word合并文档排版不变:信号检测论的实验报告

信号检测论（有无法）检测大学生辨别力和判断标准

钱志君（成员：周梦清，张静，顾国芳）

（黄海学院 099班 09413913）

摘要 运用信号监测论的“有无法”检测大学生辨别力、判断标准和面对不同先定概率下的反映偏向，比较两被试的对信号和噪音的辨别能力

关键词：信号检测论 辨别力 标准判断 

1 引言

   信号检测论最初是信息论在通讯工程中的应用成果，专门处理噪音背景下对信号进行有效分离的问题，其过程本质上是一种统计决策程序。在信号检测论引入心理学研究领域后，一些原先的基本概念、思想和假设被移植到心理物理学情境中来。

    人类的感知系统好比是一个信号觉察器，各感官都可看作是一个信息处理系统。我们把各种刺激看作是信号，把刺激的随机物理变化和感官信息处理中的随机变化看作是噪音。

    这普遍存在于各个实验之中，各感官对信号的分辨问题与电子侦察系统对信号的分辨非常相似。

    传统的心理物理学方法所测定的阈限，实际上包含着两方面的内容：一是对刺激的感受性或者叫做辨别刺激的能力，一是被试判定刺激是否出现的标准。

    尽管在使用这些传统的心理物理学方法时，曾考虑到被试的态度、偏好、倾向和所采用的标准对测量阈限所产生的影响，并且采取了一些措施来消除这些影响。

    例如在极限法中，采用渐增系列、渐减系列呈现刺激，用以平衡习惯误差和期望误差。

    又如用AB法平衡练习误差和疲劳误差；用指导语规定被试的反应标准，并使之保持前后一致；有时对被试事先加以训练，使其在实验中的反应保持稳定等等。但这一系列的措施，只能是使影响阈限的估计因素保持恒定，并不能测出被试的反应标准，也不能把反应标准和辨别力分开。

    例如，恒定刺激法的三类反应。由于反应的偏好和自信程度不同，所测得的阈限往往差别很大。

    因此，把感受性和判断标准加以区分，是心理物理实验中早待解决的问题。

2 信号检测论的统计学原理

    心理学上的信号检测实验一般是在信号和背景不易分清的条件下进行的。

     对信号检测起干扰作用的背景叫噪音，这“噪音”不仅是指纯音信号出现时其他的噪音而言的；在视觉实验中，伴随着亮点信号出现时的照度均匀的背景也叫做“噪音”。

     总之，对信号起着干扰作用的因素都可当作“噪音”。一般的心理物理的辨别实验，其中包含着刺激A和刺激B。在这种情况下，可将其中一个刺激作为噪音，另一个作为信号。

     主试呈现的刺激，有时只呈现“噪音”刺激（以N表示）；有时在信号刺激加噪音刺激同时呈现（以SN表示），让被试对信号刺激做出反应。

     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）。同时对被试者说明判定结果的奖惩办法。因为先定概率和奖惩办法都将影响被试者的判定标准，每次实验呈现的是N还是SN是随机安排的。主试在呈现刺激之前（约2秒前）要先给被试者一个预备信号。 

      在信号检测实验中，被试者对有无信号出现的判定，可以有四种结果： 

2.1.击中 当信号出现时（SN），被试报告为“有”，这称为击中，以Y/SN表示。我们把这个判定的概率称为击中的条件概率，以P（H）或P（Y/SN）表示。

2.2.虚惊 当只有噪音出现时（N），被试报告“有”，这称为虚惊（或误报），以Y/N表示。我们把这个判定的概率称为虚惊条件概率，以P（FA）或P（Y/N）表示。

2.3漏报 当有信号出现时，被试报告为“无”，这称为漏报（或失察）（miss），以n/SN表示。把这种判定概率称为漏报条件概率，以P（M）或P（n/SN）表示。

2.4.正确否定 当无信号而只有噪音出现时，被试报告为“无”，称为正确否定（correct rejection）或正确（correct），以n/N表示。我们把这个判定的条件概率称为正确否定的条件概率，以P（CR）或P（n/N）来表示。

   这样，噪音背景下的信号检测实验，在每种刺激状态下都存在二种反应可能，其组合就构成一个两择一判决矩阵，其中H和CR是正确反应，M和FA是错误反应。如果用概率表示，则有:

