第四章 心理物理法

第四章心理物理法第一页，共七十四页，2022年，8月28日一、心理物理学的含义（一）心理物理学是一门精密的关于身体和心理之间函数依附关系的理论。（二）心理物理法，是指用来研究心理量与物理量之间对应关系的研究方法。心理物理法所处理的问题主要分为两大类：一类是感觉阈限的测量，另一类是阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。

应用价值：如光学物理学中对光谱辐射和视觉的相对可见度的测量（光能量——可见度），照明工程中，采光标准的制定（照度——情绪），电声学研究中听觉刺激强度单位的标定（强度——响度），色度学中色度标度，即色度最小可觉梯度的建立（颜色刺激——色觉），食品工业中品尝师的培养（食品——味觉），航空领域不同信号的闪光频率可觉差的测量（闪光频率差异——心理可觉差）在日常生活中很多问题也需要用心理物理学的方法解决。如对限制食盐摄入的病人的食品中，含盐量的配制；课桌桌面照度的设定等。第二页，共七十四页，2022年，8月28日二、感觉阈限的测量（一）阈限及其操作定义阈限可以分为两类：绝对阈限和差别阈限绝对阈限是指刚刚能引起感觉的刺激量；差别阈限是指刚刚能引起差别感觉的刺激间的最小差别。然而根据上述两个定义，我们无法对它们进行测量。为了便于测量，必须给抽象的定义下操作定义。绝对阈限的操作定义：有50%的实验次数能引起积极反应的刺激值。差别阈限的操作定义：有50%的实验次数能引起差别感觉的那个刺激强度差。第三页，共七十四页，2022年，8月28日（二）阈限测定实验的基本要求1.选好刺激系列和反应系列。刺激系列是指一系列强度不同的同类刺激。刺激系列的范围要包括被试总是无法感觉到刺激和被试一直能感觉到的刺激。2.要尽量简化被试对刺激所作的反应。常用的反应有：“有、无”；“大于，小于，等于”；“两倍，一半”等。3.测定的次数要多。由于阈限值不是一个突然的分界点，而是一个逐渐的过度区，因此需要多次反复测量。一般都需要上百次。第四页，共七十四页，2022年，8月28日（三）测定阈限的三种传统方法费希纳提出的测量阈限的三种传统方法：最小变化法、恒定刺激法和平均误差法。最小变化法又叫极限法、系列探查法、最小可觉差法。是一种将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等的小步阶梯变化，寻求从一类反应到另一类反应的瞬时转换点或阈限的位置的方法。这是测量阈限的传统方法。第五页，共七十四页，2022年，8月28日1、用最小变化法测定绝对阈限（1）自变量（注意：域限测定中的实验和前述实验不同）自变量为刺激系列和呈现方式。刺激系列包括15-20个具体的刺激值，即检查点。呈现方式包括渐增系列和渐减系列，为了控制顺序效应，二者以ABBA的顺序交替呈现。渐增系列从阈下刺激开始，渐减系列从阈上刺激开始。两种系列的实验次数分别至少需要50次。（2）反应变量被试的内省报告，具体反应为“有”和“无”，主试分别用“+”和“-”记录被试的反应。递增系列在第一次报告“有”时停止，递减系列在第一次报告“无”时停止。第六页，共七十四页，2022年，8月28日（3）阈限的确定

