信号检测论（有无法）

1、信号检测论（有无法）摘要 运用信号检测论的“有无法”检测被试辨别力、判断标准和面对不同先验概率下的反应偏向，通过做ROC曲线测出被试对信号和噪音的辨别能力,目的在于:1通过测定和比较不同频率声音的辨别力和判定标准，学习信号检测论-有无法。2考察不同先定概率下被试的辨别力和判定标准。3掌握信号检测论（有无法）的实验设计过程。检验了两名女性被试在呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，其辨别力和判定标准是否都受到影响。结果发现，随着先定概率的减小，两被试判断标准渐渐变得严格，被试的辨别能力大体上渐渐也在提高。关键词 信号检测论 有无法 ROC曲线 辨别力1 引言随着阈限理论和近代科学技术的发展，一种新

2、的心理物理法信号检测论诞生了。信号检测论是信息论的一个分支，研究的对象是信息传输系统中信号的接受部分。它最早用于通讯工程中，即借助于数学的形式描述“接受者”在某一观察时间将渗有噪音的信号从噪音中辨别出来。1950年，人们开始把信息量概念引用于雷达信号检测中来，提出一系列综合最佳雷达系统的新观念。其基本特点是理想接受机能从信号和噪音混合波形中提取最多的有用信号。从50年代起，人们在广泛运用现代数学工具基础上，建立了比较系统的信号检测理论。 信号检测论为什么能用于心理学？这是由于人的感官，中枢分析综合过程可看作一个信息处理系统，因此有可能应用信号检测论中的一些概念和方法对它进行分析。信号检测论还可

3、以从另一个侧面加深人们对感受系统的理解。通常把刺激变量看作是信号，把刺激中的随机物理变化或感知处理信息中的随机变化看作是噪音。这样，人作为一个接受者对刺激的辨别问题便可等效于一个在噪音中检测信号的问题。显然噪音的统计特性确定后，便可应用信号检测论处理心理学实验结果。于是，坦纳和斯韦茨等人最早在密西根大学的心理学研究中把信号检测论应用于人的感知过程，并取得了可喜的结果。 信号检测论的理论基础是统计决策。信号检测论本身就是一个以统计判定为根据的理论。它的基本原理是：根据某一观察到的事件，从两个可选择的方面选定一个，人们要想作这样的决策，必须有一个选择的标准。由于事物之间的区别并不那么明显，人在做决

4、定时往往不是对就是错，因此当刺激超过这一标准时被试就以有信号反应，当刺激达不到这一标准时被试就以无信号反应。在信号检测实验中，被试对有无信号出现的判断可以有四种结果：击中、虚报、漏报、正确否定。 信号检测论（Signal Detction Thery 简称SDT）又称信号侦察论。 是人们在对刺激做判断时，对不确定的情况做出某种决定的理论。传统心理物理学方法的阈限值的倒数表示感受性大小，阈限越小，感受性越高，但其结果往往是感受性和被试反应的主观因素的混合。 SDT最大的优点是它可以把操作者的感觉敏感性（辨别力）和他们的反应偏向分开。这一区分使它不仅为实验心理学研究提供了新的研究方法，而且为应用心

5、理学中的许多领域提供了更加有效的分析工具，它能使分析更加深入，结论更可靠。今天， SDT无论在理论上还是在实践应用上，都显示了它的优越性。SDT理论在很多研究领域已得到广泛应用，如在医学研究与临床诊断中的研究等。 作为一种新的心理物理方法，SDT对实验心理学领域产生了巨大影响。主要方面有：（1）在感知觉研究中的应用。如测量个体视知觉，听觉和皮肤知觉等方面的感受性；（2）在认知研究中，用于研究被试对不同特性刺激的编码和判断，以及判断的标准和准确性等，即对被试的信息加工过程进行分析；（3）个体反应倾向性的评价；（4）在内隐记忆、阈下知觉、意识等研究领域；（5）在工业心理学中可用于研究人们的警戒水平

6、，避免因误操作而产生的损失。 信号检测论的研究对象是信息传播系统中信号的接收问题。在心理学中，它是借助于数学的形式描述“接收者”在某一观察时间内将掺有噪音的信号从噪音中辨别出来。 本实验运用信号检测论的有无法，运用两个不同频率的重量刺激作为“信号”和“噪声”，随机呈现。根据被试的击中率和虚报率计算辨别力d和判定标准，并绘制操作者特性曲线，即ROC曲线。 为了保证实验结果的可靠性，信号与噪声之间的强度差异与被试的感觉辨别阈限要接近才能客观地测量出被试的感受性和判断时的反应倾向性。因此，实验前可以首先用传统心理物理法进行预备实验，测量被试的感受性水平，确定信号与噪声的强度。2 方法2.1 被试:

