实验三人体感知特性实验=安全人机工程学=湖南工学院

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、图形等反应时间来验证人的感知特性及其影响因素。从刺激呈现到反应开始之间的时间间隔叫做反应时，是指刺激和反应的时间间距，是人体完整的反应过程所需的时间。反应时分为3类，即简单反应时、选择反应时和辨别反应时。如果呈现的刺激只有一个，要求被试者做出的反应也只有一个，并且二者都固定不变，这种条件下测得的反应时叫做简单反应时；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应，但哪一次出现哪个刺激被试者事先并不知道，该条件下测得的反应时称为选择反应时；如果呈现的刺激不止一个，但要求被试者只对其中一个刺激作一个固定的反应，而对其他刺激则不反应，此条件下测得的反应时称为辨别反应时。通过对声、光的简单反应时间测定并比较不同刺激条件下的反应时间差异，来验证人体感知特性的部分影响因素。实验三-1视、听觉刺激反应时测试一、 实验目的该实验主要用于人对各种刺激的反应时间的研究。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应快慢，以及人对声音及光刺激作出反应的准确性，研究影响人的反应时与准确性的因素。在安全人机工程学中，反应时间参数可用于人机系统的设计，合理设计人机界面，缩短反应时间，提高效率，避免失误。也可以用于汽车驾驶员、运动员等心理培训。掌握各种反应时的测试方法，进一步认识反应时及各种反应时之间的差异；理解各种刺激量性质对反应时的影响。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，其总和就是反应时间，简称“反应时”。当被试做简单反应测验时，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，反应时间就快。当被试做辨别和选择反应实验时，需要有更多神经通路接通的准备，这时被试辨别、选择时间增加，同时其心理状态比较复杂，会产生焦虑、怀疑等复杂的心理状态，所以反应时间就会延长。辨别、选择所需时间与刺激量的性质有关，通过使用视觉反应测试仪改变刺激量性质，测定人的视觉反应时从而获得影响反应时的因素，为人机信息交互界面设计提供依据。辨别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。同时辨别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实验装置一：BD-II-501型声光反应测定仪最小反应时间：0.01秒；最大反应时间：99.99秒；最大累计反应时间：显示99次，计算655.35秒；最大反应次数：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；最大平均反应时间：9.99秒；配用耳机型号为：立体声耳机(EL-1)；配有声、光手反应键各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2-6 BD-II-501型声光反应测定仪实验装置二：BD-II-511型视觉反应时测仪。BD-II-511型反应测试仪外形图如图2-7：(a)主试面板(b)被试面板图2-7BD-II-511型反应测试仪本仪器给出的刺激量性质分五大类共十七组反应时实验，可通过按键及指示灯选择任组实验：刺激概率对视觉反应时的影响；数奇偶不同排列的刺激特征对反应时的影响；数差大小排列的刺激特征对反应时的影响；信息量对反应时的影响；“刺激对”异同及时间间隔对反应时的影响。改变刺激量性质测量视觉的选择反应时、辨别反应时、简单反应时，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实验的次数（10〜255），实验过程中显示器随时显示每次实验的反应时间。每组实验完后，显示器自动显示每组的平均反应时间、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）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、右回答手键。四、实验内容一：声光反应时测试本实验测试人在不同声、光条件下的反应时间和正确性。准备使用实验装置BD-II-501型声光反应测定仪。主试将两个反应键分别插入后面板上的“声”和“光”插座之中，令被试左右手各持一个按键，并记住左右手所持键的控制对象。若使用耳机，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；若不用耳机，可以不插，主试将前面板的左侧开关拨至“喇叭”端。若选用打印机，主试将打印机联线接到仪器前面板“打印”接口上。主试打开电源开关，提示被试准备实验。人工呈现声光信号若主试按下前面板“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，反应次数显示加“1”。当被试听到声响之后。选择“声”反应键的手作出反应，即按下“声”反应键，记时停止走时，此时前面板上显示出该次的时间。若按下“光”反应键，反应错误，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，说明自己反应有错，立即改为按下“声”反应键，此时记时器停止走时，计一次错误次数；若主试按下前面板“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，反应次数显示加“1”。被试按下“光”反应键，显示出该次的反应时间。若反应错误，发出错误警告声，应立即改正，计一次错误次数；经过一次声或光反应后，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2秒钟的预备时间内，按下前面板“打印”键，则实验结束。显示出光与声加和的累计反应时间、总实验次数、平均反应时。若选用打印机则进行打印输出，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；声光信号随机呈现若开始时主试同时按下前面板“声”与“光”键，则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”的反应时测定。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”键则实验结束，可以进行打印输出显示出累计反应时间与平均反应时。方法同人工呈现的第4步；复位每次实验如需重新开始，则主试按前面板“复位”健，显示窗全部清零，回到开始状态。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，则超出部分覆盖掉开始部分，即只能打印出最后16次值，但累计反应时间与平均反应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则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应时测试选择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应时实验，实验时可根据需要进行选择。五大类十七组反应时实验说明：刺激概率数对视觉反应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“启动”键。被试者看到刺激后可选用任意微动开关尽快做出回答。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应时。