在一个刺激系列中，被试报告“有”和“无”时，相应的两个刺激强度的中点，就是这个系列的阈限值。在每个系列的阈限值的基础上，计算出递增系列与递减系列的两个平均值，这两个平均值的平均数就是一种感觉的绝对阈限值。（4）误差及控制最小变化法实验中包含两对四种误差，具体内容见下表。误差的类型误差的含义判断方法控制方法期望误差递增系列提前报告有用t检验比较两个序列切实掌握实验递减系列提前报告无的平均阈限值，若差异显著，标准；采用 则存在这两种误差，若ABBA法；对习惯误差递增系列坚持报告无M增<M减，则存在期望误差，两个系列的起递减系列坚持报告有若M增>M减，则存在习惯误差点做随机变化练习误差经重复产生学习效果用t检验比较前后两部分结果，同上导致反应敏感性提高若差异显著，说明存在这两种疲劳误差因疲倦厌烦情绪导致误差，若M前>M后，则存在练习反应变慢敏感性降低误差，若M前<M后，则存在疲劳误差第七页，共七十四页，2022年，8月28日2、用最小变化法测差别阈限（1）自变量（实验刺激）每次试验都包含两个刺激：标准刺激和比较刺激；比较刺激也有渐增系列和渐减系列；标准刺激与比较刺激可以同时呈现也可以继时呈现。（2）反应变量有关差别感觉的内省报告。有三种反应结果：比较刺激>标准刺激，记录为“+”；比较刺激<标准刺激，记录为“-”；比较刺激=标准刺激，记录为“=”。第八页，共七十四页，2022年，8月28日（3）差别感觉的确定差别上限（Lu）的确定：渐增系列中从第一次（最后一次）非“正”到“正”的之间的中点，和渐减系列中从最后一次“正”到非“正”之间的中点。？P96、100

差别下限（Ll）的确定：渐增系列中从最后一次“负”到第一次非“负”之间的中点；和渐减系列中从第一次非“负”到“负”之间的中点。不肯定间距（Iu）的计算：上限与下限之间的距离，Iu=Lu-Ll

主观相等点（PSE）的确定：就是不肯定间距的中点。PSE与标准刺激之间的差别为常误（CE）。差别阈限（DL）的计算：不肯定间距的一半或上差别阈限（Lu-St）与下差别阈限（St-Ll）之和的一半，就是差别阈限。DL=（Lu-Ll）/2。（4）误差及控制

主要有四种误差：期望误差、习惯误差、时间误差、空间误差。时间误差，在相继呈现的实验中存在；空间误差，在同时呈现的实验中存在。可采用ABBA对相继呈现中的前后顺序和同时呈现中的左右顺序进行控制第九页，共七十四页，2022年，8月28日恒定刺激法1、恒定刺激法的基本程序又叫正误法或次数法，是一种通过对数目有限的刺激进行多次实验，根据被试反应的次数分布求解阈限的方法。是心理物理学中最准确、应用最广的方法。该法的具体做法为：

（1）通过预备实验，选取5-7个刺激。所选的最大刺激强度应是每次呈现均有不低于95%的可能性被觉察到；所选的最小刺激强度应是每次呈现均只有不超过5%的可能性被觉察到。在实验过程中，这些刺激值保持固定不变。（2）安排好向被试随机呈现刺激的顺序。通过这种随机呈现方式，能有效地控制期望误差和习惯误差。（3）向被试多次呈现刺激，每个刺激呈现的次数不少于10次，一般为50-200次。在同一个实验中，各刺激呈现的次数要相等。（4）记录被试对每个刺激每次呈现的反应结果（“有、无”或“大、小”），计算出每个刺激引起积极特定反应的次数和百分比。最后，根据次数分布图求出阈限值。第十页，共七十四页，2022年，8月28日2、用恒定刺激法测定绝对阈限（1）自变量：刺激强度，由从感觉到和不被感觉到这一中间地带选出的5-7个等距的刺激组成。（2）反应变量：被试的口头报告，“有”或“无”，主试分别记录为“+”和“-”。（3）绝对阈限的确定：采用直线内插法求解。具体做法为：以刺激强度为横坐标，以正确判断百分率为纵坐标，画出次数分布曲线；再从纵轴的50%处画出与横轴的平行线与曲线交于一点，该点的横坐标值就是所求的阈限值。（4）应用举例：以两点阈的测定为例，采用的固定刺激有5个，分别为8、9、10、11、12毫米。每个刺激呈现200次，被试共接受1000次试验。主试根据被试反应可记录到如下的数据：刺激强度89101112

