冲突时，视觉是占支配地位的，可能出现对正确方向的错觉。 8.4.2全身振动 本章研究低频(大致低于100Hz)的全身振动，特别是在卡车，飞机等工具中的情况。 1. 振动术语 振动主要有两类:正弦振动和随机振动。正弦振动是某一频率或者是几个频率正弦波的叠加。其主要特征是规律性。随机振动是不规则、不可预见的，是现实世界中最常见的振动类型。振动在一个或多个方向上存在分量。站在上下振动的平台上的人就有上下振动(?g),如果人是躺着的，振动就认为是前后(?g)的了。 zx 2振动强度是用各种方式测算的:?振度:米;?位移:米;?速率:米/秒; ?加速度:米/秒;?加速度改变速 3率:米/秒。 2在随机振动的情况中，频谱用均方谱密度代替，表示为功率谱密度PSD(g/Hz)。PSD定义了特定波段内的离散频率的功率。 2强度通常表示为加速度的均方根值rms(m/s,或g)。均方根加速度定义了整个范围的能量。当要描述振动强度的波动性是用波峰因子，它是峰值振幅对均方根幅度之比。 2. 振动衰减、放大和共振 振动会被放大或衰减，这主要看物体的姿势(如立式或卧式)、支架类型和振动频率。每个物体都有一个固有频率。物体以固有频率振动时，振幅将达到最大，称为共振。人体以及身体的各组成部分和器官都有各自的固有频率，并且它们柔性地连在身上，因此它们将以不同的频率振动。器官越大，固有频率越低。对于一个坐着的人，下面是其身体各部分的固有频率: 表8,16 人体共振频率 颈部脊椎骨共振 3,4Hz 5Hz 肩部共振 眼球共振 60,90Hz 4Hz 上部躯干脊椎骨峰值共振 头肩共振 20,30Hz 对于一个坐着的人，4,8Hz的振动引起整个上部躯干共振，应当避免或减小其振动强度。 振幅放大或衰减也受阻尼的影响，例如人站在一个振动的平台上，腿会产生总体衰减效应。双腿弯曲或绷直会产生1,6Hz的阻尼效果。绷紧身上主要肌肉能显著减小共振的程度，提高共振频率几个赫兹。 25 座位的类型和设计(弹性设计、软垫等)能对振动的传导产生影响。悬椅产生显著的振动衰减，特别是在4,6Hz内。 3. 振动的生理影响 短期暴露于振动只会引起很小的生理影响。如轻微程度的超通风量引进的振动早期会出现心率加快的现象。振动提高了肌肉的紧张度，因为受振动者下意识地绷紧肌肉以减小振动。 受强烈的、长期的整体振动的工人可能患脊椎和周围神经系统疾病。消化系统、体表血管、女性生殖系统和前庭系统也可能受影响。振动强度越大或暴露时间越长对健康的危害越大。采用较软的座垫后，司机发生的身体疼痛及其程度都有显著下降。符合各个身体部位的固有频率的整体振动会产生与之频率大致相同部位的病理影响。例如，振动频率主要在4,10Hz 频率时胸部和腹部出现疼痛;在8,12Hz时发生背痛。头痛、眼睛疲劳以及肠和膀光发炎，通常与10,20Hz频率振动有关。 8.4.3振动对绩效的影响 振动主要影响视觉和机动性能。相对于正弦振动，随机振动对这两类性能的影响较小。 1. 视觉绩效 10,25Hz的振动会减小视觉绩效。影响绩效的关键因素是振幅，绩效的减小可能是因为视网膜上图像的移动引起的。相对于观察者振动的情况下,当观察物以低于3Hz的频率振动时，观察时间和出错率都更大。在这些频率上，人们能协调头和眼睛的运动，以稳定视网膜上的图象。当观察物和观察者都以低于3Hz的频率振动时协调将效果最好。在更高的频率，不管是哪个在振动，各种条件下的绩效都是糟糕的。所观察材料的特性对振动状态下的绩效也有显著影响。观察者受振动时，当视觉角小于10分，特别是小于6分时，观察者是很难看清物体的。 2. 运动绩效 振动对运动绩效的影响与追踪任务的难度、显示器类型及操纵器类型有关。使用边侧型操纵器和扶手可比使用传统的安装在中间的驾驶盘减小高达50,的由振动引起错误量。