核辐射检测仪外观设计与表现分析
安静斌
摘要：本文目的是研究核辐射检测仪的外观，通过分析现有市场产品造型的利弊，人机交互界面的合理性以及手握操作尺寸数据，确定梯形外观和“棒式”结构，材料方面从视感和触感进行论证最终筛选铝质材料作为主体机壳，并配有手柄部分黑色胶条的防滑设计，从生理、心理、警示色三个方面入手分析配色，经过论证最后选用黄黑搭配色。论述了设计定位、明确了外观及界面的設计方案，为今后相关产品的设计提供参考。
关键词：核辐射检测仪 人机交互 造型概念 色彩配色 材料分析
核辐射检测仪现状
核能正以高效、低耗能、环保等优势逐步替代过去传统能源，成为现代新能源架构中重要的组成部分，所占比例也越来越大，我国正在加大能源结构调整力度，随着各种项目的核技术路线及战略路线不断探索开发，大量应用在军事战略、生产电力、医学器械检测、地质勘探测量、刑事侦察、食品保存及提高粮食产量等领域。目前市场上的核辐射检测设备普遍存在功率耗能高、体积庞大、不方便随身携带、同一设备兼具的功能偏少、操作起来较为复杂、检测数据范围有限、售后维修比较困难等共有的问题。伴随着科学迅速发展，检测核辐射的设备技术提升换代的频率非常高，尤其是遥感技术、地理信息系统、全球定位系统技术在核辐探测中应用推广为核辐射探测仪器供了科技化平台，大大提升了仪器智能化的程度，实现了操控一体，未来发展总体趋势是一机多能、高可靠、宽量程和平台综合集成，并向核化生一体化与信息化方向。
一、核辐射检测仪造型设计分析
产品外观设计主要通过造型、材质、色彩实现，对于核辐射检测仪外观设计也主要从这三个要素下手进行考虑。针对检测类设备，重点考虑的是基本功能实现和操作便利性，通过改进产品外观造型设计优化其形态与内部结构、操作、功能结合方式，与使用环境更为协调。设计产品初期就必须考虑产品的技术理论决定产品内部构建的布置，操作方式决定产品结构、造型、色彩、肌理产品使用环境之间关系（图1）。
（一）检测仪人机特征分析
便携式属于手持设备，仪器与手的交互更需要符合人机要求的优化设计实现操作的功能性、安全性，帮助使用者更方便快捷完成任务。
通过上述分析在形态设计上对“棒式”进行了改良，加宽了手柄部分，外观上采用梯形使得视觉上更加硬朗，机械感更强，关键是加大了仪器探测部分，扩大了探测范围，提升了机器的工作效能，闲置时放置稳定，不易损坏。
（二）检测仪尺寸分析
设计检测仪时需实现基本功能还需提升用户使用的舒适度，这就必须结合具体的人机数据，参考手部测量范围，其主要尺寸依据手部抓握宽度和长度，同时又考虑到用户群主要是男性，因此设计参考数据依据国家人体手部测量标准，产品最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量。考虑到操作员可能会戴手套，把它设为修正量，根据参考数据得出最佳持握区域长度范围是100-115mm，宽度范围65-73mm。
（三）交互界面设计分析
良好的人机界面可以最大提升使用效率及用户的使用黏度，在进行交互界面设计时按照功能区域性进行划分：检测区、屏幕显示区、操作按键区，数据传送接口、手柄抓握区。又因为3S技术在检测设备中的广泛应用，设计核辐射检测仪界面时改良了面板大小，加大了显示界面的尺寸，几乎实现全屏化，界面布局处于整机视觉平衡点。便携式的仪器对界面要求更高，在有限范围内需排布最关键的少量按键，所以本设计又把操作按键数量减少到最基本的4个，并布局在液晶显示屏下方，依旧处于显示界面的范围内，通过线条、色块、间隔进行分组，划分各自区域，这种模块化设计避免仪器的凌乱感，加强视觉的统一。
二、核辐射检测仪材料质感的探究
材料是构成产品的重要物质基础，具有多样性、重要性和普遍性；任何产品的设计都无法脱离对材料选用的探讨，一般我们会从材料触觉质感、视觉质感入手，筛选合适的材料应用到设计当中去。
（一）铝质材料的视觉质感