报告次数（有感觉）21058132186

报告百分数1%5%29%66%93%第十一页，共七十四页，2022年，8月28日3、用恒定刺激法测差别阈限自变量：包含标准刺激与比较刺激两类刺激。两类刺激应满足如下要求：（1）标准刺激是能被感觉到的某一个刺激强度，每次都要呈现；（2）比较刺激是在标准刺激上下一段距离内5-7个刺激点，实验过程中随机呈现；（3）每个比较刺激要至少与标准刺激比较100次。（4）用ABBA法控制两类刺激前后呈现顺序不同导致的误差，如50次标准刺激在前，另50次比较刺激在前。因变量：被试的口头报告。有两种报告方式：三类反应和二类反应。三类反应包括“大于”、“小于”和“等于”。二类反应只包括“大于”和“小于”。两种方式各有利弊。前者受心理偏向的影响；后者不够准确。差别阈限的计算：只介绍三类反应实验的计算方法。具体求法为：（1）用直线内插法根据“大于”反应曲线，求出50%被判断为“大于”的刺激值，该值就是差别上限Lu；（2）用直线内插法根据“小于”反应曲线，求出50%被判断为“小于”的刺激值，该值就是差别下限Ll；（3）根据上限和下限，求出差别阈限DL，DL=（Lu-Ll）/2。第十二页，共七十四页，2022年，8月28日平均差误法1、含义又叫调整法、再造法和均等法。其基本方法为：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。被判断为与标准刺激相等的比较刺激值的变化范围就是不肯定间距。根据不肯定间距与主观相等点，就可以求出阈限。2、用平均差误法测定绝对阈限（1）自变量：以“零”为标准刺激，调节比较刺激的大小。（2）反应变量：被判断为与标准刺激相等的比较刺激值，即被试刚刚调到感觉不到时的比较刺激值。（3）绝对阈限的确定：各次测定数值的平均数即为绝对阈限。第十三页，共七十四页，2022年，8月28日3、用平均差误法测定差别阈限自变量：呈现一个标准刺激，要求被试调节比较刺激的大小，使其与标准刺激相等。比较刺激是一连续变量。反应变量：被判断为与标准刺激相等的比较刺激值。差别阈限的确定：该法所测定的差别阈限值只是估计值，而且不符合阈限的操作定义。具体求法为：（1）把每次的调整结果（X）与主观相等点（PSE或M）的差的绝对值加以平均，将所求的平均数作为差别阈限的估计值。AEM=∑|X-PSE|/N。（2）把每次的调整结果（X）与标准刺激（St）的差的绝对值加以平均，将所求的平均数作为差别阈限的估计值。AESt=∑|X-St|/N。第十四页，共七十四页，2022年，8月28日误差及控制在平均差误法实验中，主要可能存在三种误差：动作误差、时间误差和空间误差。动作误差，是指因被试所采用的动作方式不同而产生的误差。如由小到大调节与由大到小调节所使用的动作不同。时间误差，是指在标准刺激与比较刺激相继呈现的实验中，因标准刺激相对比较刺激在前与在后的不同而产生的误差。空间误差，是指在标准刺激与比较刺激同时呈现的实验中，因标准刺激相对比较刺激在空间位置上的不同而产生的误差。如在左与在右的不同。误差控制的方法：（1）多层次的ABBA法；（2）动作规范化。

多层次ABBA法的控制形式比较刺激系列呈现顺序递增递减递减递增标准刺激呈现位置左右右左右左左右相继呈现的先后顺序前后后前前后后前第十五页，共七十四页，2022年，8月28日三种传统的心理物理法的比较

优点缺点最①符合两种阈限的操作定义①易产生期望误差和习惯误差小②可以系统探察感觉转折点②实验的效率低，有效数据少变③刺激系列可等距变化③对于有后作用的刺激和容易适应

化④可用于多种感觉阈限的测定的感觉，不宜使用法

恒

①刺激数目少，省时，效率高①三类反应实验易受态度影响定②适用于不易随意改变刺激②二类反应实验将不确定感觉刺强度的实验界定为“+”或“-”，结果准确性差激③刺激随机呈现，有效控制了法期望误差与习惯误差平

均①可以激发被试参与实验的兴趣①易产生动作、时间、空间误差差减小疲劳误差，提高实验效度②测定结果为估计值，精确性差误②实验效率高，能较快得到结果③不适用于非连续变化刺激法第十六页，共七十四页，2022年，8月28日三、阈上感觉的测量（一）顺序量表的建立含义与特点主要方法操作举例第十七页，共七十四页，2022年，8月28日（二）等距量表的建立含义与特点主要方法操作举例（三）比例量表的建立含义与特点主要方法操作举例第十八页，共七十四页，2022年，8月28日一、韦伯定律1.韦伯定律的含义

