Основные характеристики анализаторов человека.Пороги чувствительности анализаторов. Временные характеристики анализаторов. Способы количественной оценки психофизиологических характеристик оператора.
Наибольшее значение для деятельности оператора имеют зрительный анализатор, за ним следуют слуховой и тактильный (осязательный) анализаторы. Участие других анализаторов в деятельности оператора невелико.
Основными характеристиками любого анализатора являются пороги - абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный. Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), пространственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.
Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, носит название нижнего абсолютного порога чувствительности, а максимально допустимая величина - название верхнего порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение же интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызывает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т. д.). Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.
С помощью анализаторов человек может не только ощущать тот или иной сигнал, но и различать сигналы. Для характеристики различения вводится понятие дифференциального порога (от латинского differentia - различать), под которым понимается минимальное различие между двумя раздражителями (сигналами) либо между двумя состояниями одного раздражителя, вызывающее едва заметное различие ощущений. Экспериментально установлено, что величина дифференциального порога пропорциональна исходной величине раздражителя:
где J-исходная величина сигнала (раздражителя), dJ - величина дифференциального порога; k - константа, равная 0,01 для зрительного анализатора, 0,10-для слухового и 0,30 - для тактильного. Зависимость между величиной сигнала и величиной вызываемого им ощущения:
S = k*lnJ + C ,
где S - величина ощущения; k и С - константы.
Эта зависимость носит название основного психофизического закона, или закона Вебера-Фехнера. Согласно этому закону, интенсивность ощущения прямо пропорциональна логарифму силы раздражителя. Закон справедлив только для среднего участка диапазона чувствительности анализатора. Одной из основных характеристик анализатора является его чувствительность. Различают нижний и верхний абсолютный порог чувствительности. Абсолютный порог чувствительности определяется формулой :
G = 1 / J,
где: J - величина интенсивности раздражителя, соответствующая нижнему абсолютному порогу чувствительности.
Кроме абсолютного порога существует дифференциальный порог чувствительности анализатора, определяемый минимальной разницей между интенсивностями раздражителя, когда в ощущениях они отражаются как различные.
Величина дифференциального порога характеризует предельные возможности анализатора и поэтому не может служить основанием для выбора допустимой длины алфавита сигналов. Для этого необходимо пользоваться величиной, характеризующей не минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов. Такой величиной в инженерной психологии является оперативный порог различения. Он определяется той наименьшей величиной различия между сигналами, при которой точность и скорость различения достигают максимума. Обычно оперативный порог различения в 10-15 раз больше дифференциального.
К характеристикам зрительного анализатора относятся диапазон яркости, контраст и острота зрения. Величина контрастности равна отношению двух уровней яркости - обычно это яркость фона и яркость изображения. Различают пороговый контраст и контрастную чувствительность анализатора. Острота зрения определяется величиной, обратной тому наименьшему расстоянию между двумя точками, при котором возможно минимальное ощущение их раздельности.
К временным характеристикам анализатора относятся:
- латентный период реакции, определяемый промежутком времени от появления сигнала до момента возникновения ощущения;
- время инерции ощущения, определяемое промежутком времени от момента исчезновения сигнала до момента прекращения действия ощущения;
- критическая частота мелькания - минимальная частота появления сигнала, при которой он воспринимается как непрерывный;
- время адаптации - время, необходимое для самонастройки анализатора в изменившихся условиях восприятия.
Рассмотренные характеристики и устройство анализаторов позволяют сформулировать общие требования к сигналам-раздражителям, адресованным оператору:
- интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает оптимальные условия для приема и переработки информации,
- для того чтобы оператор мог следить за изменением сигналов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечить различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения,
- перепады между сигналами не должны значительно превышать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление, следовательно, существуют не только оптимальные пороги, но и оптимальные зоны, в которых различение сигналов осуществляется с наибольшей скоростью и точностью,
- наиболее важные и ответственные сигналы следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью,
- при конструировании индикаторных устройств необходимо правильно выбрать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т.д.).
Рассмотрим способы количественной оценки психофизиологических характеристик оператора.
Надежность человека-оператора определяет его способность выполнять в полном объеме возложенные на него функции при определенных условиях работы. Надежность человека-оператора характеризует его безошибочность, готовность, восстанавливаемость и своевременность. Безошибочность человека-оператора оценивается вероятностью безошибочной работы, которая определяется как на уровне отдельной операции, так и на уровне алгоритма в целом. Вероятность безошибочной работы определяется на основе статистических данных.
Коэффициент готовности характеризует вероятность включения человека-оператора в работу в любой произвольный момент времени:
Кг = 1 - Топ/То ,
где Топ - время, в течение которого человек не может принять поступившую к нему информацию; То - общее время работы человека-оператора.