在垂直方向上的正弦振动的不利影响发生在4,20Hz内，加速度超过0.20g时，它比无振动的控制状态多出现高达40,的追踪错误。垂直振动比水平或前后振动更令人难受。经受振动的时间似乎并不影响手工控制任务的绩效。但振动对追踪绩效的影响并不随着振动的中断而消失，残余影响可能会再持续30秒。 3. 其它过程的绩效 主要与过程任务有关，像反应时间、监测和模式识别，能抵御中断的消极影响。3.5-6Hz的振动能对乏味的守夜任务产生警觉效果。这个频率内，绷紧躯干肌肉能减轻肩膀振动的幅度，而绷紧肌肉能保持警觉。在3.5,6Hz外，人放松躯干肌肉就能减轻肩膀的振动，但却使人容易入睡。 4. 全身振动的主观反应 把振动的频率和加速度与舒服的主观评价联系起来可得到频率和加速度的等舒服曲线。但各研究结果相差很大。这是由于采用不同的研究方法、被试者、振动环境及描述舒服的词语引起的。使用正弦和随机振动得出的等值曲线形状相似。人们对三分之一倍频带的随机振动比对正弦振动更敏感。因此，随机振动对绩效的干挠虽小，但比正弦振动更令人感到不舒服。 人们对5,16Hz的垂直振动最敏感，而对水平振动最敏感的是在大约1,2Hz之间。女性对大约3Hz以上的垂直振动比男性更敏感。 更精确、更完整的估计振动引起不适的方法是从三个方向(x，y，z)的每个方向上评价双脚，座位和靠背处的振动，以及沿三个轴(即水平旋转，仰角，侧旋)评价座位处的旋转振动引起的不适感。 大多数坐着的人会反映振动时感到不适的频率下腹部为2Hz，上身为4和8Hz，头部为16Hz。当振动频率为32Hz时，感到不适的是头和下腹部;而在64Hz时，就主要集中在座位部分了。 在实际环境中(如车、船)，舒适的主观评价依赖于乘客的期望、以往经历和其它心理因素。其它物理环境因素也影响舒适感的评估，例如，飞机乘客中抽烟的比例、灯光、工作空间等都是舒适感评价中的重要因素。 8.4.4振动的测量 1. 测量内容 振动测量是测量和记录各项振动物理量，包括总强度、频谱和不同振动频率下的加速度。 26 2. 测量仪器 测振议有多种，常用的有: (1) 机械式测量仪 此种仪器是通过其机器系统直接记录振动的波形和位移量，简便易行，但不能分析 振动的频谱，精确性也差。 (2) 电压式测振系统 此种仪器多用来测振动工具的参数，它由拾振器(加速度计)、前置放大器、放 大器/分析器，读出器/记录器组成。拾振器的功能是把振动转变为电压或电流;前置放大器是将拾振器 的高输出阻抗变换为较低阻抗，同时在某些情况下，用以放大较弱信号;放大器是将前置放大器传来的 信号再次放大，并分析频谱和功率谱;分析器可将一个复合波分解成若干个正弦波,并测出各谐波的幅 值,读出器提供所测参数;记录仪把所测结果全部记录下来。 此外，尚有ND2型和2209声级计。 3. 测振注意事项 (1) 在拾振器和被测物体之间应加置机械滤波器，保证低频部分参数的可靠性。 (2) 测量应按三轴方向逐个测量，测点选在手接触工具处。 (3) 振动工具的频率分布较复杂，因此测量频率范围要适当扩大。 8.4.5全身振动暴露的评价标准 全身振动暴露的评价要看使用什么标准。标准可基于舒服程度、任务绩效或生理反应。舒服曲线是基于舒服程度的评价标准。 为统一评价人体承受全身振动的效应，国际标准化组织(ISO)在综合分析各国大量试验研究资料的基础上，提出“人体承受全身振动评价指南”的标准(ISO2631-1989(E))，该标准已被许多国家所采用。 ISO2631以振动方向，振动频率，振动加速度有效值和人体受振持续时间这四个最基本的振动参数之间的关系来评价全身振动对人体的影响，出于对舒服程度、任务精通程度和生理安全方面的考虑，它将1?80Hz频率范围内人体承受的全身振动划分为三种不同的感受界限: i) 舒适性降低界限; ii) 疲劳,工作效率降低界限; iii)受振极限(或健康界限)。 