1846年，韦伯系统阐明了差别阈限和标准刺激之间的关系。他指出差别阈限和标准刺激成正比，并且差别阈限和标准刺激的比例是个常数。可用如下公式表示：ΔI/I=k

。ΔI表示差别阈限，I表示标准刺激强度，k是小于1的常数，也叫做韦伯分数，可以表示一种感觉差别感受性的强弱。

2.适用条件只适用于中等强度的刺激。当标准刺激接近绝对阈限时，韦伯分数有较大的增加。第十九页，共七十四页，2022年，8月28日3.韦伯定律的意义（1）是有关心理量与物理量之间函数关系的第一个定律，具有深远的影响。（2）提供了一个比较辨别能力的重要指标，使个体之间及感觉道之间感受性的比较成为可能。常见感觉的韦伯分数如下：音高：1/333；重压觉：1/77；举重1/52；响度：1/11；咸味：1/5。（3）在社会科学中有深刻引申意义。如在生活满意度，消费心理，个人追求与欲望方面都蕴涵着韦伯定律的道理。第二十页，共七十四页，2022年，8月28日二、对数定律（费希纳定律，或Fechner定律）

1．理论前提：对数定律是在韦伯定律的基础上提出的。针对差别阈限，最小可觉差（jna），费希纳提出了两个前提假设：（1）韦伯定律是有效的；（2）所有的jna在主观上相等。在此基础上得出如下推论：刺激强度按固定比例增加时，感觉强度按相等的量增加。

2．研究方法：以最小可觉差为测量单位，通过差别阈限法制作等距量表，在一系列实验数据的基础上，提出了对数定律。

3．公式：S=clogI，S代表感觉量，I代表刺激量，c是常数。第二十一页，共七十四页，2022年，8月28日

4．含义：心理量是刺激量的对数函数，也就是当刺激强度以几何级数增加时，感觉的强度以算术级数增加。

5．批评：（1）W.James指出，每个感觉都是完整的，不能分析成部分，如猩红≠粉色+许多粉色；（2）作为其理论基础的韦伯定律不普遍适用；*（3）有人对最小感觉差的主观感受量是否相等提出质疑；*（4）Stevens指出，其制作量表的间接法不可取。因为通过把离中趋势或辨别的离差转换成测量的单位，制作一个和心理量成比例的量表是不可能的。第二十二页，共七十四页，2022年，8月28日三、幂定律（史蒂文斯定律，或Stevens定律）

1．理论前提：史蒂文斯指出，如果两个刺激表现出一定的比值，则在数值估计实验中，被试分配给它们的数字也会有一个恒定的比值。即如果两个刺激的比值不变，由它们引起的感觉比值也不变。（感觉的直接测量）

2．测量方法：数量估计法和数量生产法第二十三页，共七十四页，2022年，8月28日

3．公式：S=bIa，S代表心理量，I代表物理量，a、b为常数。

4．含义：心理量是物理量的幂函数，即心理量和物理量都按几何级数增长。当a＞1时，呈正加速曲线；当a＜1时，呈负加速曲线；当a=1时，是直线。

第二十四页，共七十四页，2022年，8月28日四、对数定律与幂定律的关系1．Togerson认为，心理量与物理量的关系遵循哪个定律，不能在实验的基础上解决，而是一个在实验中进行选择的问题。他发现，被试依比例判断还是依等差判断由主试的指导语决定。以比例判断则符合幂函数，以等差判断则产生对数函数。

2．Ekman在假定对数定律是普遍正确的前提下，指出幂定律可能是对数定律的一个特例。第二十五页，共七十四页，2022年，8月28日第三节感觉的直接测量

一、感觉的直接测量法

(一)数量估计法：要求被是参照某个刺激所对应的数值，直接由数字估计有其他强度刺激产生的感觉量值。史蒂文斯定律的产生。

数量估计法的形式：1）赋予标准值估计法；2）随机呈现刺激估计法

（二）数量生产：是数量估计法的反向程序。给被是一个用数字表示的感觉量值，要求他们调整刺激产生相应的感觉量。作用：可以回归效应造成的系统误差。第二十六页，共七十四页，2022年，8月28日感觉的直接测量技术，以及由此归纳出的幂定律，被认为是现代心理物理学的标志。二、感觉直接测量的情境效应