视觉是人体整个感觉系统中接收外部信息能力最强的器官。依靠视觉去感知体表特征，综合指挥，补充其他人的感官神经系统；通过视神经传递脑部的信号，调出我们熟悉的物面组织，无需动手，单凭视觉就可以完成对质感的判断。铝质材料通过各种表面加工工艺获得相应效果的光泽度和独特肌理，检测仪整体铝质外壳与手柄部分上的橡胶条无论光泽度还有颜色都形成鲜明的视觉对比，十分绚丽时尚。在铝材良好天然色泽基层上进行阳极氧化表面着色处理，使得检测仪上鲜明警示作用的黄色结合喷砂表面肌理和光泽，配上手柄上的黑色橡胶条通过个性的色彩来赢得时尚质感，带给用户大气稳重的视觉形象和情感体验。
（二）铝质材料的触感分析
人的触觉是接触、滑动、压觉等机械刺激下一种复杂综合作用的总称，依靠表面皮肤的游离神经末梢来感知疼痛、温度等，由运动感觉和皮肤感觉共同协作完成。材料的表面微元构成形式在物理学中又称为“表面结构”。正因为材料存在多种表面微元，使之形成相对应的感性意象。例如结构规律的微元频率变化均匀，就会产生均衡和谐的感觉，表现在感性意象就会形成光滑、雅致、细腻、舒适的感觉。相反无规律的表面微元会形成烦躁、坚硬、混乱的刺激，表现在感性意象方面就是生涩、粗糙、带刺感等感觉。用户通过触觉感受到产品选用不同材料的肌理，以此传递丰富情感用来满足用户心理需求。
这款防核辐射检测仪的主体机壳70%采用铝质材料，铝质材料自身具有良好的防爆性、防腐蚀、耐候性、稳定性好，安全性高、抗酸雨、盐雾和各种空气污染、抗拉强度高等物理性能，同时能够抵御强烈的紫外线照射，并保持不粉化、不褪色；检测设备由于使用频率高，不可避免会出现磕碰现象，金属材料正因其良好的稳定性和硬度可以对机身起到较好的保护作用，降低外壳的损耗率，而且铝材密度低，符合便携式的设计要求，机身轻巧，方便外出携带，同时还减轻了作业时用户的负重感；铝也是防辐射下特有材料中的一员，铝材回收处理的成本较低，回收收益较高，所以被广泛应用到办公设备、家用电器、电子类产品的机壳。
铝质材料因其具有良好的导热性，延展性，柔韧性，本身就为用户传递出一种冰冷、光滑、纯净、坚硬、炙热的触觉信息。再对其表面采用不同的处理工艺同样可以得到不同的触觉感受。例如压花、抛光、拉丝、喷砂、高光切削、阳极氧化、蚀刻等工艺，都会起到丰富用户触觉体验；当用户触摸产品时就间接唤醒其固有的触觉感受，通过这种经验联想到特有的设计风格和使用特点。虽然铝材本身具有高洁性，使沾在其表面的灰尘很难附着，不易沾染污垢便于清洁，但光滑的金属表面由于人手上的油渍汗渍，操作频繁而容易留下许多指纹，检测仪主体机壳通过喷砂工艺处理后，制造出一种亚光效果，一方面设计显得更加高档，另—方面较好地解决了人长时间操作后弄脏仪器表面。通过选用的材料给用户光滑、高档、纯净、整洁的面与体冰冷的触温感。在检测仪设计中如果只使用铝材质会使得用户触觉感受单一，与橡胶材质进行组合可以更好地丰富触感，充分利用金属的冰冷、纯净，坚硬与手柄橡胶部分温暖、弹性、防滑形成强烈的触感反差碰撞，相互衬托丰富用户的情感体验。但是多种材料结合时不易过度复杂，否则会削弱整体设计风格的统一性，破坏用户触觉体验的单纯性。
三、核辐射检测仪色彩情感的分析
产品设计造型、色彩、功能、技术等要素中，色彩是最先反应到人的视觉器官，直接影响人体生理心理和行为独特的情感语言要素；色彩不能作为单独要素看待，它早已融入形态、功能之中，对产品的结构、外观起促进作用。一个优秀的产品设计除功能、外观形态上的创新，还要有吸引眼球的色彩要素。在不同民族文化背景下，相同色彩具有特定意义，所以无论什么设计，都要充分考虑应不要用以及隐射的情感要素，将色彩在设计中的作用发挥至最大化。
（一）产品色彩对应产品特征