舒适性降低界限以不影响人的日常活动或工作中的基本动作(如饮食、阅读或书写等)为基础，此界限与保持在振动环境下人体的舒适感有关。 疲劳,工作效率降低界限是从振动对人体引起疲劳的感受，从而影响其工作效率的角度而确立的。图8,9 表明了ISO2631 疲劳,工作效率降低界限图线(垂直振动)。4,8Hz之间的最小值代表身体的固有频率。可按环境和任务的性质和采纳标准提高或降低疲劳允许界限(FDP)和舒服性界限。FDP可按任务从，3dB„,12dB变化，舒服性界限可按环境因素从，3dB„,30dB变化。 所列值减去10dB得到略低的舒服界限;加6dB得到安全的生理暴露界限。 受振极限是区分振动强度对人体健康与安全是否有损害的界限。人体承受的振动强度在受振极限以内时，人体健康将不受损害，振动强度超过受振极限时，人体健康会受到损害。 27 图8,8 ISO2631和ANSI S3.18-1979中的疲劳,工作效率降低界限图线(垂直振动) 8.8.6影响振动对机体作用的因素 振动的频率，振幅和加速度是振动作用于人体的主要因素，寒冷是振动引起机体不良反应的重要外界条件之一，接振时间及接振方式也很重要。 1) 频率 在振动的治病过程中，振动频率有重要作用。低频率(20Hz以下)、大振幅的振动、当全身受振时主要作用于前庭及内脏器官，局部受振时主要作用于肌肉骨关节系统。高频率振动无论振幅大小长期作用都会产生有害影响，30-300Hz的振动损伤作用明显，可引起局部或全身振动病。 2) 加速度 振动加速度的大小和振动病症的发生频率有密切关系，调查资料表明加速度越大，振动病症状的检出率越高，局部振动危害较大。 3) 接振时间 接振时间越长对机体的不良影响越大。国外资料指出，白指发生率0-1年为11.8%，2,4年为33.6,，5-9年为51.5%，10-19年为58.6%，20年以上为69.1,。间断接触或适当安排工间休息对减轻危害有利。 4) 体位和操作方式 28 对全身受振的作用，立位时对垂直振动敏感，卧位时 对水平振动敏感。如采用将胸、腹或下肢紧贴振动体，或 用手紧握振动把手或直接接触受振动的部件等操作方式， 则受振动的影响更大。 5) 寒冷 寒冷是影响振动病发病的重要外界条件之一，故注意 保暖很重要。 8.4.7振动控制 可采用下列措施，消除或减少振动,阻止振动的传播， 将振动对人的不良影响和损害降至最低: 1)隔离振源。 2)设计减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。 3)采用新工艺代替风动工具，或采取减振，防振措施， 以减轻手的振动。 4)增加设备的阻尼，如采用吸振材料、安装阻尼器或 阻尼环、附加弹性阻尼材料等，以减轻设备的振动。 图8-9 加速度方向示意 对于可能引起机械振动的陈旧设备，应定期检查维 修或改造。 5)采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧和油压减振器等多种形式的减振器。 6)降低设备减振系统的共振频率。可通过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。例如，风扇、吹风 机、泵、空气压缩机等，常用增加质量的方法来降低共振频率。 7)缩短工人暴露于振动环境的时间。加强手部的保暖。 8.4.8加速度的影响 线性加速度可发生在相对于身体的各个方向。如图8-9所示。在大部分机车中，其加速度是适度的，对人的影响也很小。但一些机车会使乘客产生很大的加速度，像高性能的喷气式飞机和空间火箭，它会带来一定的问题。 1. 头向(向上)加速度的影响 头向加速度(，G)使体重明显增加，软组织有下垂趋势，血液流向身体下半部。头向加速度的主要影响是z 在人的总体运动和视觉方面。 表8,17 头向加速度的影响 4.5-6G 隧道视觉，5秒后渐渐地视觉变暗，继续暴露会丧失知觉。