1、实验中其他刺激的影响：与其他刺激的比较影响数量估计值。原因：被试的反应偏差；或被试的感觉量本身。

2、刺激序列效应：在同一实验阶段内，被是对某一刺激导致感觉的数量估计，往往受到在此之前所进行的其他估计的影响。

3、刺激全距影响第二十七页，共七十四页，2022年，8月28日三、直接数量估计法的应用

1、情绪研究中的应用生活事件量表(1967):利用直接数量估计法，要求被试评定43种生活事件的影响强度，以及从事件中恢复所需时间长短；

2、社会舆论的测定通过直接数量估计法，社会舆论问题能够和实验室中的纯音响度一样，被量化描述并形成理论上等壁的量表。第二十八页，共七十四页，2022年，8月28日第四节信号检测论问题：运用传统心理物理法测定阈限时，非感觉的因素对阈限的影响很大，如最小变化法中的期望和习惯误差；恒定刺激法测差别阈限时的自信心、态度——如何把反应倾向从阈限测定中分离出来？检测器对光电传感器输出信号的判断：噪音，信号，反应标准，虚报，漏报；击中概率会随反应标准而变化，但电子侦察系统的辨别能力不变。第二十九页，共七十四页，2022年，8月28日

一、信号检测论概述（一）由来

最早用于通讯工程，如雷达、声纳等电子侦察系统中。通过该技术，可以借助数学的形式描述侦察员在某一时间将掺有噪音的信号从背景中辨别出来的情况。该法后来又在多种领域得到了广泛的应用，包括：地震学、天文学、生物物理学、气象学、心理学等。

第三十页，共七十四页，2022年，8月28日信号检测论最早于1954年由密西根大学的特纳和斯韦茨（Tanner&Swets）用于心理学研究。其理由是：人的感知系统可以看作一个信息处理系统；可以把感觉刺激看作是信号，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。因此，人对刺激的辨别问题可等效于一个在噪音中检测信号的问题。（二）含义：

在心理学中，信号检测论是一种既能测量被试的反应倾向，又能测量被试的辨别能力的现代心理物理法。信号检测的实质是有意识地利用信号和噪音的统计特性尽可能地抑制噪音，从而提取信号。第三十一页，共七十四页，2022年，8月28日（三）优点：由于信号检测论能把感受性或心理辨别力的测量和被试的动机、态度等主观因素引起的反应偏向区分开，它能解决很多传统心理学方法不能解决的问题。第三十二页，共七十四页，2022年，8月28日例如：1、精神分裂症患者大小恒常性的研究在排除反应偏向后，比正常人低得多；2、指导语对感觉阈限影响的实质的研究（Clark）研究发现，阈限的变化由判断标准的变化造成。对于特定被试的诊断有重要意义。第三十三页，共七十四页，2022年，8月28日精神分裂症患者16名；32Hz信号，42Hz噪音；1600次；指导语1：“见到闪光就报告”

——促进性指导语指导语2：“确实有把握见到闪光再报告”

——抑制性指导语恒定刺激法结果：促进条件36Hz；抑制条件33.3Hz信号检测论结果：辨别能力相同，判断标准不同促进条件d’1.2β1.3抑制条件d’1.2β2.1第三十四页，共七十四页，2022年，8月28日（四）适用条件：

1.一般用于信号引起的感觉和干扰信号检测的噪音所引起的感觉不易分清的研究;

2.主观倾向对实验结果影响较强的研究中。第三十五页，共七十四页，2022年，8月28日二、信号检测论的数学基础

（一）信号检测论的数学基础是统计决策理论其基本原则是根据某一观察到的事件，从两个可供选择的假说中选定一个。而要做这样的选择，事先必须有一个选择的标准。这种标准就是通过统计概率来确定的。