用途种类不同的产品色彩应用要求也不同，因此进行设计产品时要充分考虑该产品的特征做好色彩选用。例如：大型机械设备多会选用国家规定安全色范围内的黄色、橙色、蓝色视觉敏度较高的颜色，用这种轻松欢快的色彩淡化机械给使用者造成心理冷漠、紧张、压抑、枯燥感；家电与电子产品类配色多会选用银色、黑色、白色这种无彩色系来凸显高新技术带来的科技感；医疗器械产品大多使用白色、浅灰等无色相的颜色，主要因为白色会给人带来平静、清新、干净、明快之感，起到稳定患者情绪，产生积极向上的态度对未来充满希望，因而白色被大量应用在医疗器械产品当中。
（二）设计中色彩的生理机制分析
光与色不仅表现在对人的眼和脑的刺激上，色彩的刺激几乎对所有的生物体均都可以产生生理变化，根据照明环境对人操作时眨眼频率进行测试，瞳孔直径、眨眼頻率作为两个基本相关因数，采用相关系数公式计算得出不同色彩环境在相同照度生理反应的实验结论，红色、黄色环境使人眨眼的频率高于其他颜色，影响视功能方面也越大，使用户通过眨眼睛得到更好的休息；因此，红色对人体生理方面影响最大，黄色次之，蓝色影响最小，黄色可作为户外核辐射检测仪的主配色。
（三）设计中色彩体验的心理机制分析
用户从开始操作仪器到完成使用的整个心理体验过程，主要以安全心理学与色彩心理学为理论依据。首先，不同颜色的同种产品都会引起用户注意力变化，心理波动，导致不同的情绪反应。其次，不同色相、明度、纯度的色彩带给用户心理冷暖变化，结合这两方面探究上述因素，如何通过用户心理变化影响其安全操作。
色彩可以通过心理作用产生“重量”感，不同明度、色相、纯度的色彩造成的视觉重量感差异较大。根据色彩及其明度之间视觉重量对比关系实验发现，色彩重心不在明度表的物理重心上，而是都偏向明度较低的一侧，这就说明色彩明度越高视觉重量越低，得出结论是色彩视觉重量排序为：黑>红>蓝>绿>黄，所以黄色在众多色彩中最轻，而核辐射检测仪设计亮点也是在于机身整体重量轻，方便携带，所以选用黄色为主色调很匹配，搭配黑色，最重与最轻达到一种心理重量感的平衡。
（四）警示色规则及应用分析
目前我国国标规定的安全色彩有红、黄、蓝、绿四类以及它们之间色彩相互配合。警示色概念的提出就是为了提醒目标人群在特定环境下对于危险情况加强注意，其中蕴含着不稳定、不安全因素，常用在具有一定操作危险的机械设备仪器和公共交通场所。进行产品设计时要遵循基本原则去选用恰当的安全色。
一般大型机械设备、检测仪器这类特殊用途的装备都会涂装警示色，而且不是单色，多是高低明度、冷暖色调相互搭配使用。用户长时间对着明度高或者暧色系的色彩对视敏感度有一定影响的同时容易产生心跳脉搏加速，通过搭配的警示色分析视敏度的实验结果发现，警示色视敏度顺序是黄黑>黑黄>蓝白>白蓝>红白>白红>红黑>黑红。因此设计检测仪时采用了视觉敏感度高的黄黑搭配，没有通体使用黄色，而是在手柄和上下机壳用到黄色，中间机身和手柄两侧部分采用到黑色，这种用色搭配既符合科学理论依据，同时也通过色块占用面积大小划分，使设计更加丰富饱满，稳重中又不失活泼的元素，避免整体视觉效果单调乏味，统一与变化并存，符合形式美法则。
四、便携式检测仪设计实践
基于文中从造型、色彩、材料三个设计基本元素入手分析核辐射检测仪，造型上采用改良“棒式”，外观上采用梯形线条硬朗，使得整个设计看起来有质感，更加宽大的探测部分，使得探测面积更加广加宽了手柄部分，更加符合人机抓握尺寸。检测仪的选材采用铝质材料，铝材本身有良好的防辐射作用，很符合产品的使用用途，同时手柄部位搭配橡胶，防滑方便抓握。最后整个色彩选用警示色彩中对比度最高的黄、黑色搭配，手柄和上下机壳用到高明度的黄色，中间机身和手柄两侧部分采用沉稳优雅的黑色，使得设计造型简洁，色彩明快，质感突出（图2，3）。
结语
通过对市面上的核辐射检测仪的外观造型、人机交互界面进行分类优缺点分析，得出了较为合理的造型要求，色彩在不同使用环境中的使用要求，为核辐射检测仪色彩搭配提供设计借鉴，从而提升核辐射检测仪在实际操作使用的合理性。通过对铝材质的物理、化学性以及材料对人的心理、生理等综合分析明确了选材的依据，文中的论述分析存在一定的缺陷，还请谅解，希望为今后该产品设计提供部分参考。
