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人机工程学 2008年10月 操纵杆的手把位置 四、指针式显示装置的设计 对于指针式仪表的设计，主要包括合理选择和设计仪表刻度盘、指针、文字符号及颜色匹配，使它们之间相互协调。 1、仪表的刻度盘设计 包括刻度盘的形状和大小两个设计方面。 ①形状设计 常用的刻度盘的形状有：圆形、半圆形、直线形、扇形等。 按刻度盘与指针相对运动的情况，有指针运动而刻度盘固定、刻度盘运动而指针固定、以及二者都运动的三类，最后一类用得极少。 开窗式仪表显露的刻度少，认读范围小，视线集中，认读时眼睛移动的距离短，因而认读起来迅速准确，效果很好。圆形和半圆形刻度盘的认读效果优于直线形刻度盘；水平直线形优于竖直直线形。 可以 可以 很好 控制、调节性 差 可以 很好 觉察显示的变动 很好 可以 可以 可读性 记数器 指针固定 指针移动 显示类型 显示器的性能比较 仪表盘形状与误读率 ①大小设计 刻度盘的大小则与其刻度标记数量和观察距离有关。 圆形刻度盘的直径随刻度标记数量和观察距离的不同而改变。 刻度盘直径与刻度标记数量和观察距离的关系 圆形仪表最佳直径（cm） 仪表刻度盘的大小对仪表的认读速度和精度有很大的影响。 格雷日尔（W. F. Grether）等人研究表明，一般来说，30－70mm的刻度盘在认读准确性上没有本质区别，但当直径减少到17.5mm以下时，要保证认读不出差错，则需大大降低认读速度。另一方面，虽然可以增大刻度盘尺寸来增大刻度、刻度线、指针和字符的大小，从而提高清晰度，但这也使眼睛的扫描路线变长，不利于认读的准确度和速度，还会使安装面积增大，致使布置不紧凑。因此，刻度盘尺寸过大或过小都不适宜，应取使认读效果最优的中间值。怀特（W.J. White）研究表明，最优直径为44mm。 仪表刻度盘的最佳直径应根据操作者观察的最佳视角来确定，有试验结果表明，仪表盘的最佳视角在2.5°－5°的范围内。只要确定了操作者与显示装置间的观察距离，就能据此算出刻度盘的最优尺寸。 注意：设计开窗式仪表时，为了有利于认读，应当使刻度盘无论转到什么位置，都能在观察窗口内至少看得到相邻两个刻有数字的刻度线。 2、刻度线和刻度设计 ①刻度线设计 刻度盘上，每一刻度线代表一定的测量数值。刻度线一般分三级，即长、中、短刻度线。在足够的照明条件下，当观察距离L(人眼至刻度线的距离)一定时，刻度线的长度可参照下表。 刻度线最小长度可按下列近似计算式计算 : 长刻度线长度＝L/90 中刻度线长度＝L/125 短刻度线长度＝L/200 刻度线宽度＝L/5000 刻度线长度与刻度大小的关系如下表。 ②刻度设计 刻度盘上刻度线间的距离称为刻度。 刻度的大小应根据人眼的最小分辨能力来确定。人眼直接读数时，刻度的最小尺寸不应小于0.6－1mm，一般宜在1－2.5mm间选取，必要时也可取为40－8mm。若用放大镜读数，最小刻度一般应取为(1/f)mm(f为放大镜的放大率)。研究表明，当刻度小于1mm时，读数误差增长得较快。 刻度的最小值还受所用材料的限制，钢和铝的最小刻度为1mm，黄铜和锌白铜的最小刻度为0.5mm。 长刻度线间距＝L/50 短刻度线间距＝L/600 ③设计刻度线和刻度应该注意的几点事项 刻度盘上刻度值的递增顺序称为刻读方向，其形式随刻度盘类型的不同而不同，一般都是从左到右、自上而下或顺时针方向。 刻度值的标注数字应取整数，避免采用小数或分数，更要避免需经换算后才能读出的标度数字。 选用刻度标数进级系统时应遵照以下原则：a.最小刻度的标数进级应与读出精度相适应。b.当仪表刻度同时具有大刻度、中刻度、小刻度三级时，各级刻度的标数进级系统应相互兼容。例如，大、中、小刻度可以分别选用0，10，20，30，... ；0，5，10，15，... ；0，1，2，3，...的标数进级系统。c.同时使用多个仪表时，相同功能的仪表的标数进级系统应当一致。d.带有小数的刻度标数，小数点前的“0”应该省略。 刻度标数进级法 刻度标数比较 3、指针的设计 指针指示仪表所要显示的信息。可分为运动指针和固定指针，设计要求相同。 ①指针的形状 指针形状应该力求简洁、明快，不加任何装饰，具有明显的指示性形状。一般以针头尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。 ②指针的宽度与长度 指针的宽度设计，最重要的是确定针尖的宽度。一般来说，针尖的宽度应与刻度标记的宽度相对应，可与