第三十六页，共七十四页，2022年，8月28日（二）色子游戏假设有三个色子，其中两个是正常的，六面分别是1、2、3、4、5、6。第三个色子则不同，其中三个面是“3”，另三个面是“0”。三个色子抛完一次后，只告诉三个色子的总点数，要求根据总点数的数值判断第三个色子出现的是“3”还是“0”。猜对给予奖励，猜错则予以惩罚。第三十七页，共七十四页，2022年，8月28日总点数T23456789101112131415

“0”的次数12345654321000

“3”的次数00012345654321

“0”的概率f(0)1001001008071675644332920000

“3”的概率f(3)0002029334456677180100100100

从上表可以看出当总点数T<“9”时，出现“0”的概率大于出现“3”的概率，即f(0)/f(3)>1；当总点数T≥

“9”时，出现“3”的概率大于出现“0”的概率，即f(0)/f(3)<1。可见，两种概率的比例可以作为制定策略的根据，这个比例叫做似然比。（最优决策原则最优决策标准）

信号检测论就是通过信号和噪音的两个概率分布来求被试的反应偏向和辨别能力的。第三十八页，共七十四页，2022年，8月28日68.26%的数据位于M-SD和M+SD之间。95%的数据位于M-1.96SD和M+1.96SD之间。99%的数据位于M-2.58SD和M+2.58SD之间。第三十九页，共七十四页，2022年，8月28日N分布和SN分布的横轴和纵轴分别代表什么？

——横轴代表由刺激（N或N+SN）强度引发的感觉印象的强度；纵轴代表感觉印象的频率，即特定感觉印象出现的次数。第四十页，共七十四页，2022年，8月28日三、信号检测实验的术语1.信号：呈现在噪音背景上的刺激（SN）。2.噪音：一切对信号起干扰作用的因素都可当作“噪音”（N）。3.先定（先验）概率：是指在呈现刺激前，主试事先告诉被试的SN和N各自出现的概率。

SN击中漏报

N虚报正确否定反应刺激yn两择一判决矩阵第四十一页，共七十四页，2022年，8月28日4.对有无信号出现判定的四种结果：

信号是否出现被试报告情况判定概率及表示方法击中有（SN）有（y）击中条件概率，P（y/SN）虚报无（N）有（y）虚报条件概率，P（y/N）漏报有（SN）无（n）漏报条件概率，P（n/SN）正确否定无（N）无（n）正确否定条件概率，P（n/N）第四十二页，共七十四页，2022年，8月28日四、信号检测论的两个独立指标（一）反应偏向

似然比（β）

1.似然比的含义：是指信号加噪音引起的特定感觉的条件概率与噪音引起的条件概率的比值。具体表示为在特定的刺激值（XC）上，信号分布的纵轴与噪音分布的纵轴之比。公式为：β=纵轴击中/纵轴虚报=O击中/O虚报

2.似然比的影响因素：（1）先定概率的影响；（2）奖惩办法或支付矩阵的影响。支付矩阵是指在一定的信号和噪音出现的先定概率条件下，对被试判断结果的奖惩办法。

β值和先定概率P（SN）、P（N）以及支付矩阵的关系可用如下公式表示：β=P（N）VnN+（VyN）P（SN）VyS+（VnS）×（VnN：正确否定的奖励数；VyN：虚报的惩罚数；VyS：击中的奖励数；VnS：漏报的惩罚数）第四十三页，共七十四页，2022年，8月28日3.似然比的意义：

β越大，被试的判断越谨慎，判定标准越高，即在没有足够信息时，不轻易以“有信号”作出反应；β越小，被试把反应标准放宽，判定标准低，只要有一点信息就以“有信号”作出反应；β接近或等于1表示判定标准适中，不松也不严。4.似然比的算法：利用POZ转换表，根据P击中和P虚报的值，在转换表中查出各自对应的O值，然后代入上述公式，即可求出β值。

