極限法測定幾種頻率的聽覺閾限

1、極限法測幾種頻率的聽覺閾限PAGE PAGE 7極限法測定幾種頻率的聽覺閾限摘要本實(shí)驗(yàn)以華東師范大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院心理學(xué)專業(yè)2年級學(xué)生4人為被試。通過運(yùn)用極限法測定不同頻率下的聽覺域限，熟悉并掌握心理物理學(xué)中重要的方法之一極限法。聽覺域限存在個(gè)體差異，不同的人在不同的頻率之下，聽覺域限是不同的。另外，在極限法中，還可能存在一些影響實(shí)驗(yàn)的因素：疲勞誤差、練習(xí)誤差、習(xí)慣誤差和期望誤差，這些都是本次實(shí)驗(yàn)的誤差來源。關(guān)鍵字聽覺域限 極限法 誤差1引言在心理物理學(xué)中，閾限指感官所能感知的刺激強(qiáng)度和兩個(gè)刺激間差異的極限，因此閾限包含了絕對閾限和差別閾限兩個(gè)含義。所謂絕對閾限就是剛剛能引起感覺的最小刺激

2、強(qiáng)度，差別閾限則是剛剛能引起差別感覺的刺激間的最小差別量。感覺閾限的測定是深入了解感知覺屬性的的第一步。人的感覺能力是有限的，只有當(dāng)適當(dāng)強(qiáng)度適宜刺激作用于某一特定感官時(shí)，才可能產(chǎn)生某種感覺。對于聽覺來說，適宜刺激是聲音，但并非所有的聲音作用于耳朵都會產(chǎn)生聽覺。能產(chǎn)生聽覺的聲音刺激必須滿足兩個(gè)條件頻率和強(qiáng)度適當(dāng)。只有當(dāng)頻率和強(qiáng)度都達(dá)到一定程度，人才剛剛能聽到某一聲音，這個(gè)聲音就是響度絕對閾限。在我們生活的內(nèi)外環(huán)境里,存在著各式各樣的刺激,有些刺激對我們的感官是不適宜的。它們超出我們感受的限度,因而不能引起我們的感覺。但即使是適宜的刺激,也不是在任何情況下都能引起感覺;要想引起感覺,刺激的最小變化

3、必須達(dá)到一定的量。這種人對適宜刺激的感覺能力稱為感受性,它通常用感覺閾限來度量。感覺閾限,是指能引起感覺的、持續(xù)一定時(shí)間的刺激量。聽覺閾限中的絕對聽覺閾限,即指能引起聽覺的最小的刺激量,它用聲級(分貝)來表示。聲音響度與聲波的振幅相對應(yīng)，音高則是與聲波的頻率相對應(yīng)的。但是這種對應(yīng)關(guān)系并不是簡單的直線性的。對不同頻率的純音進(jìn)行聽覺閾限的測定，可以揭示這種對應(yīng)關(guān)系，而且也是一切與聽覺有關(guān)的研究的基礎(chǔ)工作之一。同時(shí)，這種工作對于通訊器材的設(shè)計(jì)、醫(yī)用測聽器的校準(zhǔn)和聾癥的診斷等有很大的助益。在聽覺閾限的研究歷史上, Cohen, 1969 年的研究,找出了樂器、人和多種動(dòng)物發(fā)聲的頻率范圍,并發(fā)現(xiàn)了女性聲

4、音頻率值高于男性,而且頻率范圍也要稍大些,動(dòng)物和人的情況相差較大,最突出的是蝙蝠和海豚,它們發(fā)出的被感知的聲音頻率可達(dá)120,000HZ以上。通常,人耳接受的聲音頻率范圍為20 到20,000HZ, 40 歲以上成年人聽力上限還會下降到12,000HZ左右,甚至更低,而敏感范圍為1,000 到3,000HZ。研究表明, 1,000HZ單耳聽力閾限聲壓級數(shù)約為7分貝, 8, 000HZ單耳聽力閾限聲壓級數(shù)約為13分貝, 125HZ單耳聽力閾限聲壓級數(shù)約為45分貝。本實(shí)驗(yàn)的目的在于學(xué)習(xí)用極限法測定響度絕對閾限以及在測定響度時(shí)應(yīng)注意的問題。極限法（limit method）又稱最小變化法（minim