Восстанавливаемость оператора оценивается вероятностью исправления им допущенной ошибки:
Рв = Рк*Робн*Ри ,
где Рк - вероятность выдачи сигнала схемой контроля;
Робн - вероятность обнаружения сигнала оператором;
Ри - вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении алгоритма.
Этот показатель позволяет оценить возможность самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных им ошибок.
Своевременность действий оператора оценивается вероятностью выполнения задачи в течение заданного времени:
Рсв=Р{Т<= Tлим }
где: Tлим - лимит времени, превышение которого рассматривается как ошибка.
Быстродействие оператора при взаимодействии с техническими средствами определяется временем прохождения информации по замкнутому контуру из последовательно соединенных технических звеньев системы и человека-оператора и оценивается продолжительностью цикла регулирования :
Тц = Топ + Тi
где Топ - время решения задачи оператором, т. е. время от момента появления сигнала до момента окончания управляющих воздействий;
Тi - время задержки информации в технических звеньях системы.
Время Топ определяется либо экспериментальным путем, когда имеется реальная система или ее имитатор, либо расчетным (аналитическим) путем для проектируемых систем.
Быстродействие оператора при действиях по заранее определенному алгоритму может быть представлена как совокупность времен, необходимых для получения человеком информации от средств отображения и выполнения ответных действий:
То = Тв + Треш + Тоу + Тм ,
где Тв - время восприятия сигнала (латентный период);
Треш - время принятия решения;
Тоу - время обнаружения нужного органа управления;
Тм - время осуществления моторного действия на орган управления.
Каждая из составляющих времен реакции (кроме Тм) линейно зависит от количества перерабатываемой информации:
Т = Т' + Q / V
Где: Т' - скрытое время реакции (Т'= 0,1-0,6 сек.);
Q - объем перерабатываемой информации;
V - скорость переработки информации.
Быстродействие технических средств, взаимодействующих с оператором, характеризуется либо временем обновления информации, либо временем реакции системы на запрос. Под временем обновления информации понимают интервал времени с момента ввода информации до момента отображения. Это время определяется временем ввода и обработки информации, временем формирования и выдачи информации на экран и зависит от очередности задач, решаемых системой.
Точность работы оператора - степень отклонения измеряемого оператором параметра системы от своего истинного, заданного или номинального значения количественно этот параметр оценивается погрешностью, которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:
S = Pt - Pf ,
где: Pt -истинное или номинальное значение параметра;
Pf -фактически измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.
|
Адам анализаторларының негізгі сипаттамалары. Анализаторлардың сезімталдық шегі. Анализаторлардың уақытша сипаттамалары. Оператордың психофизиологиялық сипаттамаларын сандық бағалау әдістері.
Оператордың қызметі үшін көрнекі анализатор, одан кейін есту және тактильді (тактильді) анализаторлар маңызды. Оператордың қызметіне басқа анализаторлардың қатысуы аз.
Кез - келген анализатордың негізгі сипаттамалары табалдырықтар болып табылады-абсолютті (жоғарғы және төменгі), дифференциалды және жедел. Осы шектердің әрқайсысы туралы түсінік сигналдың энергетикалық (қарқындылығы), кеңістіктік (мөлшері) және уақытша (әсер ету ұзақтығы) сипаттамаларына қатысты енгізілуі мүмкін.
Әрең көрінетін сезімді тудыратын ынталандырудың минималды мәні сезімталдықтың төменгі абсолютті шегі деп аталады, ал максималды рұқсат етілген шама сезімталдықтың жоғарғы шегі деп аталады (бұл ұғым тек энергетикалық сипаттамаларға қатысты енгізіледі). Адам төменгі шектен аз сигналдарды қабылдамайды. Жоғарғы шектен тыс сигнал қарқындылығының жоғарылауы адамда ауырсыну сезімін тудырады (өте қатты дыбыс, соқыр жарықтылық және т.б.). Төменгі және жоғарғы табалдырықтар арасындағы Интервал анализатордың сезімталдық диапазоны деп аталады.
Анализаторлардың көмегімен адам белгілі бір сигналды сезініп қана қоймай, сигналдарды ажырата алады. Айырмашылықты сипаттау үшін дифференциалды шекті ұғым енгізіледі (латын тілінен differentia-Ажырату), бұл екі ынталандыру (сигнал) немесе бір ынталандырудың екі күйі арасындағы минималды айырмашылықты білдіреді, бұл сезімдердің айтарлықтай айырмашылығын тудырады. Дифференциалды шекті мән ынталандырудың бастапқы шамасына пропорционал екендігі эксперименталды түрде анықталды:
мұндағы J - сигналдың (тітіркендіргіштің) бастапқы шамасы, dJ - дифференциалды табалдырықтың шамасы; k-көру анализаторы үшін 0,01 - ге, есту қабілеті үшін 0,10-ға және Тактиль үшін 0,30-ға тең тұрақты. Сигналдың мәні мен ол тудыратын сезім мөлшері арасындағы байланыс:
S = k*lnJ + C ,
мұндағы S-сезім мөлшері; k және C-тұрақты.
