Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Характеристики физиологических процессов человека

Поиск
Изучаемый процесс Предмет исследования Электрические характеристики Изучаемые показатели (рис. 2.5)
Амплитуда, мкВ Частота, Гц
Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) Электрическая активность головного мозга 5-10 0,5-100 Суммарная биоэлектрическая активность ЭЭГ, характеристики отдельных ритмов (амплитуда, длительность, число волн ритма, удельный вес ритма в ЭЭГ)
Электромиограмма (ЭМГ) Электрическая активность мышц 20-200 20-500 Суммарная биоэлектрическая активность мышц, амплитуда и продолжительность отдельных мышечных сокращений
Кожно-гальваническая реакция (КГР) Электрическое сопротивление кожи 100-200 1 - 10 Латентный период КГР (//), амплитуда КГР (А), длительность г-й фазы (ti, t%, ti...), скорость нарастания (а) и скорость спада ({5). Общая площадь под кривой КГР
Электрокардиограмма (ЭКГ) Электрическая активность сердца 300-3000 0,15-300 Интервалы ЭКГ (R - R, Q - Т я др.), частота сердечных сокращений, систолический и гистографический показатели
Электроокулограмма (ЭОГ) Глазодвигательная активность 20-200 0,1-3,5 Количество движений и миганий в единицу времени. Амплитуда и длительность движения (перемещения взгляда). Длительность фиксации взгляда
Пневмограмма (ПГ) Характер дыхания Зависит от способа измерения 0,8-4 Длительность и глубина вдоха (4Д) и выдоха (W), длительность дыхательного цикла, частота дыхания

 


Рис.2.5. Пример записи физиологических характеристик человека: а - электроэнцефалограмма; б - электромиаграмма; в - кожно-гальваническая реакция; г - электрокардиограмма; д - электроокулограмма; е - пневмограмма;

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) характеризует биоэлектрическую активность головного мозга. В спектре ЭЭГ содержатся различные составляющие: дельта-ритм (частота колебаний 0,5-4,0 Гц), тета-ритм (5,0-7,0 Гц), альфа-ритм (8,0-12,0 Гц), бета-ритм (15-35 Гц), гамма-ритм (35-100Гц). Преобладание низкочастотных колебаний (дельта- и тета-ритмы) свидетельствует о наступлении тормозного процесса (сон, ослабление бдительности и внимания, утомление и т. п.). Наличие альфа-волн характеризует состояние нормальной синхронизации основных нервных процессов. Они являются доминирующими у здорового, бодрствующего человека, находящегося в состоянии оперативной готовности к деятельности. Преобладание высокочастотных колебаний указывает на процесс возбуждения в коре головного мозга. Это бывает характерным при возникновении психофизиологической напряженности во время работы, свидетельствует о возникновении эмоциональных состояний.
Электромиограмма (ЭМГ) представляет регистрацию биопотенциалов мышц человека. ЭМГ служит весьма чувствительным объективным показателем включения в динамическую или статическую работу отдельных групп мышц. Такой анализ необходим при изучении рабочей позы и управляющих движений оператора. Суммарная биоэлектрическая активность мышц оценивается показателем

где Аi и ti, - соответственно амплитуда и длительность i -го мышечного сокращения; Т - период наблюдения. С помощью ЭМГ можно регистрировать также утомление человека. При утомлении уменьшается суммарная активность мышц и средняя амплитуда колебаний. Кожно-гальваническая реакция (КГР) характеризует изменение электрического сопротивления или разности потенциалов кожи. КГР является одним из наиболее результативных способов регистрации возникновения эмоциональной напряженности у оператора. При этом наблюдается падение электрического сопротивления кожи или увеличение разности потенциалов между двумя точками кожной поверхности (от 10-30 мВ/см в нормальном состоянии до 100 мВ/см и более при возникновении эмоциональной напряженности).
Электрокардиограмма (ЭКГ) заключается в регистрации электрических явлений, возникающих в сердечной мышце. ЭКГ состоит (см. рис. 2.5.г) из ряда зубцов, характеризующих протекание тех или иных процессов в сердечной мышце, и интервалов между ними. Зубец R соответствует моменту возбуждения желудочков сердца, а зубец Т - моменту выхода их из состояния возбуждения. Интервал R-R характеризует длительность сердечного цикла, а интервал Q-Т соответствует периоду от начала возбуждения желудочков сердца до окончания их возбуждения.
В инженерной психологии ЭКГ используется для определения напряженности работы оператора. Для этого измеряются: частота сердечных сокращений (ЧСС), систолический и гистографический показатели. Частота сердечных сокращений определяется величиной, обратной продолжительности R-R -интервалов.
Систолический показатель определяется процентным соотношением времени сокращения желудочков сердца ко всему времени сердечного цикла, т. е.