有大约z 50,的人会从轻微痉挛发展到严重的惊厥。 2.9,4.2G 身体不可能抬起，难以抬起手脚。3,4秒后渐渐发展到视觉模糊;z 再发展到隧道视觉。 2.5G 难以抬起身体。 z 2G 体重增加，头部和软组织下沉。 z 头向加速度使得侦察目标，特别是侦察在视野外缘的目标的能力下降。外缘视觉的完全丧失大致出现在，4.1Gz时，而中央视觉的丧失发生在大约，5.3Gz。 ，Gz方向加速度对涉及运动、视觉或两者兼有的任务(包括像视觉反应时间、阅读、追踪和特定的更高级的脑力活动)的绩效存在影响，对心血管循环和呼吸也有影响。心脏输出和冲程容积减小，而心率加快、主动脉血压和血管系统阻力增加。 2. 脚向(向下)加速度的影响 加速度为,1Gz时，是令人不快但可忍受的脸部充血的感觉。在,2Gz,,3Gz时，脸部充血就变得严重了，会感到悸动性头疼，5秒后视线渐渐变模糊、变灰白或偶尔会变红。,5Gz时可忍受的极限时间为大约5秒。 29 3. 前向加速度的影响 加速度不仅影响整体运动和视觉，对呼吸也产生显著的影响。大约在，6Gx时，感觉迟钝;在，8Gx时伴随出现由于缺氧而引起的神经损伤。 表8,18 前向加速度的效果总结。 15Gx 呼吸和讲话极度困难，胸部剧痛，触觉丧失，重复出现视觉完全丧 失。 9,12Gx 呼吸严重困难，有显著的疲劳感，外缘视觉丧失，中央视觉减退， 流泪。 6,9Gx 胸疼和胸闷增强，呼吸短促、困难;外缘视觉进一步减退，模糊感 增加，偶尔出现流泪和funneling;在8G时，抬不起身体，腿和手; 在9G时，抬不起头。 3,6Gx 胸部渐渐觉得发闷和疼痛;呼吸和说话困难，外缘视觉丧失，视觉 模糊。 2,3Gx 下腹部有压力感。 4. 后向加速度的影响 它与前向加速度的影响相似。胸部压力反向，呼吸就更容易了。但所穿的保护用具会引起疼痛和不适。 5. 侧向加速度的影响 这方面的资料还很少，但高强度的侧向加速度在工作环境中也是相对少见的。实验表明人所能忍耐一定时间的不同方向上的平均加速度水平是不一样的。能忍耐的,Gz方向的加速度最小的，其次是，Gz方向，再次是,Gx向，，Gx方向的加速度为最大。个体差异也很重要;经过训练的，经常处于高度兴奋的人能比平常人忍受高得多的加速度水平。 8.4.9对加速度影响的保护措施 加速度较大时(特别是在长时间的经历中，如空间飞行)必须有一些保护措施。一般方式是采用能忍受更大 c0加速度的，与该加速作用同向的姿势。例如，坐着并前倾大约20,25能比笔直坐着或甚至后倒30或更多的姿势能忍耐更大的前向加速度。其它保护措施还包括使用保护设备，特定形状或网孔状的长椅，以及穿着抗重力服装。 抗重力服装对抵御+Gz方向的加速度有最大的优势，它的某些设计比其他方法更有效，典型的抗重力服装能施压于下腹部和双腿上，因而减弱了当，Gz方向加速作用时血液流向下腹部和双腿的可能性。对,Gz方向的加速作用，没有什么特别有效的方法来提供保护。 8.4.10减速和撞击 机车的正常减速与加速本质上是一致的，但方向相反。加速通常是逐渐进行的过程，但减速可能是极其突然的，特别在机车事故中。使用安全带能减少50,或更多的事故，因为它能避免乘客撞出车外。安全带能减少大约25,的轻微和中等程度的伤害，而且他们的伤害也不会那么严重。 空气袋能在车辆相撞时立即胀大，并挡在乘客前方，然后再变扁。其作用就是吸收乘客在撞击中前冲的能量，防止直接撞到一个坚硬的物体上(如挡风板或方向盘)。 8.4.11失重 对于进入太空的人来说，失重或重力减少的两种状态是特别重要的。第一个是失重本身，离开正常的引力环境会对人的机能产生影响，如对生理机能和感觉绩效有影响。 1. 失重的生理影响 一些暂时性影响，包括心电图反常，红、白细胞数变化、肌肉弹性丧失以及体重下降。宇航员在轨道上最初2,4天会患上太空综合症。