Бұл тәуелділік негізгі психофизикалық заң немесе Вебер-Фехнер заңы деп аталады. Осы Заңға сәйкес сезімнің қарқындылығы ынталандыру күшінің логарифміне тікелей пропорционалды. Заң анализатордың сезімталдық диапазонының орташа бөлімі үшін ғана жарамды. Анализатордың негізгі сипаттамаларының бірі-оның сезімталдығы. Сезімталдықтың төменгі және жоғарғы абсолютті шегі бар. Сезімталдықтың абсолютті шегі формуламен анықталады :
G = 1 / J,
мұндағы: J-сезімталдықтың төменгі абсолютті шегіне сәйкес келетін ынталандыру қарқындылығының мөлшері.
Абсолютті шектен басқа, анализатордың сезімталдығының дифференциалды шегі бар, ол сезімдерде олар әртүрлі болған кезде ынталандыру қарқындылығы арасындағы минималды айырмашылықпен анықталады.
Дифференциалды шекті мән анализатордың шекті мүмкіндіктерін сипаттайды, сондықтан сигналдар алфавитінің рұқсат етілген ұзындығын таңдауға негіз бола алмайды. Ол үшін минималды емес, бірақ сигналдардың оңтайлы айырмашылығын сипаттайтын мәнді пайдалану қажет. Инженерлік психологиядағы бұл мән-ажыратудың жедел шегі. Ол дәлдік пен айырмашылық жылдамдығы максимумға жететін сигналдар арасындағы айырмашылықтың ең аз мөлшерімен анықталады. Әдетте, ажыратудың операциялық шегі дифференциалдыдан 10-15 есе көп.
Көрнекі анализатордың сипаттамаларына жарықтық, контраст және көру өткірлігі жатады. Контраст мөлшері жарықтықтың екі деңгейінің қатынасына тең-бұл әдетте фонның жарықтығы және кескіннің жарықтығы. Шектік контраст пен анализатордың контраст сезімталдығын ажыратыңыз. Көру өткірлігі екі нүктенің арасындағы ең аз қашықтыққа кері әсер ететін шамамен анықталады, онда олардың бөлінуінің минималды сезімі мүмкін.
Анализатордың уақытша сипаттамаларына мыналар жатады:
- сигналдың пайда болуынан сезімнің пайда болу сәтіне дейінгі уақыт аралығымен анықталатын реакцияның жасырын кезеңі;
- сигнал жоғалған сәттен бастап сезімнің әрекеті тоқтатылған сәтке дейінгі уақыт аралығымен анықталатын сезімнің Инерция уақыты;
- сыну жиілігі-сигналдың пайда болуының ең аз жиілігі, онда ол үздіксіз ретінде қабылданады;
- бейімделу уақыты-өзгерген қабылдау жағдайында анализаторды өзін-өзі конфигурациялауға қажетті уақыт.
Қарастырылған сипаттамалар мен анализаторлардың құрылғысы операторға жіберілген ынталандыру сигналдарына жалпы талаптарды тұжырымдауға мүмкіндік береді:
- сигналдардың қарқындылығы ақпаратты қабылдау және өңдеу үшін оңтайлы жағдайларды қамтамасыз ететін анализаторлардың сезімталдық диапазонының орташа мәндеріне сәйкес келуі керек,
- оператор сигналдардың өзгеруін қадағалап, оларды қарқындылығы, ұзақтығы, кеңістіктік орналасуы бойынша өзара салыстыра алуы үшін сигналдардың арасындағы ажыратудың жедел шегінен асатын айырмашылықты қамтамасыз ету қажет,
- сигналдар арасындағы айырмашылықтар операциялық шектен айтарлықтай аспауы керек, өйткені үлкен айырмашылықтар кезінде шаршау пайда болады, сондықтан оңтайлы табалдырықтар ғана емес, сонымен қатар сигналдарды ажырату ең жоғары жылдамдық пен дәлдікпен жүзеге асырылатын оңтайлы аймақтар да бар,
- ең маңызды және жауапты сигналдарды рецепторлық беттің ең сезімтал жерлеріне сәйкес келетін сенсорлық өріс аймақтарында орналастыру керек,
- индикатор құрылғыларын құрастыру кезінде сигналдың дұрыс түрін, демек, анализатордың модальдылығын (көру, есту, тактильді және т.б.) таңдау қажет.