Для определения гистографического показателя определяется N последовательных значений величин tKR. Весь диапазон изменения tRR разбивается на m интервалов одинаковой длины. Если через ti, обозначить середину i -го интервала, а через ni - число значений tRR, попавших в i -й интервал, то величину гистографического показателя можно вычислить по формуле

При возникновении напряженности в работе оператора рассмотренные показатели ЭКГ, как правило, увеличиваются. Электроокулограмма (ЭОГ) характеризует электрическую активность глазных мышц. Обычно используется раздельная регистрация вертикальных и горизонтальных движений глаз. При этом знак потенциала ЭОГ указывает направление перемещения взгляда, а его величина - угол перемещения. ЭОГ применяется для анализа работы зрительной системы человека со средствами отображения информации, для анализа распределения и переключения внимания оператора в процессе работы и других целей. Пневмограмма (ПГ) представляет собой запись внешнего дыхания. Она используется для оценки психофизиологической напряженности. В состоянии возбуждения или напряжения частота дыхания увеличивается до 50-60 колебаний в минуту, наблюдается также уменьшение глубины дыхания и укорочение фазы выдоха (tвыд) относительно фазы вдоха (tВД).
Речевой ответ (РО) изучается по спектральным и временным характеристикам речи оператора. По изменению интонации голоса, которая сопровождается изменением спектрального состава звуковых колебаний, можно судить о возникновении эмоциональных состояний оператора, напряженности и утомления в его работе. В последнее время получены данные, свидетельствующие о том, что информация об этих состояниях содержится также во временных параметрах РО. Например, при развитии утомления увеличиваются длительность слов и пауз между ними, а также их дисперсии.
В состав аппаратуры для измерения физиологических характеристик обычно входят следующие устройства: датчики или электроды (служат для отведения потенциалов с поверхности тела человека), преобразователь (служит для преобразования исходного сигнала к виду, с которым легко вести его дальнейшее усиление), усилитель биоэлектрических сигналов, регистратор (служит для выдачи результата измерений в графической или цифровой форме). Исследование только одного физиологического показателя, как правило, не может дать однозначного ответа о состоянии оператора. Поэтому на практике применяется обычно так называемый полиэффекторный метод, заключающийся в одновременной записи и анализе целого комплекса показателей, называемого симптомокомплексом. Применение полиэффекторной методики позволяет значительно повысить надежность и достоверность диагностики состояний оператора при выполнении данной деятельности. Структурная схема системы, предназначенной для одновременного съема и анализа трех физиологических показателей, показана на рис. 2.6. Сигналы на анализ в этой схеме поступают в дискретной форме с использованием широтно-импульсной (ШИМ) или амплитудно-импульсной (АИМ) модуляции.


Рис. 2.6. Структурная схема трехканального устройства для анализа физиологических характеристик человека с применением широтно-импульсной (ШИМ) или амплитудно-импульсной (АИМ) модуляции

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Рассмотренные выше психологические и физиологические методы могут быть применены лишь в реально существующих СЧМ или при наличии их макетов, имитаторов, испытательных стендов. Возможности этих методов при проектировании СЧМ, когда будущая система существует лишь в чертежах, весьма ограничены. Более широкие возможности в этих условиях имеют математические методы. Они применяются для формализованного описания и построения математических моделей деятельности оператора (функционирования СЧМ).
К математическим методам в инженерной психологии предъявляются следующие требования: размерность (описание процессов управления со многими взаимосвязанными переменными), динамичность (учет фактора времени), неопределенность (учет случайных, вероятностных составляющих в деятельности оператора), факторность (учет специфических особенностей поведения человека, например напряженности, эмоций и т. д.), описательность (возможность описания внутренних, психофизиологических механизмов деятельности человека). Кроме того, применяемые методы должны допускать возможность описания деятельности человека и работы машины с помощью единых показателей и характеристик.
Сравнительная характеристика различных методов приведена в табл. 2.2.

Таблица 2.2



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; просмотров: 305; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.239.251 (0.009 с.)