【精品】实验三人体感知特性实验.doc=安全人机工程学=湖南工学院

1、实验三 人体感知特性实验人主要是通过视觉和听觉感知外界信息， 通过测试人对声、 光、图形等反响时间来验证 人的感知特性及其影响因素。从刺激呈现到反响开始之间的时间间隔叫做反响时， 是指刺激和反响的时间间距， 是人 体完整的反响过程所需的时间。 反响时分为 3 类，即简单反响时、 选择反响时和区分反响时。 如果呈现的刺激只有一个， 要求被试者做出的反响也只有一个， 并且二者都固定不变， 这种 条件下测得的反响时叫做简单反响时； 如果呈现的刺激不止一个， 对每个刺激都要求被试者 做一个不同的反响， 但哪一次出现哪个刺激被试者事先并不知道， 该条件下测得的反响时称 为选择反响时； 如果呈现的刺激不止

2、一个， 但要求被试者只对其中一个刺激作一个固定的反 应，而对其他刺激那么不反响，此条件下测得的反响时称为区分反响时。通过对声、 光的简单反响时间测定并比拟不同刺激条件下的反响时间差异， 来验证人体 感知特性的局部影响因素。实验三 -1 视、听觉刺激反响时测试一、实验目的该实验主要用于人对各种刺激的反响时间的研究。 通过测试人的视觉通道受光刺激的反 应快慢，测定听觉通道受声音刺激的反响快慢，以及人对声音及光刺激作出反响的准确性， 研究影响人的反响时与准确性的因素。 在平安人机工程学中， 反响时间参数可用于人机系统 的设计， 合理设计人机界面， 缩短反响时间， 提高效率， 防止失误。 也可以用于汽

3、车驾驶员、 运发动等心理培训。掌握各种反响时的测试方法， 进一步认识反响时及各种反响时之间的差异； 理解各种刺 激量性质对反响时的影响。二、实验原理感觉器官从刺激呈现开始感受， 经神经系统传输、 加工和处理， 传给肌肉而作用于外界， 这些过程都需要时间，其总和就是反响时间，简称“反响时 。当被试做简单反响测验时，其注意力完全集中于那个将出现的刺激和那个将动作的手 指，当刺激来到时，眼睛 - 大脑-手指之间的神经通路早已准备好了，反响时间就快。当被试做区分和选择反响实验时， 需要有更多神经通路接通的准备， 这时被试区分、 选 择时间增加，同时其心理状态比拟复杂， 会产生焦虑、疑心等复杂的心理状态

4、，所以反响时 间就会延长。 区分、 选择所需时间与刺激量的性质有关， 通过使用视觉反响测试仪改变刺激 量性质， 测定人的视觉反响时从而获得影响反响时的因素， 为人机信息交互界面设计提供依 据。区分和选择时间受以下刺激量性质有关：刺激变量的接收通道：听觉、视觉；刺激变量的物理性质：大小、形状、颜色、刺激概率、强度等； 刺激的复杂程度：简单图形还是复杂图形、是单一刺激还是复合刺激、信息量、 “刺激 队异同等；刺激信号呈现的位置：视野的中心还是边缘、听觉的附近等。同时区分和选择时间与被试者个体因素有关，如个体感觉器官的适应水平、准备状态、 练习程度、动机因素、个体差异等。三、实验装置与测试仪器1.实

5、验装置一：BD-II-501型声光反响测定仪 最小反响时间：0.01秒；最大反响时间：99.99秒；最大累计反响时间：显示 99 次，计算655.35秒；最大反响次数：显示 99，计算255次；最大存储实验数据：声 16次， 光16次； 具有实验数据平均及打印输出功能； 最大平均反响时间：9.99秒； 配用耳机型号为：立体声耳机 EL-1； 配有声、光手反响键各 1个；本仪器的功能指示由前后两个板组成如图2-6所示。前面板为主控制面板，后面板为被试观察面板。图2-6BD-II-501型声光反响测定仪2.实验装置二：BD-II-511 型视觉反响时测仪。BD-II-511型反响测试仪外形图如图2