重点：要特别注意正态分布表的查法，尤其是P与O、Z的对应关系。有专用于信号检测论的POZ表，转换较方便。第四十四页，共七十四页，2022年，8月28日

SN+1-1N-1+1反应刺激yn支付矩阵

SN+20-20N-1+1反应刺激yn

SN+1-1N-30+30反应刺激yn第四十五页，共七十四页，2022年，8月28日报告标准C1.报告标准C的含义：在数学上，反应标准的另一种表示方法是感受经验的强度，用符号C表示。2.计算

C=(I2-I1)/d’*Z1+I1计算举例（教材p）3.报告标准C的意义（1）可以判断被试的判断标准的严格程度；（2）根据C质的变化，可以分析被试的心理因素。第四十六页，共七十四页，2022年，8月28日(二)辨别力指标（d’）1.辨别力的含义：是用来衡量被试辨别力大小的一个参数，d’表现为噪音分布fN（X）与信号分布fSN(X)之间的分离程度。两者的分离程度越大，辨别力越高；分离程度越小，辨别力越低。用公式表示为：

d’=(MSN-MN)/N

=ZSN–ZN=Z击中

–Z虚报第四十七页，共七十四页，2022年，8月28日d’值越大，辨别力越强，

d’值越小，辨别力越弱。2.辨别力的算法：根据实验获得的击中条件概率P（y/SN）和虚报条件概率P（y/N），利用POZ转换表求出两种概率所对应的Z击中和Z虚报，代入上述公式即可求得d’值。第四十八页，共七十四页，2022年，8月28日3.d’

的计算举例：（1）假设击中概率为93%，虚报概率为7%。通过查POZ转换表可知，Z击中和Z虚报分别为1.476和-1.476；代入公式d’=Z击中–

Z虚报=1.476-（-1.476）=3说明了什么？第四十九页，共七十四页，2022年，8月28日（2）假设击中概率为84%，虚报概率为16%。通过查POZ转换表可知，Z击中和Z虚报分别为0.994和-0.994；代入公式

d’=Z击中–

Z虚报=0.994-（-0.994）=2第五十页，共七十四页，2022年，8月28日（3）假设击中概率为70%，虚报概率为30%。通过查POZ转换表可知，Z击中和Z虚报分别为0.524和-0.524；代入公式

d’=Z击中–

Z虚报=0.524-（-0.524）=1说明了什么？第五十一页，共七十四页，2022年，8月28日五、接受者操作特征曲线（ROC曲线）（一）含义：接受者操作特征曲线（receiveroperatingcharacteristiccurve），简称ROC曲线，是指在特定刺激条件下，以被试在不同判断标准下所得的虚报概率P（y/N）为横坐标，以击中概率P（y/SN）为纵坐标，画得的各点的连线。第五十二页，共七十四页，2022年，8月28日（二）举例与图示实验内容：让被试在白噪音的的背景上检测一个纯音信号。为了改变被试的判断标准，使用了五种先验概率，分别为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9。每个先验概率测试400次。实验结果：

P（SN）0.100.300.500.700.90P（y/N）0.100.220.410.610.65P（y/SN）0.300.500.700.780.88ZN1.280.770.23-0.02-0.39ZSN0.520.00-0.53-0.77-1.17d’0.760.770.760.750.78β1.981.340.890.740.54第五十三页，共七十四页，2022年，8月28日有关正态分布表查法的补充：如果P>0.5，则查P-0.5所对应的O值和Z值；如果P<0.5，则查0.5-P所对应的O、Z值；正负要结合SN和N的分布图判断。第五十四页，共七十四页，2022年，8月28日

P（SN）0.100.300.500.700.90P（y/N）0.100.220.410.610.65P（y/SN）0.300.500.700.780.88d’0.760.770.760.750.78β1.981.340.890.740.54图示：00.200.400.600.801.0P（y/N）1.00.80.60.40.2P（y/SN）五种先验概率下的ROC曲线

第五十五页，共七十四页，2022年，8月28日（三）ROC曲线的特性：1、对于一条特定的ROC曲线来说，d’是恒定的，所以也叫等感受性曲线。2、对角线代表辨别力等于0的一条线，也叫纯机遇线。3、ROC曲线离纯机遇线越远，表明被试的辨别力越强。4、辨别力不同的被试的ROC曲线也不同。

