极限法测定几种频率的听觉阈限实验报告.doc

极限法测定几种频率的听觉阈限 心理与认知科学学院 应用心理学本实验采用极限法测定被试对几种频率纯音的听觉阈限，来学习如何运用极限法测定听觉阈限。实验以1名华东师范大学心理与认知科学学院应用心理学专业10级本科女生为被试。实验采用EP304A型听觉仪向被试呈现200、400、1 000、2 000、4 000、8 000Hz频率的声音刺激并且每种频率都以ABBA方式呈现递增、递减两种刺激以减少被试期望误差和习惯误差。在递增序列中要求被试报告刚好听不见声音，递减序列中要求报告刚好听见声音时的响度作为其听觉阈限。运用SPSS中的T检验分析递增、递减序列之间的差异和各频率下前后4次的差异,单因素方差分析不同频率声音的听觉阈限的差异。结果显示不同频率下听觉阈限存在显著的差异，而同一频率下不同序列和次数的听觉阈限不存在显著差异。关键词 极限法 听觉阈限 ABBA 频率1 引言1860年，费希纳编著出版了心理物理学纲要一书，创立了研究心理量和物理量之间关系的心理物理法，总结出测量感觉阈限的方法，从而为心理学实验方法的发展奠定了基础。感觉是由物质刺激作用感觉器官而引起的，因此可以用物理量来说明感觉量。如以“刚刚感觉到”的物理刺激量来代表感觉的绝对阈限（简称RL），用“刚刚感觉到”有差别的两个物理量之差来代表感觉的差别阈限（简称DL）。“刚刚感觉到”是指这种感觉正处在“感觉到”与“感觉不到”的过渡地带，这样大小的感觉量可以用有50%的次数能感觉到、有50%的次数感觉不到的物理刺激量来表示。本实验采用极限法测量几种频率的听觉阈限。极限法是一种测定阈限的直接方法，又称最小变化法、最小可觉刺激或差别法。其特点是刺激按“渐增”和“渐减”两个序列交替变化组成，且每次变化的数量是相等的。每一个序列的刺激强度包括足够大的范围，能够确定从一类反应的瞬间转换点或阈限的位置。因为极限法刺激的两个系列被试预先知道，他也知道每次都有一定强度的刺激出现，因此极限法便易产生两种误差：一种是在渐增序列中提前报告“有”和在渐减序列中提前报告“无”的期望误差；另一种是在渐减序列中坚持报告“有”和在渐增序列中坚持报告“无”的习惯误差。渐增序列和渐减序列相互交替出现，在确定阈限时，求各次结果均值的方法就是为了平衡这一系统误差（一般称作“常误”）。因为极限法的刺激系列反复出现，被试很快就会了解刺激范围，为了克服定势的影响，两个系列的起始点不要相同，要经常无规则的变化才行。为了检查被试是否有期望或习惯误差，递增和递减的操作顺序还要作适当的安排。因为在多次测量的过程中，往往会受练习或疲劳的影响而产生不一致的情况。要检查递增和递减所测结果是否有差别，就要使两者受练习或疲劳的影响程度相等，也就是使两者在测定顺序上机会均等（假设练习或疲劳的作用随测定次数增多而等速变化）。声音响度（心理量）与声波的振幅（物理量）相对应，音高（心理量）则是与声音的频率（物理量）相对应的。但是这种对应关系并不是简单的直线性的。对不同频率的纯音进行听觉阈限的测定，可以揭示这种对应关系，而且也是一切与听觉有关的研究的基础工作之一。同时，这种工作对于通讯器材的设计、医用测听器的校准和聋症的诊断等有很大的助益。本实验的目的在于：1.熟悉极限法的应用2.初步了解纯音听觉阈限与不同频率的关系。2 方法2.1 被试 华东师范大学心理与认知科学学院应用心理学系10级本科生一名，女，19岁，各项感知觉正常。2.2 实验材料和仪器 EP304A型听觉仪2.3 实验程序2.3.1 被试者面对仪器坐下，戴上耳机。主试打开仪器开关。摁亮耳机插口对应的开关和左右耳输出开关。声音刺激的呈现从弱到强（递增）或从强到弱（递减），被试分别报告听到声音和听不到声音。2.3.2 实验时主试使用200，400，1 000，2 000，4 000，8 000（Hz）六种频率作为刺激。使用随机法确定测定六种频率听觉阈限的顺序，每种频率都交替进行递增、递减各4个系列的测试（共8次）。每次增减（改变）的分贝幅度都为5dB。递减系列从远超于听觉阈限的声音强度开始逐渐衰减分贝，直到被试者听不见时，记下这时的衰减数值。递增系列从远在阈限以下的声音强度开始逐渐增加分贝，直到被试者刚刚听到声音时，记下这时的衰减数值。不论是递增还是递减系列，主试者必须随机改变每次测试的起始点。为了避免被试疲劳，可组成主被试小组，每完成两种频率测试，主试者、被试者轮换一次。主试者应事先准备好两个人的实验记录表格，以便记录实验数据。2.3.3 被试左右耳分别试听几次1 000Hz的声音，选择优势耳（我们将其定义为平均阈限值较低的耳朵）进行正式测验。3 结果3.1 本实验中被试的优势耳为右耳。3.2 本实验中不同频率声音的播放顺序为1 000、400、8 000、2 000、200、4 000Hz。3.3 不同频率响度绝对阈限的平均值与标准差：表1 不同频率下的听觉阈限频率平均阈限标准差 20026.253.85 40017.252.551 00024.253.582 00015.883.834 0009.502.208 00014.253.20图1 不同频率声音的纯音听觉阈限3.4 对不同频率的听觉阈限进行方差分析：表2 不同频率听觉阈限的单因素方差分析Sum of SquaresdfMean SquaresFSig.Between Groups1587.6045317.52129.8430.000Within Groups446.8754210.640Total2034.47947p0.05，不存在显著差异。 