6、-7 :a 主试面板b被试面板图2-7BD-II-511型反响测试仪本仪器给出的刺激量性质分五大类共十七组反响时实验，可通过按键及指示灯选择任一组实验： 刺激概率对视觉反响时的影响； 数奇偶不同排列的刺激特征对反响时的影响； 数差大小排列的刺激特征对反响时的影响； 信息量对反响时的影响； “刺激对异同及时间间隔对反响时的影响。改变刺激量性质测量视觉的选择反响时、区分反响时、简单反响时，以及检测被试者的判断速度和准确性。本仪器采用单片机控制，设有主试与被试两个面板，分别见图2-7中a和b。主试面板图2-8由八个数码管显示器及功能控制键组成，可通过按键及指示灯选择 一组实验。通过按键可任意设定每组

7、实验的次数10255，实验过程中显示器随时显示每次实验的反响时间。每组实验完后，显示器自动显示每组的平均反响时间、错误次数，并可通过打印机打印出实验结果。打印机为选配件被试面板参见图2-7 b由7X 15个红、黄、绿三色光点阵组成的显示屏，它可翻 转折叠，便于仪器的保管及运输。仪器的右侧板上有可选配的微型打印机接口，可打印输出实验结果，侧板还装有被试回答用的微动开关接口，可接被试左、右答复手键。四、实验内容一：声光反响时测试本实验测试人在不同声、光条件下的反响时间和正确性。1 准备 使用实验装置BD-II-501型声光反响测定仪。 主试将两个反响键分别插入后面板上的“声和“光插座之中，令被试左

8、右手各 持一个按键，并记住左右手所持键的控制对象。 假设使用耳机，主试将耳机插头插入仪器的“耳机插座之中，令被试戴上耳机，主 试将前面板的左侧开关拨至“耳机端；假设不用耳机，可以不插，主试将前面板的左侧开关 拨至“喇叭端。 假设选用打印机，主试将打印机联线接到仪器前面板“打印接口上。 主试翻开电源开关，提示被试准备实验。2 人工呈现声光信号 假设主试按下前面板“声键并松开，经过2秒钟预备后，仪器发出强有力的短促的声音。同时计时器开始计时，反响次数显示加“1。当被试听到声响之后。选择“声反响键的手作出反响，即按下“声反响键，记时停止走时，此时前面板上显示出该次的时间。 假设按下“光反响键，反响错

9、误，计时器继续走时，同时发出错误警告声，可听到一个较弱 的长音，被试听到警告声，说明自己反响有错，立即改为按下“声反响键，此时记时器停止走时，计一次错误次数； 假设主试按下前面板“光键松开，经过 2 秒钟预备后，仪器后面板中央红色发光管 发出光信号，同进计时器开始走时，反响次数显示加“1。被试按下“光反响键，显示出该次的反响时间。假设反响错误，发出错误警告声，应立即改正，计一次错误次数； 经过一次声或光反响后，如果没有再按前面板的“声或“光键，实验会在同一 个刺激下继续进行。 主试如要改变刺激的类型， 在 2 秒钟的预备时间内， 主试必须再按下前 面板的“声或“光键； 如果说要求实验结束，在

10、2 秒钟的预备时间内，按下前面板“打印键，那么实验结 束。显示出光与声加和的累计反响时间、 总实验次数、平均反响时。假设选用打印机那么进行打 印输出，打印出实验数据。按下前面板“光键，显示自动恢复光的相应值。同样按下前面 板“声键，显示声的相应数据，松开“声键，显示恢复光与声加和值；3声光信号随机呈现 假设开始时主试同时按下前面板“声与“光键，那么测试进入呈现刺激状态。 “声 或“光的刺激完全自动随机呈现出来，主试不必再按“声与“光键。被试根据呈现刺 激内容，按照人工呈现第 1 或第 2步进行“声或“光的反响时测定。每次刺激呈现开始 前有 2 秒的预备时间； 在预备期间，按下前面板“打印键那么