5、β值得改变独立于d’的变化。第五十六页，共七十四页，2022年，8月28日（四）方差齐性假设检验方差齐性：

d’的计算有意义的前提是，噪音分布和信号分布的离散程度是相同的，即方差齐性。检验方差齐性的方法：将ROC曲线坐标转换成Z分数形成的直线与纯机遇线比较，平行，则是齐性的，不平行，则不齐。这样d’的计算就没有意义。第五十七页，共七十四页，2022年，8月28日六、信号检测的实验方法（一）有无法1.基本程序：主试向被试呈现刺激，然后让被试判断刚才呈现的刺激中有无信号。2.实验要求：主试要事先规定各轮实验中信号和噪音呈现的比例，即先定概率。并把先定概率、判断结果的奖惩办法、以及对被试的指导语、要求都在实验前告诉被试。第五十八页，共七十四页，2022年，8月28日3.数据处理：记录被试在各种先定概率下的击中次数，虚报次数，漏报次数和正确否定次数，然后算出击中条件概率P（y/SN）和虚报条件概率P（y/N）。再利用POZ转换表，根据有关公式求出各种先定概率下的判断标准β和辨别力指标d’。第五十九页，共七十四页，2022年，8月28日4.应用举例：实验任务为让被试在白噪音的背景上检测一个乐音信号。主试使用五种先定概率：分别为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9。每个先验概率测试400次。若P（SN）=0.1，则SN呈现400×0.1=40次，N呈现400×0.9=360次。反应情况可记录如下：

SN1228N36324反应刺激ynP(y/SN)=12/40=0.30;P(y/N)=36/360=0.10第六十页，共七十四页，2022年，8月28日（二）评价法1.主要特征：（1）刺激呈现方式与有无法一样，但要求被试反应的方式不同，它要求被试对有无信号的判断按所规定的等级作出评价。如对信号有无的评价可分为6个等级，即确信程度十分肯定有可能有可能肯定十分肯定肯定有没有没有没有等级654321

概率判断100%80%60%40%20%0判断标准C1C2C3C4C5第六十一页，共七十四页，2022年，8月28日（2）评价法中的不同的等级评定标准相当于有无法中不同的先验概率。如果分6个等级，则有5个判断标准。而且对P（y/SN）和P（y/N）应以累积概率表示。判断标准C5C4C3C2C1P(y/SN)0.290.550.720.830.93P(y/N)0.040.130.240.400.67第六十二页，共七十四页，2022年，8月28日2.评价法与有无法的区别：（1）有无法实验中，被试每次只用一个标准进行判断，而评价法每次同时采用多个标准。（2）评价法可保留更多的信息，而且省时经济，可在一轮实验中获得有无法多轮实验才能得到的结果，效率较高。第六十三页，共七十四页，2022年，8月28日3.评价法举例：在一个信号检测实验中，SN和N各呈现150次，即先定概率恒定在0.50。要求被试对信号出现有多大把握分五个等级进行评价。“5”代表最有把握，“1”代表最没有把握。“4”、“3”、“2”处在“5”和“1”之间。第六十四页，共七十四页，2022年，8月28日七、信号检测论在心理学研究中的应用（一）信号检测论在心理物理法中的作用主要用于被试感觉辨别能力的测量。举例:

实验目的：重量辨别能力的测量实验刺激：通过预备实验选取两个刺激，选择其中一个作为信号刺激，另一个为噪音刺激。实验过程：以有无法为例，确定3-5个先定概率，规定每种概率的实验次数和呈现顺序，并按规定实施实验。记录反应结果。实验结果：根据各种先验概率下的

P（y/SN）和P（y/N），求出d’和β。第六十五页，共七十四页，2022年，8月28日（二）信号检测论在再认研究中的应用1.SDT可用于再认研究的原因：再认任务中被试所面临的问题实际上把当前的刺激与记忆痕迹进行比较，检测当前刺激是否是曾经学过的词，用“是”或“不是”做反应。而这种实验任务是典型的信号检测问题。2.SDT用于再认研究的优点：（1）传统再认测验法的实验结果可能受到各种主观因素或反应偏向的影响，而SDT可分离出这些因素的影响；（2）SDT的再认研究中，错