5、al-change method）、序列探索法（method of serial exploration）、最小可覺差法（或最小差異法）（method of least difference）等，是測量閾限的直接方法。它的特點(diǎn)是：將刺激按遞增或遞減系列的方式，以間隔相等的小步變化，尋求從一種反應(yīng)到另一種反應(yīng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換點(diǎn)或閾限的位置。極限法既可用于測定絕對閾限，也可用于測定差別閾限。用極限法求絕對閾限經(jīng)常會產(chǎn)生一些誤差。在這些誤差中，有些是由直接對感覺產(chǎn)生干擾的因素引起的；還有些是非感覺方面的因素引起的，如習(xí)慣和期望、練習(xí)和疲勞、時(shí)間和空間等等。這些因素在測定閾限的過程中經(jīng)常起作用，以致使測定結(jié)

6、果產(chǎn)生一定傾向的誤差。這類誤差叫做常誤（constant error）。檢查常誤和消除常誤的方法很多，要根據(jù)引起常誤的原因不同而采用不同的方法。極限法測定絕對閾限產(chǎn)生的誤差主要有四種：習(xí)慣誤差和期望誤差、練習(xí)誤差和疲勞誤差。這四種誤差恰好組成兩對：習(xí)慣誤差和期望誤差相對，練習(xí)誤差和疲勞誤差相對。極限法是測定閾限的直接方法，它能形象地表明閾限這一概念。也就是說，在記錄紙上可以直接看出這一類與那一類（感覺得到與感覺不到反應(yīng)的界限）。極限法一般交替地適用遞增和遞減系列，這樣既能抵消習(xí)慣誤差，又能抵消期待誤差。2 方法2.1被試華東師范大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院心理學(xué)專業(yè)2年級學(xué)生4人：20歲，男4人。2

7、.2儀器與材料聽覺儀 型號EP304A華東師范大學(xué)科教儀器廠生產(chǎn)2.3實(shí)驗(yàn)程序2.3.1 被試者面對儀器背面坐下，戴上耳機(jī)。主試打開儀器開關(guān)。按亮耳機(jī)插口對應(yīng)的開關(guān)和左右耳輸出開關(guān)。聲音刺激的呈現(xiàn)是從弱到強(qiáng)（遞增）或從強(qiáng)到弱（遞減），被試分別報(bào)告聽到聲音和聽不到聲音。2.3.2實(shí)驗(yàn)時(shí)主試使用200，400，1000，2000，4000，8000（赫茲/秒）六種頻率作為刺激?？梢韵仁褂?000再順序使用2000、400、4000、200和8000Hz。每種頻率都交替進(jìn)行遞增、遞減各個(gè)系列的測試（共次）。每次增減（改變）的幅度db都要相同（5db）。遞減系列從遠(yuǎn)超于聽覺閾限的聲音強(qiáng)度開始逐漸衰減分

8、貝，直到被試聽不見時(shí)，記下這時(shí)的衰減分貝值。遞增系列從遠(yuǎn)在閾限以下的聲音強(qiáng)度開始逐漸增加分貝，直到被試者剛剛聽到聲音時(shí)，記下這時(shí)的衰減分貝值。不論是遞增系列還是遞減系列，主試者必須隨機(jī)改變每次測試的起始點(diǎn)。為了避免被試疲勞，可組成主被試小組，每完成兩種頻率測試，主試者、被試者輪換一次。主試者應(yīng)事先準(zhǔn)備好兩個(gè)人的實(shí)驗(yàn)記錄表格，分別記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)3 結(jié)果3.1被試1在不同頻率下測得的聽覺閾限的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差（單位：db）頻率2004001000200040008000平均值3024.37525.62528.7525.7519.75標(biāo)準(zhǔn)差7.562.594.583.546.233.723.2 對表3.