11、实验结束，可以进行打印输出显示出累计反 应时间与平均反响时。方法同人工呈现的第 4 步；4复位 每次实验如需重新开始， 那么主试按前面板 “复位 健，显示窗全部清零， 回到开始状态。5打印由于最大储存实验数据， 声、光各 16 次，因此如实验次数超过 16 次，那么超出局部覆盖 掉开始局部，即只能打印出最后16 次值，但累计反响时间与平均反响时等仍为实际的全部次数值。如没有进行声或光的其中一项那么不打印声光加和的实验数据。五、实验内容二：复杂视觉刺激信息反响时测试选择 BD-II-511 型实验仪器，本仪器给出的刺激量性质分五大类共十七组反响时实验， 实验时可根据需要进行选择。1五大类十七组反

12、响时实验说明： 刺激概率数对视觉反响时的影响 根据刺激概率数不同分成四组实验 这个实验是用红、绿、黄三种色光分别作为刺激， 每次试验用一种色光刺激，实验次数 可按实验需要选定，实验次数设定后，仪器根据设定的组别，自动计算出该组实验中的红、 绿、黄三种色光应出现的次数。 如选定实验次数少，计算的各色光出现次数误差大按红、 绿、黄三种色光出现次数的不同比例共分为四组实验，即“概率1组别为 1、“概率 2组别为 2、“概率 3组别为 3、“概率 4组别为 4。实验时主试者按下主试面板上的 “概率 键选择对应的概率实验， 再根据需要选定实验 次数，向被试说明实验内容和要求，告诉被试“实验开始同时按下“

13、启动键。被试者看到刺激后可选用任意微动开关尽快做出答复。 每组试验完后， 仪器将自动反复显示本组实验中红、绿、黄三种色光的各自反响时。其中：标志显示器为 1 时：反响时为红色光平均反响时间，次数为红色光出现次数；标志显示器为 2 时：反响时为红色光平均反响时间，次数为绿色光出现次数；标志显示器为 3 时：反响时为红色光平均反响时间，次数为黄色光出现次数。 数和奇偶不同排列的刺激特征对反响时的影响根据数排列特征不同分成三组实验：“横和奇、偶：数横向整齐排列组别 1；“竖和奇、偶：竖横向整齐排列组别 2；“随机大小 ：数随机排列组别3。主试者按主试面板上的“数奇偶键，选择相应组别，实验次数可按需要

14、选定。实验用 红色光刺激，刺激在显示屏两侧4X4点阵区内显示。被试者判别显示的点之和是奇数还是偶数，用对应手持键答复。奇数时，按 “左键，偶数时按“右键。答复正确，显示屏 自动显示每一次正确判断的反响时间；答复错误， 蜂鸣声响提示， 自动记录错误次数。 实验 结束，仪器自动显示正确答复的平均选择反响时及错误答复次数，标志位无显示。 数差大小排列的刺激特征对反响时的影响根据数排列特征不同分三组实验。“横差大小 ：数横向整齐排列组别 1；“竖差大小 ：数竖向整齐排列组别 2；“随机大小 ：数随机排列组别 3。主试者按主试面板的“数大小键，选择相应组别，实验次数按需求选定。实验用红色 刺激，刺激在显

15、示屏两侧 4X 4点阵区内显示。被试者判别左边显示点数多还是右边显示多， 用对应手持键答复。如左侧多，按“左键；右侧多，按“右键。答复正确，显示器自动 显示每一次正确判断的反响时间； 答复错误， 蜂鸣声响提示， 自动记录错误次数。 实验结束， 仪器自动显示正确答复的平均选择反响时，及错误答复次数。标志位无显示。 信息量对反响时的影响根据刺激信息方式分三组实验。信息量 1：在显示屏中间随机显示红“大或绿“大正方形组别1信息量 2：在显示屏中间随机显示红“大 、红“小、绿“大、绿“小正方形组 别 2信息量 3：在显示屏左右两边随机显示红“大 、红“小、绿“大 、绿“小正方形 组别 3主试者按主试面

