实验报告-信号检测论(有无法)

信号检测论（有无法）

06号

（鞍山师范学院教育科学与技术学院20##级，辽宁，114000）

摘要：本次实验采用信号检测论中的有无法。检验了一名被试在呈现信号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。但在实验过程中出现的较大误差，以及选取一名同学做被试，所以此次实验能反映被试辨别力和判定标准受先定概率变化的影响，被试的判断标准随实验的进行在逐渐的降低，但被试的辨别力受先定概率变化的的影响无法得出具体规律。

关键词：信号检测法 有无法 ROC曲线

1、 引言：

1971年格希德等人对指尖振动刺激的绝对阈限测定实验反驳了阈限作为不变的感觉界限的观点。此后心理物理学家们从传统心理物理学的阈限理解出发进行推导，结果反证了最初前提假设的错误，为现代心理物理学-----信号检测论的基本思想打开了道路。

坦纳和斯韦茨（Tanner & Swets，1954）等人第一次将信号检测论引入对感觉系统的研究上来。 信号检测论是现代心理物理学最重要的内容之一，它的出现彻底改变了以往人们对阈限的理解，将个体的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，从而解决了传统心理物理学无法解决的问题。信号检测论其本质是一种统计决策程序。

信号检测论实验有三个基础的实验程序，他们分别是有无法、迫选法、和评价法。用有无法测定被试的辨别力d＇和判断标准β时，只用两类刺激：信号（SN）和噪音（N）。SN和N的差别要比较小，约接近被试的辨别阈限，实验时先让被试熟悉SN和N，并且告诉被试SN呈现的概率，要求被试判断是信号还是噪音，被试每次都必须做出判断，如果有时他感到犹豫不决，就让他根据自己的感觉来猜测。

2、方法：

2.1、研究对象：鞍山师范学院教育科学与技术学院应用心理学20##级学生一名

2.2、实验材料：EPT512重量鉴别器中的100克（黑），104克，108克，112克各一个;EPT713迷宫挡板。

2.3、实验程序：

预备实验: 用100克刺激分别与其他3个刺激比较。让被试带上眼罩用优势手先后比较3组刺激每组砝码比较10次比较时按随机顺序呈现SN和N且SN和N在前在后次数各5次。选出80%以上正确分辨率且重量差别最小的一组刺激。

正式实验 :

(1) 以100克为噪音108克的砝码为信号排好随机呈现的顺序表每个先定概率下刺激的呈现是完全随机的且SN和N在前和在后的次数是相等的。信号呈现的先验概率为0.10, 0.30, 0.50，0.70, 0.90。每个先验概率下做10次共做50次。

(2) 被试熟悉信号和噪音。让被试端坐在桌前刺激放在距离被试30cm的桌面上。主试先呈现噪音，被试在排除视觉和悬肘条件下用优势手的拇指和食指提起刺激一次，提起的高度为0.5cm，持续时间为2秒。注意被试只能触摸刺激的顶部不能将刺激整体握在掌中。然后主试告诉他是轻的，接着呈现信号，并告诉被试是重的。这样熟悉两个刺激5遍。要求被试注意辨别刺激的重量差别。

(3) 实验前主试对被试说如下指导语：这个实验是要测试你对重量差别的辨别力，每次先呈现一个刺激，提起之后，记住这个刺激的重量感觉是轻还是重，如果你觉得轻，就报告“轻”，如果你觉得重，就报告“重”。以下呈现每对刺激的轻重没有一定规律。这样要做很多次，重的和轻的出现的次数是：“1，9”，或者其他相应的概率。每次提完必须回答。如果有时你感到不好决定，可以根据当时的感觉估计哪一个可能更重一些。实验共50次。

(4) 按照上述实验顺序呈现不同先验概率下的信号和噪音，被试要重复5个单元的实验，每个单元10次。每次刺激呈现时间2秒，两次间隔为5秒。做10次休息2分钟。主试将被试的反应记录在随机表上“+”代表“重”“-”代表“轻”。

3、结果

3.1、根据50次实验结果，按先定概率不同，列出了5个2x2方阵，并计算出相应的击中条件概率P（Y/SN）和虚报的条件概率P（Y/N）。结果如下：

先定概率P（SN）=0.1（测10次）

P（Y/SN）=1.00             P（Y/N）=0.11

先定概率P（SN）=0.3（测10次）

P（Y/SN）=0.67             P（Y/N）=0.14

先定概率P（SN）=0.5（测10次）

P（Y/SN）=0.80             P（Y/N）=0.20

先定概率P（SN）=0.7（测10次）

P（Y/SN）=0.86             P（Y/N）=0.33

先定概率P（SN）=0.9（测10次）

P（Y/SN）=0.78             P（Y/N）=1.00

3.2、根据所计算的五对P（Y/SN）和P（Y/N），以P（Y/N）为横坐标，以P（Y/SN）为纵坐标，画出接受者操作特性曲线，结果如下：

3.3、把同对P（Y/SN）和P（Y/N）相应的Z值和O值查出来，并计算d`的β，列表如下：

4、讨论

4.1、此次实验数据存在极大的误差，无法直接由先定概率的变化得出被试判断标准的变化情况；其辨别力d＇受先定概率的影响，在P（SN）=0.3和P（SN）=0.7时，被试的辨别力d＇都是1.519，P（SN）=0.5时，被试的辨别力d＇=1.682，但也无法得出具体的规律。