9、1所做的折線圖3.3四名被試在不同頻率下的聽覺閾限的折線圖3.4由3.1對這六組數(shù)據(jù)作單因素方差分析ANOVA聲音強(qiáng)度平方和df均方F顯著性組間556.3545111.2714.452.002組內(nèi)1049.6254224.991總數(shù)1605.97947方差齊性，且得：F=4.452，df=5，P=0.0020.05，說明這六組數(shù)據(jù)（即同一被試六個(gè)頻率下的聽覺閾限）在0.05水平下存在顯著差異進(jìn)一步對這六組數(shù)據(jù)作LSD檢驗(yàn)得：多重比較聲音強(qiáng)度LSD(I) 頻率(J) 頻率均值差 (I-J)標(biāo)準(zhǔn)誤顯著性95% 置信區(qū)間下限上限200Hz400Hz5.62500*2.49955.030.580710

10、.66931000Hz4.375002.49955.087-.66939.41932000Hz1.250002.49955.620-3.79436.29434000Hz4.250002.49955.096-.79439.29438000Hz10.62500*2.49955.0005.580715.6693400Hz200Hz-5.62500*2.49955.030-10.6693-.58071000Hz-1.250002.49955.620-6.29433.79432000Hz-4.375002.49955.087-9.4193.66934000Hz-1.375002.49955.585-6.

11、41933.66938000Hz5.000002.49955.052-.044310.04431000Hz200Hz-4.375002.49955.087-9.4193.6693400Hz1.250002.49955.620-3.79436.29432000Hz-3.125002.49955.218-8.16931.91934000Hz-.125002.49955.960-5.16934.91938000Hz6.25000*2.49955.0161.205711.29432000Hz200Hz-1.250002.49955.620-6.29433.7943400Hz4.375002.49955

12、.087-.66939.41931000Hz3.125002.49955.218-1.91938.16934000Hz3.000002.49955.237-2.04438.04438000Hz9.37500*2.49955.0014.330714.41934000Hz200Hz-4.250002.49955.096-9.2943.7943400Hz1.375002.49955.585-3.66936.41931000Hz.125002.49955.960-4.91935.16932000Hz-3.000002.49955.237-8.04432.04438000Hz6.37500*2.4995

13、5.0141.330711.41938000Hz200Hz-10.62500*2.49955.000-15.6693-5.5807400Hz-5.000002.49955.052-10.0443.04431000Hz-6.25000*2.49955.016-11.2943-1.20572000Hz-9.37500*2.49955.001-14.4193-4.33074000Hz-6.37500*2.49955.014-11.4193-1.3307*. 均值差的顯著性水平為 0.05。由表可得1.在200Hz頻率下與400Hz頻率下有顯著性差異2.在8000Hz頻率下與其他頻率均有顯著性差異4討

14、論4.1練習(xí)誤差和疲勞誤差的控制本實(shí)驗(yàn)采用的極限法，交替地使用遞增和遞減系列，這樣既能抵消習(xí)慣誤差，又能抵消期待誤差。在每次測試前要求隨機(jī)改變相繼系列的起始點(diǎn)，目的是減少定勢對實(shí)驗(yàn)的影響，即避免讓被試覺得在測試開始后的某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)即應(yīng)該到達(dá)閾限值。另外，本實(shí)驗(yàn)安排主試和被試交替進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是為了防止被試產(chǎn)生聽覺疲勞（聽覺適應(yīng)）現(xiàn)象。聽覺疲勞就是指因聲音過度刺激而使聽覺感受性暫時(shí)降低的現(xiàn)象，聽覺感受性的降低使得聽覺閾限提高。4.2影響本實(shí)驗(yàn)的因素4.2.1本次實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的是極限法，雖然它的操作方式最接近閾限的定義，但因?yàn)闃O限法的刺激的兩個(gè)系列被試預(yù)先知道，被試知道每次都有一定強(qiáng)度的刺激出現(xiàn)，因此極限

15、法便容易產(chǎn)生期望誤差和習(xí)慣誤差：習(xí)慣誤差是指由于被試在長序列中有繼續(xù)作同一種判斷的傾向所引起的誤差。如在下降序列中繼續(xù)說“有”或“是”，在上升序列中繼續(xù)說“無”或“否”。由于習(xí)慣誤差的存在，遞增法序列中，閾值偏高，而在遞減法序列中，閾值偏低；期望誤差是指由于被試在長序列中給予相反判斷（期望轉(zhuǎn)折點(diǎn)的盡快到來）的傾向所導(dǎo)致的誤差。由于期望誤差的存在，在遞增序列中，閾值偏低，而在遞減序列中，閾值偏高。兩者都是由于相同的實(shí)驗(yàn)操作使得被試作出錯(cuò)誤判斷。為了盡量平衡這一系統(tǒng)誤差，遞增、遞減系列要保持?jǐn)?shù)量一致，且每一系列的起始位置隨機(jī)變化。此外，本實(shí)驗(yàn)還受到練習(xí)和疲勞的影響。練習(xí)誤差是由于實(shí)驗(yàn)的多次重復(fù)，被