P（H）＋P（M）=1

P（FA）＋P（CR）=1

    从式中可见，其他两个条件概率是这两个条件概率的补数，即知道其中一个数，就可求出互补的另一个数：

P（H）=1-P（M）

P（FA）=1-P（CR）

3、实验方法 

3.1 被试 全班同学，4人一组。 

3.2 实验仪器与实验材料 

    JGW--B心理实验台操作箱，100克，104克，108克和112克的重量个一个

3.3 实验程序

   准备工作：

   （1）.把104G，108G，112G的重量分别和100G的重量比较10次，选出一个在10次比较中7次或8次觉得比100G重的重量为信号刺激。100G重量为噪音。

     （2）.主试按以下3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      80

P(N)   80        50      20

每种先定概率做100次其中先后各50次。

50次中50次中信号和噪音出现的顺序按随机原则安排。并如下表：

50

20

80

80

50

20

SN

N

SN

N

SN

N

SN

N

SN

N

SN

N

1

2

3

...

50

正式实验：

   （1）.在每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次中信号出现的频率。

   （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，务必搞清楚。两次呈现刺激的时间间隔至少3秒。

   （3）.被试右手伸入心理实验台的操作箱，套袖试验试口，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秒后就放下。要求被试每次提举重量时，提的高低，快慢要一致，提举后，若判断为信号就回答“信号”，主试在记录表上相应位置记下“+”，若判断为噪音就回答“噪音”，主试就记下“-”，每做完50次休息5分钟。

    （4）.按上述方法继续，直到测完300次。

    （5）.换被试重做上述实验。

4.实验结果：

4.1通过准备实验，我们选取108G作为信号刺激。

4.2根据300次试验结果，按先验概率不同，列出三个2×2方阵，并计算出相应的“击中”的条件概率P（H）和虚报的条件概率P(FA)，如下表所示：

20

50

80

P(H)

0.65

P(M)

0.35

P(H)

0.84

P(M)

0.16

P(H)

0.93

P(M)

0.075

P(FA)

0.24

P(CR)

076

P(FA)

0.26

P(CR)

0.74

P(FA)

0.4

P（CR)

0.6

4.3把各对P（H）和P(FA)相应的Z值和O值查出来，并计算d′和β，列表如下：

其中：

     d′=ZSN-ZN=Z击中-Z虚惊

    β=O击中/O虚惊

P(CN)

20

50

80

P

Z

O

P

Z

O

P

Z

O

Y/SN

0.65

0.385

0.3705

0.84

O.994

O.2434

0.925

1.4235

0.1451

Y/N

0.2375

-0.714

0.3092

0.26

-0.643

0.3245

0.4

-0.253

0.3864

d′

1.099

1.637

1.6765

β

1.19825

0.7501

0.3755

5讨论

5.1从d′看被试重量差别的感受性较低，都在1左右，相对稳定，这与实验的实际情况相符，因为实验本身固定了信号与刺激。

5.2从β值可以看出，被试的反应标准偏低，并随着先验概率的增大而降低。这可以从主客观两个方面分析，

    客观方面：被试所做实验的信号刺激是108G，噪音是100G，两个刺激本来就比较接近，被试难于判断而放宽反应标准；另一方面，本次实验总共进行300次，被试可能感到枯燥而放宽反应标准。

     主观方面：与被试本身对实验的态度有关，被试可能感到烦了而放松标准；也可能是由于，随着先验概率的增加，被试越来越倾向于回答“信号”，使得击中率和虚惊率都有所增加，其结果是使得β值降低，从而显示反应标准越来越不严了。

6 结论

6.1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（β），数据可见相关表格。

6.2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。

6.3通过求出不同先验概率下的d′和β，成功绘制出被试重量差别的ROC曲线。

6.4总的来说，本次实验虽存在一些误差，但通过实验学会了信号检测法实验中的有无法，学会了绘制ROC曲线，基本达到了实验目的。

7参考文献

   [1].杨治良主编.实验心理学.甘肃人民出版社，1988，122-127，146-148

   [2].杨博民主编.实验心理纲要.北京大学出版社，1989，51-54

[3].赫葆源等主编.实验心理学.北京大学出版社，1983，131-136