3.6 各频率下前后4次实验结果的独立样本T检验：方差齐性，F=1,468，p=0.2320.05，不存在显著差异。4 讨论4.1 本实验为什么要随机改变相继系列的起始点?由于刺激反复出现,被试会很快了解刺激范围,进而根据经过的时间来判断是不是该到了有或没有的时间。因此,主试要在每次实验开始前,随机选择呈现系列的起始位置,保证递增序列开始于被试听不到的范围内,而递减序列开始于被试听得到的范围内,即可消除练习效应。4.2 在本实验中，被试的练习和疲劳对实验结果有无影响？还有什么主客观因素影响了实验结果?被试的练习和疲劳对实验结果有影响由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响，而导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差，称之为疲劳误差（error of fatigue）。随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。为了平衡练习和疲劳效应的影响，在实验中，采用抵消平衡设计（即ABBA设计），这样，即使可以让练习或疲劳效应平均作用在递增或递减序列上。影响实验的其它因素 本实验的声音刺激为纯音，纯音（Pure tone）是指波形呈正弦曲线的声音，如音叉的声音和用音频信号发生器发出的声音。在自然环境中我们所能听到的声音极少是单一的纯音，而是不同频率和振幅混合而成的复合音。由于被试平时很少听到这样的纯音，再加上实验室外有部分噪音，以及实验器材本身产生的噪音，使被试对纯音的分辨受到影响，甚至产生幻听、耳鸣的现象。听觉适应和听觉疲劳现象听觉适应（auditory adaptation）乃是持续的声音刺激引起听觉感受性下降的现象。听觉系统一般对一个稳定声的感受性在最初12 分钟内有所下降，而后很快稳定在一个水平上，听觉适应的特点就在于它是一个平衡过程。听觉疲劳（auditory fatigue）乃是声音刺激强度大大超过听觉感受器的正常生理反应限度，或声音刺激长时间作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高的现象。由于实验中被试长时间听一个声音，会产生听觉适应和听觉疲劳现象，这会直接影响到阈限的测定。在实验中，笔者采用当主试呈现声音刺激时才戴上耳机，当主试在调节刺激声音的分贝时就把耳机取下的策略，这样可以较好的避免听觉适应现象。笔者还采用每完成一种频率的测试，就交换主试和被试的策略，这样可以较好的避免听觉疲劳现象。判断标准 实验中，被试判断标准的不一致也会引起误差，避免这一误差的方法之一是实验前要训练被试，使其掌握恰当的判断标准。被试的主观情绪由于本实验需要重复多次，被试很容易产生焦躁的情绪，会在很大程度上影响实验结果，所以实验中要注意及时休息，要求被试努力克服不良情绪。听觉掩蔽效应听觉掩蔽（auditory masking）是两个声音同时呈现时，一个声音因受到另一个声音影响而减弱的现象。在日常生活中经常可以遇到声音的掩蔽现象。一个可听声由于其他声音的干扰而使听觉发生困难，前者必须增加强度才能重新听到，这种阈限强度增加的过程和强度增加的量就叫声音的掩蔽效应。4.3 极限法用于本实验听觉阈限的测定有什么缺点?如何改进?极限法测定听觉阈限的理论假设是存在一个分界点,此点之前是绝对听得到的,此点之后是绝对听不到的,并且这点至少在一定的时期内是固定不变的。这一假设本身就有欠妥之处。首先,研究表明,从听到到听不到不是绝对的突变,而是存在一个过渡带的,即它是一个渐变的过程。而在实验中要求被试在某一刻报告“听到”或“听不到”时,被试可能是从这个过渡带上选取一个点来报告,但是由于被试无法保证每次都选同一个点,所以,结果会随机地出现一系列的数字。其次,在数据处理时,只是简单地进行加减求平均数,这本身就是一个缺陷。倘若把阈限定义为一个区间,通过被试的报告,根据统计学原理,就可以找到一定的置信区间,用区间来对阈限进行描述,其可靠性必然会有所提高。同时,这样也可以消除被试报告中的抽样误差。4.4 三种心理物理法的比较。极限法极限法是一种测定阔限的直接方法, 又称最小可觉差法、最小变化法等, 极限法的特点是将刺激按递增或递减两个系列交替变化组成, 每一个系列的刺激强度包括足够大的范围, 以间隔相等的小步变化, 能够确定从一类反应到另一类反应的瞬时转换点或闭限的位置。一般说来, 各系列刺激是由大到小（递增）、由小到大（递减）按阶梯式顺序变化的。刺激的范围在阈限以上或以下一段强度距离, 实验时一般确定1520个检查点, 每个相邻检查点的间距可根据实验仪器的精确度和所测定的感觉的性质决定。一般的说, 检查点的距离小一些, 测定的结果会更精确一些。至于反应变量指标、结果处理及具体方法步骤可随测定的内容而定, 极限法即可用于测定绝对阈限, 也可用于测定差别阈限。平均差误法平均差误法又称调整法、再造法、均等法, 是最古老且基本的心理物理学方法之一, 它最适合测量绝对阈限, 但也可以测量差别阈限。