其中：标志显示器为1时：反应时为红色光平均反应时间，次数为红色光出现次数；标志显示器为2时：反应时为红色光平均反应时间，次数为绿色光出现次数；标志显示器为3时：反应时为红色光平均反应时间，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应时的影响根据数排列特征不同分成三组实验：“横和奇、偶”：数横向整齐排列一一组别1；“竖和奇、偶”：竖横向整齐排列一一组别2；“随机大小”：数随机排列一一组别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，用对应手持键回答。奇数时，按“左”键，偶数时按“右”键。回答正确，显示屏自动显示每一次正确判断的反应时间；回答错误，蜂鸣声响提示，自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示正确回答的平均选择反应时及错误回答次数，标志位无显示。数差大小排列的刺激特征对反应时的影响根据数排列特征不同分三组实验。“横差大小”：数横向整齐排列一一组别1；“竖差大小”：数竖向整齐排列一一组别2；“随机大小”：数随机排列一一组别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，刺激在显示屏两侧4X4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，用对应手持键回答。如左侧多，按“左”键；右侧多，按“右”键。回答正确，显示器自动显示每一次正确判断的反应时间；回答错误，蜂鸣声响提示，自动记录错误次数。实验结束，仪器自动显示正确回答的平均选择反应时，及错误回答次数。标志位无显示。信息量对反应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。实验测定的是辨别反应时，刺激呈现后应作出辨别反应的称为正刺激，不作反应称之为负刺激。只对正刺激回答，对负刺激不回答。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应手键回答，出现负刺激不回答，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\刺激此组'\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左侧呈现红色大正方形，右侧呈现绿色小正方形左侧呈现绿色大正方形，右侧呈现绿色小正方形（组别3）左侧呈现绿色小正方形，右侧呈现绿色大正方形左侧呈现红色小正方形，右侧呈现红色大正方形回答正确，显示器自动显示每一次正确判断的反应时间，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，反应时显示为正确回答的平均反应时间，次数显示为错误回答的总次数。“刺激对”异同及时间间隔对反应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，用反应手键回答。对“AA”“Aa”两对刺激应判为相同，回答应按“左”微动开关。对“AB”“Ab”两对刺激应判为不同，回答应按“右”微动开关。回答正确，显示器自动显示每一次正确判断；回答错误蜂鸣声响，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应时间及错误回答次数，标志位无显示。步骤准备打开电源开关，若配有打印机，则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，则该键上的灯亮，“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10〜255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”回答开关键，右手握“右”回答键，做好回答准备。主试按下“启动”键，测试开始。被试者注视显示屏，按要求进行回答，在回答正确的前提下，回答越快越好。回答正确，显示器自动显示每次回答的反应时间；回答错误，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，则打印机自动打出测试结果。标志显示器是“1”：打印每组实验正确回答的平均反应时间，实验次数，错误回答次数。标志显示器是“2”：除包括打印内容1外，还打印实验中每次正确回答的反应时间。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错误回答次数SHHHJO数和奇偶JIOU奇偶PJFYSHI平均反应时SJJO随机奇偶DX数大小MCFYSHI每次反应时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，若实验内容不变，主试只需要按下“启动”键，测试重新开始。若更换实验内容，请按“复位”键后，重新设定实验参数。六、实验数据整理与分析

实验数据表格表2-8声光反应时测定实验数据（单位：s）表2-9刺激概率影响因素的视觉反应测试实验数据时间、刺"次'激红绿黄设定次数平均反应时间（s）出现次数平均反应时间（s）出现次数平均反应时间（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应测试实验数据时 、、项间 V目组-f-矿次2数^正确回答的平均反应时（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应测试实验数据和信息量影响因素的视觉反应测试实验数据同表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应测试实验数据时间\^项"上n正确回答的平均反应时（单位：S）错误次数设定次数12342.实验数据分析说明单纯声光刺激信号影响反应时的程度；由实验数据分析刺激概率对反应时的影响;分析数奇偶不同排列特征对反应时的影响；由实验数据分析数差大小排列特征对反应时的影响；由实验数据分析信息量对反应时的影响；由实验数据分析“刺激对”异同及时间间隔对反应时的影响。七、注意事项实验内容二中的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。为了避免定势反应所造成的误差，被试者在实验时，刺激信号出现次序要有变化。实验三-2深度知觉测试一、 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，获得测试人的视觉在深度上的视敏锐程度，也可以比较双眼和单眼在辨别深度中的差异。可对从事与深度知觉有关的人员（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，学习测定深度知觉差异的简易方法。二、 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发展过程中形成的联系为基础的，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基础上看出物体的深度，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：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较刺激，可通过按键来操纵移动方向和速度。移动方向可逆：±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，比较刺激与标准刺激的横向距离为55mm。移动比较刺激使之与标准刺激三点成一直线，在实验过