综合症状包括就要摔倒的感觉、全身不舒服、长时间的恶心感、呕吐等。几天以后综合症往往会消失，但任务绩效却受到负面的影响。失重环境下会发生一些变化，如宇航员身高大约会增加3,。 30 2. 失重对绩效的影响 目前为至，美国宇航员的经历说明没必要人为地在航天器中制造出引力。 在航天飞机外面的活动绩效是有些不同的。因为一些宇航员在这些活动中有相当多的体力消耗。安排航天器外面的活动时要仔细考虑工作负荷。 8.4.12运动中的错觉 飞行员有时会迷失方向(相对于地球方向的位置)。许多现象会引起方向迷失，会使人觉得晕眩，产生对线速度、倾斜或转向的错误感觉。 迷失方向会引起飞行中的致命事故。例如，美国所有致命飞行事故中有16,是由于迷失方向引起的。所有的飞行员至少经历过一次一定形式的迷失方向。 1. 错觉引起的迷失方向 错误感觉引起的混乱或误判断是由于半规管、耳石器或两者共同产生的不精确的感觉信息。半规管产生错觉引起的方向迷失主要是对角加速度的错误认识。以一个低于半规管能接受的极限水平角加速度进行翻转时，飞行员没能意识到翻转的完成程度，当重新保持笔直、水平飞行时便纠正过度了。结果飞机以向内倾斜的角度转向相反方向，但飞行员却以为是笔直水平飞行的。 正常情况下，观察一个静止的物体并移动头部，前庭系统使眼睛朝头部运动的相反方向移动，这样可使物体成像在视网膜上保持清晰。但当前庭系统受到不寻常的刺激，如飞机盘旋时，视觉和前庭系统的有效配合就被打破，视觉敏锐度降低了。在盘旋中，看清目标所需的视觉角必须是正常情况时的两倍。而且，飞行员旋回时间大于20s，就会出现眼睛沿着盘旋的相反方向不断移动，此时看清目标所需的视觉角要比正常情况状况下大五倍，并使人觉得正以反方向盘旋。要从这种错误的旋回中恢复回来，经常要使飞机进行另一个旋回。 另一种由不确切的半规管信息的迷失方向引起的称为交叉干挠效应。在长时间的拐弯或转圈飞行中，头部倾斜着时，就会出现这种情况。头部必须倾斜以使得头部不在于飞机转弯的平面上。会出现翻转的错觉并经常伴随出现晕觉。 耳石器引起的错误感觉会引起倾斜的错误感觉。飞机突然向前加速，加速力矢量和重力矢量共同作用误使耳石器觉得身体正倾斜地向上飞行。眼睛也跟着向上转动，更觉得是倾斜的。这时要是试图使飞机保持水平(实际上它以是水平状态了)就会一下子使飞机栽到地上。减速经常会引起倾斜下降的感觉。在受到离心力作用时，如当飞机转弯时，向外的离心力和向下的重力共同作用给人以向下的压迫感，以及向合力方向倾斜的感觉。 迷失方向的种种错觉更容易发生在能见度低的夜间、云层或雾中。正是这个原因，飞行员要相信仪表而不是感觉。一项视觉参考能减小或消除方向的迷失，但并不总能这样。 2. 误解引起的方向迷失 产生错觉的是:因为大脑错误地理解了或错误地归纳了完全精确的通常由视觉提供的感觉信息。一种形式是“自动运动”，即一个固定的光点似乎在其暗背景上运动。飞行员曾试图把似乎处于运动的星星、航标或街灯也作为信息来参考。另一个常见的视觉误解是发生在能见度有限的情况下，飞行员将把正在扩散的云际作为水平方向，使机翼与云际平齐，结果却是倾斜着飞行。第二种是“诱导运动”，由于环境运动而使静止对象物看起来似在运动。相反，实际上运动着的对象却被误认为是静止的。“月亮在云层间匆匆地行走”，便是一例。第三种形式是“假现运动”，若在两个不同的地方放置两个静止的光点，先后在间隔0.06秒的短时间内闪亮一次，则恰似一个光点在向另一个移动。霓虹灯就应用了这种错觉。 3. 讨论 减小方向迷失和错觉通常更多地是靠程序性的实践和训练，而不是靠飞机的工程设计。理解各种错觉的性质以及了解容易发生这些错觉的环境，坚持按仪表或目视飞行，避免夜间特技飞行，从环境的不同特征中转换注意力，学会依靠正确线索来定向，避免夜间突然加速或减速，避免夜间长时间常速转弯。 8.4.13运动疾病 运动疾病不是病理学上的真正疾病，它只是使人感到有病。