平均误差法的特点是呈现一个标准刺激, 令被试再造、复制或调节一个比较刺激, 使它与标准刺激相等。比较刺激也可由实验者调节, 由被试判断。这个方法是要求被试判断什么时候比较刺激和标准刺激相等。被试判断为与标准刺激相等的比较刺激, 并不总是一个固定的数值, 而是围绕着一个平均数变化的一组数值。这个变化范围就是不肯定间距, 不肯定间距的中点就是主观相等点。通过对不肯定间距和主观相等点的测量, 就可以估计差别阈限。恒定刺激法恒定刺激法又叫正误法、次数法, 它是心理物理学中最准确、应用最广泛的方法, 可用于测定绝对阈限、差别阈限和等值, 还可以用于确定其他多种心理值。此法的特点是根据出现次数来定闹限, 即以次数的整个分布来求阈限。具体做法如下：（1）主试从预备实验中选出少数刺激, 一般是57个, 这几个刺激值在整个测定过程中是固定不变的选定的；（2）每种刺激要向被试呈现多次, 一般每种刺激呈现50200次；（3）呈现刺激的次序事先要随机安排, 不让被试知道。用以测量绝对阈限,无须标准值, 如用以测量差别阈限, 则需要一个标准值；（4）此法在统计结果时必须求出各个刺激变量引起某种反应（有、无或大、小）的次数。用恒定刺激法测量闭限时, 在实验前需要选定刺激。所选定的刺激最大强变应为每次呈现几乎都能为被试感觉到的强度, 它被感觉到的可能性应不低于95%。所选定的刺激最小强度应为每次呈现几乎都不能为被试感觉到的强度, 它被感觉到的可能性应不高于5%。选定刺激范围后, 再在这个范围内取距离相等的刺激, 每种刺激强度呈现不得少于50次。恒定刺激法虽然要求大量的实验次数, 但每次实验只用很短的时间, 因此是最节省时间的方法, 并且测得的阈限也更准确。5 结论5.1 人耳对一个区域内的声音感知程度较好，过高或过低的声音频率都不易为人耳所感知。5.2 频率对听觉阈限高低有影响。5.3 声音从强到弱或从弱到强并不影响听觉绝对阈限。参考文献刘源. (2009). 对音乐速度差别感受阈限的研究. 重庆师范大学学报（自然科学版）, 26(4), 4.杨治良. (1998). 实验心理学. 杭州: 浙江教育出版社.附录A表A 不同频率下被试阈限频率顺序阈限值频率顺序阈限值2001302 0001192002292 0002192002232 0002202001252 0001162001262 0001112002192 0002142002302 0002182001282 0001104001194 0001124002154 0002104002194 0002 94001154 0001 94001134 0001104002184 0002124002204 0002 54001194 0001 91 0001178 0001181 0002268 0002151 0002278 0002161 0001218 0001121 0001248 0001 81 0002278 0002131 0002278 0002171 0001258 000115注：1代表递增序列，2代表递减序列。附录B表B1 递增、递减序列的听力绝对阈限的独立样本T检验Levenes Test for Equality of Variancest-test for Equality of Means95% Confidence Interval of the DifferenceFSig.tdfSig.(2-tailed)Mean DifferenceStd. Error DifferenceLowerUpper阈限 Equal variances assumedEqual variances not assumed.42.839-.76446.449-1.461.908-5.2982.382-.76445.983.449-1.461.908-5.2982.382表B2 各频率下前后4次实验结果的独立样本T检验Levenes Test for Equality of Variancest-test for Equality of Means95% Confidence Interval of the DifferenceFSig.tdfSig.(2-tailed)Mean DifferenceStd. Error DifferenceLowerUpper阈限 Equal variances assumedEqual variances not assumed1.468.232-.50146.619 .961.915-2.8964.812-.50144.587.619.961.915-2.8964.812This study, subjects use the limit method to test the auditory threshold of several frequencies to learn how to use limit method of auditory threshold. Experimental equipment: We use EP304A type hearing instrument to present the subject sound stimulation of 200,400,1 000,2 000,4 000,8 000Hz