第一节 人的生理特性
人体是由各种器官组成的有机整体，各种器官具有各自的功能。机体在生 存过程中表现出的功能活动，称之为生命现象。从形态和功能上将机体划分为运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统共九个子系统。
在人机系统中，人与机的沟通主要是通过感觉系统、神经系统和运动系统，人体的其他六个子系统，起到辅助和支持作用。机的运行状况由显示器显示，经人的眼、耳等感觉器官感知，经过神经系统的分析、加工和处理，将结果由人的手、脚等运动器官传递给机器的控制部件，使机在新的状态下继续工作。机的工作状态再次被显示器显示，再由人的感觉器官感知，如此循环直至中间任何环节中断而停止。人和机的沟通还受外界环境的影响。人机系统如图3-1所示。在人机系统中人与机器及环境相互适应，显示器、控制器的设计符合人的感觉器官、运动器官的生理特性，才能建立安全高效的人机系统。
一、人的感知特性概述
感觉是人脑对直接作用于感觉器官（眼、耳、鼻、舌、身）的客观事物的个别属性的反映。比如人们从自身周围的客观世界中看到颜色、听到声音、嗅到气味、尝到味道、触之软硬等都是感觉。
知觉则是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物的整体属性的反映。例如，对于西瓜大家并不是孤立地感觉到它的各种个别属性，如颜色、大小、光滑程度、形状等，而是在西瓜，此基础上结合自己过去的有关知识和经验，将各种属性综合成为一个有机的整体从而在头脑中反映出来，这就是知觉。
感觉和知觉都是人脑对当前客观事物的直接反映，但二者又是有区别的。感觉反映的是客观事物的个别属性，知觉反应的是客观事物的整体属性。在一般情况下，感觉和知觉又是密不可分的，感觉是知觉的基础，没有感觉，也就不可能有知觉，对事物的个别属性的反映的感觉越丰富，对事物的整体反应的知觉就越完整、越正确。在生产中感觉越敏锐，就为减少事故的发生，确保安全生产奠定了基础。同时，由于客观事物的个别属性和事物的整体总是紧密相连的，因此在实际生活中，人们很少产生单纯的感觉，而总是以直接的形式反映客观事物。例如，当你走在公路上时，后面来了汽车，汽车的马达声和喇叭声会传入你的耳朵，从而使你感觉到声音，但你一定会做出汽车来了的反应而且立即让路；又如车床上的螺丝松动，会使车工感觉到他在跳动或发出振动的声音，车工就会做出螺丝松动的反应，并立即作出拧紧螺丝的决定。正因为如此，人们通常把感觉和知觉合称为感知。
感觉和知觉是由于客观事物直接刺激人的各种感觉器官的神经末梢，由传入神经传到脑的相应部位而产生的，感觉有视觉、听觉、嗅觉、触觉（包括触觉、温度觉、痛觉）、味觉、运动觉、平衡觉、空间知觉以及时间知觉等。
机体生活在不断变化的外部的条件中，受到各种外界因素的作用，其中能被肌体感受的外界变化叫做刺激。每种感受器官都有其对刺激的最敏感的能量形式，这种刺激称为该感受器的适宜刺激。当适宜刺激作用于该感受器，只需很小的刺激能量就能引起感受器兴奋。对于非适宜刺激则需要较大的刺激能量。人体主要感觉器官的适宜刺激及感觉反应见
表3-1。
刺激包括刺激的强度、作用时间和强度时间变化率三个要素，将这三个要素作大小不同组合可以得到不同的刺激。能引起感觉的一次刺激必须达到一定强度，能被感觉器官感受的刺激强度范围称为感觉阈。刚能引起感觉的最小刺激量称为感觉阈下限，能产生正常感觉的最大刺激量，称为感觉阈上限。刺激强度不能超过刺激阈上限，否则，感觉器官将受到损伤。人体主要感觉阈值见表3-2