7、本实验的被试为华东师范大学心理系本科学生一名，20岁，女生。2.2材料：104克和112克的重量圆块各一个。2.3 程序:2.31 准备工作（1）把104克的重量作为信号刺激。112（2）主试按下三种不同的SN和N出现的先验概率安排实验顺序。 （1） （2） （3）P(SN) 20 50 80P(N) 80 50 20每种先验概率做100次其中先后50次。50次中信号和噪音出现的顺序按随机原则排列。2.3.2 正式实验：（1）在每次50次实验开始前，先让被试熟悉一下信号和噪音的区别，并告诉被试在这50次中信号出现的概率。（2）主试安排好的顺序呈现刺激，哪一次呈现信号，哪一次呈现噪音，务必清楚。

8、两次呈现刺激的时间间隔至少三秒。（3）被试右手深入心理实验台被试侧中部操作箱，套袖式测试口，用拇指和食指拿住圆柱体慢慢上举，使它离开测试面约2厘米，2秒后放下。要求背时每次提举重量时，提的高低，快慢要前后一致，提举后，若判断为信号就回答“信号”，主试在记录表上相应的（）内记下“+”。若判断为噪音就回答为“噪音”，主试就记下“号，每做完50次休息5分钟。接上述方法继续，直到测完300次为止。（4）换被试重做上述试验3 结果先验概率P=0.2d=1.099=1.19825反应刺激SNNSN13(击中)7（漏报）N19（虚惊）61（正确否定）d=1.637=0.7501 反应刺激SNNSN42(击中

9、)8（漏报）N13（虚惊）37（正确否定 先验概率P=0.5 反应刺激SNNSN74(击中)6（漏报）N8（虚惊）12（正确否定 先验概率P=0.8 d=1.6765=0.3755ROC曲线为：4 讨论本实验从表可以看出随着噪音与信号的呈现比率（即先验概率）的变化，被试的判断标准也会发生相应的改变，而辨别力d比较稳定不受先验概率的影响，但是结果不符合理论上应为随着先验概率增大，判断标准减小。说明本组实验不够严谨，实验过程误差控制没做好，没有有效验正经典实验。当先验概率低时，被试不轻易回答有信号，表明被试有了高的判断标准。当先验概率高时，被试容易回答有信号，表明被试有了低的判断标准。但在几轮实验

10、中辨别力d比较稳定，这说明判断标准的变化是由被试不同预期产生的，与信号本身无关。如果在实验中加入奖惩措则影响被试动机水平，而影响判断标准。本实验中判断标准，说明被试执行较严松的判断标准。得到的ROC曲线离对角线（辨别力d=0）较远，说明被试的感受性高。每一个人的感受性是不同的，不会影响判断标准。但是由于实验数据的不准确所以没有的到标准的ROC曲线。这次实验是用有无法作为信号检测论的研究方法，被试只用判断是否感受到信号不用判断信号的强弱大小。若要知道对信号的确信程度可用评价法。在呈现刺激前,主试要先告诉被试者N和SN各自出现的概率。这个概率称为先定概率(或先验概率)。从上表可以看出先定概率不影响

11、重量辨别感受性，影响判断标准。辨别的感受性即感觉敏感性。在一定时间内（我们的实验所用的时间较短），被试对刺激的敏感性即被试对同一刺激的反应基本保持一致，辨别的感受性是不会发生很大变化的，其不受情绪、期望、动机等变数的影响。在被试的反应中，当先定概率较小时，被试的判断标准就高，其就会倾向于少说信号。当先定概率较大时，被试的判断标准就降低，其就会倾向于多说信号。然而先定概率越大，判定标准就越松；先定概率越小，判定标准就越严格，这就影响到了被试的反应，即被试在决定某一个感觉是由信号或噪音引起时，是根据自己的主观标准来判断的，这个判定标准受SN呈现的先定概率和对反应的奖惩办法两个因素的影响而发生变化。

12、事实上影响被试者的判定标准也的确是由先定概率和奖惩办法这两个因素共同决定的。5 结论通过实验准确测出了被试在不同先验概率下对重量差别的感受性d和反应标准，数据可见相关表格。实验数据显示，SN的先验概率对被试的判断标准确实存在影响，在本实验中，在d相对不变的情况下，被试的判断标准随着SN的先验概率的增大而降低，与前人的实验结果相符。6 参考文献杨治良实验心理学杭州：浙江教育出版社，1998，2272497 附录P(SN)0.50.20.80.80.20.5SNNSNNSNNSNNSNNSNN1+-2+-3+-+-4+-+5+-+-+6+-+-7+-+-8-+-+9-+-+10+-+-11+-+-12+-+-+13-+-14+-+-+15-+-16+-+-17+-+1