16、試逐漸熟悉了實(shí)驗(yàn)情景，對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了興趣和學(xué)習(xí)效果，而導(dǎo)致反應(yīng)速度加快和準(zhǔn)確性逐步提高的一種系統(tǒng)誤差。與此相反，由于實(shí)驗(yàn)多次重復(fù)，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)程而逐漸發(fā)展起來的疲勞或厭煩情緒的影響而導(dǎo)致反應(yīng)速度慢和準(zhǔn)確性逐步降低的一種誤差為疲勞誤差。隨著時(shí)間的進(jìn)程，練習(xí)可能使閾值降低，而疲勞可能使閾值升高。為了盡量排除這兩種系統(tǒng)誤差，本實(shí)驗(yàn)的遞增和遞減系列按照ABBA法安排，交替進(jìn)行。4.2.2人的感覺存在后效現(xiàn)象，聽覺也是，而且由于是純音，其對人腦造成的影響更為明顯。即刺激停止后被試仍未報(bào)告“無”，有時(shí)被試自己也無法辨別聽到的聲音是后效還是真正的刺激，所以很難判斷是否刺激的強(qiáng)度已經(jīng)下降至閾限以下。前人研究表明，

17、這種后效現(xiàn)象在人耳接受高頻刺激時(shí)更容易產(chǎn)生。所以在本實(shí)驗(yàn)中要求先測定人耳較敏感的中頻純音刺激，并且在連續(xù)接受刺激之后要給予被試更長的休息時(shí)間，以盡量消除可能存在的后效，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。4.2.3實(shí)驗(yàn)環(huán)境在本實(shí)驗(yàn)中也是一大影響因素。根據(jù)心理學(xué)上對聽覺的特性研究發(fā)現(xiàn)，聽覺存在遮蔽現(xiàn)象，即不同的聲音之間會有干擾，使得某種聲音被掩蔽而無法被人耳感知。本次實(shí)驗(yàn)中外部環(huán)境中始終有噪音，一定程度上對閾值有影響。4.3 聽覺適應(yīng)現(xiàn)象聽覺適應(yīng)（auditory adaptation）乃是持續(xù)的聲音刺激引起聽覺感受性下降的現(xiàn)象。聽覺系統(tǒng)一般對一個(gè)穩(wěn)定聲的感受性在最初12 分鐘內(nèi)有所下降，而后很快穩(wěn)定在一個(gè)水

18、平上，聽覺適應(yīng)的特點(diǎn)就在于它是一個(gè)平衡過程。在實(shí)驗(yàn)中，采用當(dāng)主試呈現(xiàn)聲音刺激時(shí)才戴上耳機(jī)，當(dāng)主試在調(diào)節(jié)刺激聲音的分貝時(shí)就把耳機(jī)取下的策略，這樣可以較好的避免聽覺適應(yīng)現(xiàn)象。4.3由于本實(shí)驗(yàn)需要重復(fù)多次，被試很容易產(chǎn)生焦躁的情緒，會在很大程度上影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以實(shí)驗(yàn)中要注意及時(shí)休息，要求被試努力克服不良情緒。5結(jié)論5.1 對同一被試,絕對聽覺閾限與不同頻率的刺激有關(guān),且聽覺感受性最高的頻率在1000Hz到4000Hz之間，當(dāng)聲音頻率低于1000Hz或高于4000Hz時(shí)，聽覺閾限顯著升高，即絕對聽覺閾限與聲音刺激的頻率呈現(xiàn)“U”字的相關(guān)。5.2 極限法測定聽覺閾限受到疲勞誤差和練習(xí)誤差、習(xí)慣誤差和期望誤差的影響。5.3 不同被試的聽覺閾限不同，且聽覺閾限曲線變化趨勢也存在一定差異。6參考文獻(xiàn)1.楊治良，王新法.心理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊.上海：華東師范大學(xué)出版社，2008：55-572.郭秀艷.實(shí)驗(yàn)心理學(xué).上海：人民教育出版社，2004：231235附錄被試11000hz2000hz400hz22.527.527.517.532.527.527.527.522.522.522.522.522.527.532.527.527.532.532.522.527.527.527.522.54000hz200hz8000hz27.5