运动病是与大部分交通方式(汽车，船，火车，甚至是骆驼等)相联系的。人们对运动疾病的敏感度不同。但敏感度只是相对稳定、相对持久的个人特性。一个人对一类运动病敏感就可能对除了太空病之外的所有类型都敏感。 31 运动病症状分成两类:头部和内脏症状。头部症状包括嗜睡，冷漠和头疼。内脏症状包括从胃部不适到恶心，呕吐。 运动疾病理论中最为广泛接受的是感觉重整理论，它认为，运动病是空间感不一致的结果，即平衡器官、眼睛和非视觉位置器官感觉(关节，肌肉和键)的不一致。感觉不一致是指感觉与按过去的经验所预计的结果相矛盾。由于前庭系统只对线加速度和角加速度有反应，所以运动病一定是在出现加速度时才发生。有两类感觉重整:视觉重整和平衡器重整。这些重整也有两类:?两个系统同时产生的矛盾的信息;?只有一个系统的信号，而没有期望的另一系统的信号。例如，视觉系统觉察到了加速度，但半规管和耳石器没有感觉到运动。 小于1Hz的低频振荡，如轮船的上下运动通常会引起运动病，可能是因为耳石器信号与半规管信号不同相。0.15-0.25Hz的振动特别易于诱发呕吐。海轮的垂直运动频率集中在0.1-0.3Hz之间，呕吐和发病率是与加速度的均方根成线性关系的。运动越强，人们越觉得不舒服。另一方面，至少要达到6小时的暴露量才会产生时间的累积效应。暴露越长，呕吐的比例越大。骆驼步伐的特征频率刚好在0.2H左右，而马的频率就更高一些，因此骑骆驼会得运动病，而骑马不会。 以下是减小运动病影响的实用措施，包括避免坐船;晕船时躺着经常是有益的;抱住头不动也会减轻症状。也可以使用治疗运动病的有效药品。 基于人因原则，使晕船感最小的工作空间设计方法包括:?把工作台放在轮船旋转时的实际中心附近，以减小旋转性波动;?合理设计显示与控制设备以使船头需要大角度转弯的机会最小;?把工具和仪器设备放在近处，不必弯腰和转身就能拿到;?让操作者沿船的长轴排列;?提供外部的参考视觉框架等。 8.4.14模拟运动疾病 使用模拟运动机的人出现的症状与和运动疾病有关的症状非常相似，包括迷失方向，晕眩、恶心、失去平衡、甚至呕吐。 模拟运动疾病尽管与运动病有关，但不是一回事。首先，在模拟机中人们实际没有运动却发生了运动病;其次，当包含有运动时，在模拟机中引起疾病的运动形式，并不一定在真实环境中引起运动疾病。 模拟运动病与某些因素有关，如宽视野的、逼真的窗外景色，视觉与运动模拟机系统的延时。模拟运动疾病可能由感觉的冲突或不协调引起的:?视觉和前庭感觉的冲突;?感觉到的与基于先前经验或固有的生物联系所预期的感觉冲突。例如，有经验的飞行员和驾驶员，经常有可能是得了模拟运动疾病后就成了生手。可以推测这是因为有经验的人对于飞机或汽车应当如何反应有深刻的期望，而这些期望并不总是能在模拟机上实现，因而变得更加不协调。 8.4.15讨论 运动中的人有可能在茫然中被加速、减速、转动、碰撞摇动。这些情况对生理的绩效，或主观标准有潜在的负面影响。人因学科的目标是设计所研究的物理系统或保护设备，以使这些影响在不能消除时最小化，使系统能与操作者能力的衰退相匹配，使乘客可以忍受设备的任何运动。 8.5主要参考文献 [1]. M.S.Sanders and E.J.McCormick, Human Factors in Engineering and Design,8th Edition, McGraw-Hill, New York, 1993 [2].马江彬，人机工程学及其应用，机械工业出版社，1993 [3].浅居喜代治(日)，现代人机工程学概论，科学出版社，1992 [4].曹琦，人机工程设计，西南交通大学出版社，1988 [5].陈毅然，人机工程学，航空工业出版社，1990 [6].丁玉兰，人机工程学，北京理工大学出版社，1991 (西安交通大学 孙林岩) 32 33