16、板的“信息量键，选择相应组别，实验次数可按需选定。实验测定的 是区分反响时， 刺激呈现后应作出区分反响的称为正刺激， 不作反响称之为负刺激。 只对正 刺激答复， 对负刺激不答复。 实验用红、 绿色光刺激， 被试者首先判别是 “正刺激 还是“负 刺激，如果是正刺激，被试者可选用左右任一反响手键答复，出现负刺激不答复，两秒钟 后负刺激自动消失。各组别的正负刺激如下：表2-6不同组别的正负刺激表、刺激性 组性质 别正刺激负刺激信息量1组别1呈现红大正方形呈现绿大正方形信息量2组别2呈现红大正方形 或绿小正方形呈现绿大正方形 或红小正方形信息量 3组别3左侧呈现红色大正方形， 右侧呈现绿色小正方形左侧

17、呈现绿色大正方形， 右侧呈现绿色小正方形左侧呈现绿色小正方形， 右侧呈现绿色大止方形左侧呈现红色小正方形， 右侧呈现红色大正方形答复正确，显示器自动显示每一次正确判断的反响时间，答错时蜂鸣器响，并自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示被试者成绩。标志显示器无显示，反响时显示为正确答复的平均反响时间，次数显示为错误答复的总次数。 “刺激对异同及时间间隔对反响时的影响本实验采用4对字母刺激“ AA、“Aa、“AB、“Ab，根据每对两个字母呈现时间的不 同可分四组实验：时距1两个字母同时呈现一一组别1 ；时距2:两个字母呈现时间间隔为0.5秒，第一个字母呈现 2秒后消失，隔0.5秒呈现第二个字母一

18、一组别 2；时距3:两字母呈现时间间隔为 1秒，第一个字母呈现 2秒后消失，隔1秒呈现第二个 字母一一组别3 ；时距4:两字母呈现时间间隔为 2秒，第一个字母呈现 2秒后消失，隔2秒呈现第二个 字母一一组别4。按主试面板“时距键，选择相应组别。实验次数按需求选定。实验用红色光刺激，刺 激在显示屏左右两侧呈现。被试者依据呈现内容，用反响手键答复。对“ AA “ Aa两对刺激应判为相同，回容许按“左微动开关。对“ AB “ Ab两对刺激应判为不同，回容许按“右微动开关。答复正确，显示器自动显示每一次正确判断；答复错误蜂鸣声响，并自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示正确答案的平均选择反响时间及错

19、误答复次数，标志位无显示。2.步骤 准备翻开电源开关，假设配有打印机，那么需先给打印机装纸加电。按“自检键，仪器进入自 检状态。实验课之前可用此功能检查仪器的好坏。 复位按“复位键，数码管显示为零。每换一组实验都必须“复位一次，以保证仪器工作 正常。 选择实验类型及组别根据测试需要按下主试面板“概率、“数奇偶、“数大小、“信息量 “时距等键中 的对应键，那么该键上的灯亮，“组别1灯亮，可再按该键选择需要的组别，使对应组别灯亮。 选择实验次数实验次数在10255之间任意设置，按“选次键，次数百位数码管闪，按“+键调百位数；再按“选次键，次数十位数码管闪，按“+键调十位数；再按“选次键，次数个位数

20、码管闪，按“+键调个位数。 按“启动键开始测试在按“启动键前，主试者必须向被试者说明测试的内容及要求；被试者必须面对显示 屏，左手握“左答复开关键，右手握“右答复键，做好答复准备。主试按下“启动键， 测试开始。被试者注视显示屏，按要求进行答复，在答复正确的前提下，答复越快越好。回 答正确，显示器自动显示每次答复的反响时间；答复错误，蜂鸣声响，记录一次错误次数。 实验结束蜂鸣长声响，显示该组实验结果。 打印测试结果每组实验完后，按“打印键，使标志显示器显示“1 或“ 2，再按“启动键，那么打印机自动打出测试结果。标志显示器是“1 ：打印每组实验正确答复的平均反响时间，实验次数，错误答复次数。标志

21、显示器是“ 2：除包括打印内容1夕卜，还打印实验中每次正确答复的反响时间。 打印清单中字母简称的表示含义见下表2-7。表2-7 打印清单中字母含义字母简称含义字母简称含义字母简称含义SHJFYSHI视觉CSHU实验次数HHJO横和奇偶GL概率JC错误答复次数SHHHJO数和奇偶JIOU奇偶PJFYSHI平均反响时SJJO随机奇偶DX数大小MCFYSHI每次反响时HCHDX横差大小XXL信息量HO红SHCHDX竖差大小SHJU时距LU绿SJDX随机大小HU黄 一组实验结束，换新的被试时，假设实验内容不变，主试只需要按下“启动键，测 试重新开始。假设更换实验内容，请按“复位键后，重新设定实验参数。