Оператордың психофизиологиялық сипаттамаларын сандық бағалау әдістерін қарастырыңыз.
Оператор-адамның сенімділігі оның белгілі бір жұмыс жағдайларында өзіне жүктелген функцияларды толық көлемде орындау қабілетін анықтайды. Адам операторының сенімділігі оның қателігін, дайындығын, қалпына келуін және уақтылығын сипаттайды. Адам операторының қателігі жеке операция деңгейінде де, жалпы алгоритм деңгейінде де анықталатын қатесіз жұмыс ықтималдығымен бағаланады. Қатесіз жұмыс ықтималдығы статистикалық мәліметтер негізінде анықталады.
Дайындық коэффициенті кез-келген кездейсоқ уақытта оператор-адамды жұмысқа қосу ықтималдығын сипаттайды:
Кг = 1 - Топ/То ,
Мұнда Топ - адам өзіне келіп түскен ақпаратты қабылдай алмайтын уақыт; То -адам-оператор жұмысының жалпы уақыты.
Оператордың қалпына келуі жіберілген қатені түзету ықтималдығымен бағаланады:
Рв = Рк*Робн*Ри ,
мұнда Рк -бақылау схемасымен сигнал беру ықтималдығы;
Робн-оператордың сигналын анықтау ықтималдығы;
Ри-алгоритмді қайта орындау кезінде қате әрекеттерді түзету ықтималдығы.
Бұл көрсеткіш оператордың өз әрекеттерін өзін-өзі бақылау және жіберген қателіктерін түзету мүмкіндігін бағалауға мүмкіндік береді.
Оператордың іс-әрекетінің уақтылығы берілген уақыт ішінде тапсырманы орындау ықтималдығымен бағаланады:
Рсв=Р{Т<= Tлим }
мұндағы: Тлим-асып кету қате ретінде қарастырылатын уақыт шегі.
Техникалық құралдармен өзара әрекеттесу кезіндегі оператордың жылдамдығы жүйенің және адам-оператордың дәйекті қосылған техникалық буындарынан жабық контур бойынша ақпараттың өту уақытымен анықталады және реттеу циклінің ұзақтығымен бағаланады :
Тц = Топ + Тi
мұнда оператордың мәселені шешудің Топ-уақыты, яғни сигнал пайда болған сәттен бастап басқару әрекеттері аяқталған сәтке дейінгі уақыт;
Ti-жүйенің техникалық байланыстарындағы ақпаратты кешіктіру уақыты.
Топ уақыты нақты жүйе немесе оның имитаторы болған кезде эксперименттік жолмен не жобаланатын жүйелер үшін есептеу (талдау) жолымен анықталады.
Алдын-ала анықталған алгоритм бойынша әрекет ету кезіндегі оператордың жылдамдығы адамның бейнелеу құралдарынан ақпарат алуы және жауап әрекеттерін орындау үшін қажетті уақыт жиынтығы ретінде ұсынылуы мүмкін:
То = Тв + Треш + Тоу + Тм ,
мұндағы Тв-сигналды қабылдау уақыты (жасырын кезең);
Треш-шешім қабылдау уақыты;
Тоу -қажетті басқару органын анықтау уақыты;
Тм-басқару органына мотор әрекетін жүзеге асыру уақыты.
Реакция уақытының құрамдас бөліктерінің әрқайсысы (Тм-ден басқа) өңделетін ақпарат санына байланысты:
Т = Т' + Q / V
Мұндағы: Т '- жасырын реакция уақыты (т'= 0,1-0,6 сек.);
Q-өңделетін ақпарат көлемі;
V-ақпаратты өңдеу жылдамдығы.
Оператормен өзара әрекеттесетін техникалық құралдардың жылдамдығы ақпаратты жаңарту уақытымен немесе жүйенің сұранысқа жауап беру уақытымен сипатталады. Ақпаратты жаңарту уақыты бойынша ақпаратты енгізген сәттен бастап көрсету сәтіне дейінгі уақыт аралығы түсініледі. Бұл уақыт Ақпаратты енгізу және өңдеу уақытымен, экранға ақпаратты қалыптастыру және беру уақытымен анықталады және жүйе шешетін міндеттердің кезектілігіне байланысты.
Оператор жұмысының дәлдігі-оператор өлшейтін жүйе параметрінің оның шын, берілген немесе номиналды мәнінен ауытқу дәрежесі сандық жағынан бұл параметр оператор осы параметрді өлшейтін, орнататын немесе реттейтін қателікпен бағаланады:
S = Pt - Pf ,
мұндағы: Pt -параметрдің шын немесе номиналды мәні;
Pf -бұл параметрдің оператормен нақты өлшенетін немесе реттелетін мәні.
|
Скачать 29.51 Kb.