在一定条件下感觉器官对其适宜刺激的感受能力受到其他刺激干扰而降低，这一特性称为感觉的相互作用。如同时输入两个视觉信息，人们往往只倾向于注意其中一种而忽视另一种。当听觉与视觉信息同时输入，听觉信息对视觉信息的干扰较大，而视觉信息对听觉信息干扰相对较小。
1、人的视觉及其特性
1）人眼的构造：机体从外界获得的信息中85%以上来自视觉，因此，在感觉器官中视觉占有重要地位。视觉是由眼、视神经和视觉中枢共同完成，眼是视觉的感受器官，眼睛的解剖见图3-2。眼球是一个直径大约23mm的球状体，眼球的正前方有玻璃体和一层透明。组织叫角膜。光线从角膜和玻璃体进入眼内，视觉的屈光能力主要是靠角膜的弯曲形状形成的。眼球外层的其余部分是不透明的虹膜。虹膜在角膜的后面，与睫状肌相连接。虹膜中央有一圆孔，叫瞳孔。瞳孔借虹膜的扩瞳肌和缩瞳肌的作用能够扩大和缩小。瞳孔后面是晶体。睫状肌控制晶体的薄厚变化，以改变屈光率。视网膜位于眼球后部的内层，是眼睛的感光部分，有视觉感光细胞--锥体细胞与杆体细胞。视网膜中央密集着大量的锥体细胞，呈黄色，叫黄斑。黄斑中央有一小凹，叫中央窝，它具有最敏锐的视觉。在视网膜中央窝大约3视角范围内只有锥体细胞，几乎没有有杆体细胞。在黄斑以外杆体细胞数量增多，而锥体细胞大量减少。视网膜中央锥体细胞的数量决定了视觉的敏锐程度，视网膜边缘的杆体细胞主要在黑暗条件下起作用，同时还负责察觉物体的运动。来自物体的光线通过角膜、玻璃体、瞳孔、晶体，在视网膜的中央窝。视网膜的锥体细胞及杆体细胞接受光刺激，转换为神经冲动，经由视神经传导到各视觉中枢。
2、人的视觉功能和特征：
人能够产生视觉是由三个要素决定的，即视觉对象、可见光和视觉器官。
（1）空间辨别。视觉的基本功能是辨别外界物体。根据视觉的工作特点，可以把视觉能力分为察觉和分辨。察觉是看出对象的存在；分辨是区分对象的细节，分辨能力也叫视敏度。二者要求不同的视觉能力。
察觉不要求区分对象各部分的细节，只要求发现对象的存在。在暗背景上察觉明亮的物体主要决定于物体的亮度，而不完全决定于物体的大小。黑暗中的发光物体，只要有几个光量子射到视网膜上就可以被察觉出来。因此物体再小，只要他有足够的亮度就能被看见。因此为了察觉物体，物体与背景的亮度差大时，刺激物的面积可以小些；刺激物的面积大时，它与背景的亮度差就可以小些，二者成反比。
视角是确定被观察物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度，视角的大小与观察距离及被观测物体上两端点直线距离有关，可以用下式表示：
视敏度是能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力。当能够将两个相距很近的刺激物区分开来时，两个刺激物之间有一个最小的距离，这个距离所形成的视角就是这两个刺激物的最小区分阈限，又称为临界视角，它的倒数就是视敏度。在医学上把视敏度叫做视力。
（2）视野与视距。
视野是指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围。或称静视野，常以角度表示。眼球自由转动时能看到的空间范围称为动视野。视野通常用视野计测量，正常人的视野见图3-4
在同一光照条件下，用不同颜色的光测得的视野范围不同。白色视野最大，黄蓝色次之，再其次为红色，绿色视野最小。这表明不同颜色的光波被不同的感光细胞所感受，而且对不同颜色敏感的感光细胞在视网膜的分布范围不同。人对不同颜色的视野见图3-5。
（3）暗适应和亮适应。
在黑暗中视觉适应大约需要感受性逐渐提高的过程叫暗适应。
当人从黑暗处到光亮处，也有一个对光适应的过程，称为亮适应。