22、六、实验数据整理与分析1 实验数据表格表2-9刺激概率影响因素的视觉反响测试实验数据时间刺、/八激 数红绿黄设定次数平均反响 时间s出现 次数平均反响 时间s出现 次数平均反响 时间s出现 次数1234表2-10数和奇偶不同排列特征影响因素的视觉反响测试实验数据时项间目次 组对数、正确答复的 平均反响时 单位：s错误次数设定次数123数差大小排列特征影响因素的视觉反响测试实验数据和信息量影响因素的视觉反响测 试实验数据同表2-10表格形式。表2-11 “刺激对异同及时间间隔影响因素的视觉反响测试实验数据时项间目或、组别数、正确答复的 平均反响时 单位：s错误次数设定次数12342 实验数据分析

23、说明单纯声光刺激信号影响反响时的程度；由实验数据分析刺激概率对反响时的影响；分析数奇偶不同排列特征对反响时的影响；由实验数据分析数差大小排列特征对反响时的影响；由实验数据分析信息量对反响时的影响；由实验数据分析“刺激对异同及时间间隔对反响时的影响。七、考前须知1 实验内容二中的5类17组实验，尽可能多做，如时间不允许，要求每类至少选取一 组实验，并将实验结果填入表中。2.为了防止定势反响所造成的误差，被试者在实验时，刺激信号出现次序要有变化。实验三-2深度知觉测试、实验目的:深度知觉是关于物体远近距离或深度的知觉,又称距离知觉，是个体对不同物体的远近获得测试人的视觉在可对从事与深度知觉有学习测

24、定深度知觉差异的反映。通过测试可以了解双眼对距离或深度的视觉误差的最小阈限， 深度上的视敏锐程度， 也可以比拟双眼和单眼在区分深度中的差异。 关的人员如飞行员、驾驶员、精密加工等作业人员进行选拔与测试,掌握深度知觉测试仪的使用；验证双眼视差在深度知觉的能力， 的简易方法。、实验原理深度知觉是指人眼对物体三维空间远近距离的感知能力，许多心理学家认为， 我们最重要的视觉能力就是深度知觉，一个人如果没有深度知觉问题，不能判断物体离你的距离多远， 会撞上东西。视网膜是一个两维的平面，但人不仅能感知平面的物体，而且还能产生具有深 度的三维空间的知觉， 这主要是通过双眼视觉实现的。人们在观察物体时， 两只

25、眼睛所看到的东西并不完全一样，右眼多看到右边的东西，左眼多看到左边的东西，两种不完全相同的 视觉形象落到了双眼的视网膜的相同部位上，通过大脑的视觉信息加工，所看到的物体就有距离感、立体感。根据自己的经验和有关线索， 单凭一只眼睛观察物体也可以产生深度知觉。 用视觉来知觉深度，是以视觉和触摸觉在个体开展过程中形成的联系为根底的，通过大脑的整合活动作出深度和距离的判断，它是依靠多种感觉判断来完成的。深度知觉的准确性是对于深度线索的敏感程度的综合测定。人眼能够在上下左右二维光学映象的根底上看出物体的深度，主要是双眼视差和单元线索的作用。三、实验装置与测试仪器本实验测试仪器采用 EP503A深度知觉测试仪：1 测试仪外形如图 2-9所示，其结构示意图如图2-10所示:图2-9深度知觉测试仪图2-10深度知觉测试仪结构由电机驱动的可移动的竖棒称比拟刺激，可通过按键来操纵移动方向和速度。移动方向可逆：土 200mm移动范围：400mm；移动速度分快慢二档：快档50mm/s、慢档25mm/s。标准刺激可根据实验需要手动到一定位置，比拟刺激与标准刺激的横向距离为55mm移动比