4.2、在实验过程中被试曾多次分不清楚信号和噪音，但当先定概率较低时（P（SN）=0.1和P（SN）=0.3），被试就不轻易报告信号，被试的判断标准较高；当先定概率较高时（P（SN）=0.7和P（SN）=0.9），被试容易回答有信号，但判断标准较低。

4.3、由于实验的先定概率设计的不是很好，且由于时间关系实验次数较少，以至于在作ROC曲线时不能有效的利用实验数据；但已作出的ROC曲线比较远离偶然事件对角线，说明被试的感受性较高。

5、结论

    被试的ROC曲线比较远离偶然事件对角线，说明被试的感受性较高。由于实验误差的原因无法得出被试的辨别力d＇随先定概率变化的具体规律，但被试的判断标准在实验过程中越来越低。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

6、参考文献

1、郭秀艳, 杨治良. 实验心理学. 人民教育出版社. 2004,10

2、张厚粲, 徐建平. 现代心理与教育统计学. 北京师范大学出版社. 2004,10

3、杨博明. 心理实验纲要. 北京大学出版社. 1989,6

4、B·H·坎特威茨等. 实验心理学-掌握心理学的研究. 郭秀艳等译. 华东师范大学出版社. 20000

 

第二篇：信号检测论有无法实验报告(湛师)

 

 实验心理学实验报告

题   目 信号检测论有无法实验报告

二 级 学 院  教育科学学院

专       业  心理学（师范）

年       级  20##级

学       号  2012704157

姓       名  许帅委

指 导 教 师  陶维东

成       绩 __________________

                   20##年 10 月18日               

信号检测论有无法实验报告

许帅委

（12心本，2012704157）

摘要 本次实验采用信号检测论中的有无法，测定被试在不同先定概率下对呈现信号和刺激的击中率与虚报率，计算其辨别力d′和判定标准β，并绘制出ROC曲线；检验信号呈现的先定概率发生变化时，被试的击中率、虚报率、辨别力d′和判定标准β是否会受到影响。结果显示：（1）被试在先定概率为0.2、0.5、0.8的条件下，击中率分别为0.65、0.8、0.85，虚报率分别为0.2125、0.38、0.45， 辨别力d′分别为1.179、1.146、1.161，判定标准β分别为1.285、0.794、0.589。（2）当先定概率增加时，被试的击中率和虚报率逐渐增加，辨别力d′基本保持稳定，判定标准β逐渐降低。

关键词 信号检测论；有无法；先定概率；辨别力d′；判定标准β

1  引言 

传统心理物理学对阈限的理解是有限的，不能将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，从而使研究者渐渐陷入到了由阈限概念本身所引发的僵局之中。而在1954年，坦纳和斯韦茨等人首次应用的信号检测论，正好解决了这个问题。

信号检测论（SDT）是以统计判定论为根据的理论，基本原则是把刺激的肯定程度用有序的方法数量化。具体做法是把人类个体比作一个信号感受器，具有对信息辨别的感受能力，能在信号和背景噪音不易分清的实验条件下，根据可供选择的假说，选定一个假说做为判断标准，然后报告出现的刺激是信号还是噪音。如果把噪音除外，人类个体所测定的感受性及主观态度就可以被分开。理想的信号检测是既不漏报也不虚报，在实际生活中表现为将损失尽可能降到最小。提高信号检测的能力就意味着要提高信号检测的正确率，使结果更为可靠，减少盲目性（何立国,2001），而观察者是否报告取决于两个条件，一个是信号出现的概率P(SN)，一个是对观察者回答的奖惩程度（朱滢，2000）。船舶瞭望、敌机侦查等漏报代价重大的事件在具体的实际操作中，应当选用较精确的方法，并尽可能提高相关人员发现危险信号的敏锐性（张铎,2007）。信号检测论在司法中也有广泛应用，认证是证明过程中的关键环节，是证据制度中的核心部分，只有经过准确认定才能运用证据，使案件的结论建立在可靠的事实基础上（乐国安，李安，2004）。根据现代认知心理学的研究，人的认知活动受到两种信息的制约：一是来自客观事物即认知对象的信息，一是认知主体原有的知识经验。任何事物总要经过人的认知与评价之后，才能对人的判断起作用，人不是单纯的机器（John，2000）。本实验的目的在于以信号检测论有无法为手段，测定被试在不同先定概率下对呈现信号和刺激的击中率与虚报率，计算其辨别力d′和判定标准β，并绘制出ROC曲线；检验信号呈现的先定概率发生变化时，被试的击中率、虚报率、辨别力d′和判定标准β是否会受到影响。 

2  实验方法

2.1  被试

湛江师范学院教育科学学院心理学（师范）专业20##级学生一名，男性，22岁，身体健康。

2.2  实验材料

EPT512重量鉴别器中的100克（黑），104克，108克，112克各一个；EPT713迷宫挡板。

2.3  实验程序

2.3.1  准备实验

主试把104克，108克和112克分别让被试比较10次，选出一个在10次比较中7或8次觉得比100克重的作为信号刺激。最终确定108克为信号，100克为噪音。

主试按先定概率的不同安排实验次序，实验次序为0.2，0.5，0.8。每种先定概率做100次（分两轮，每轮50次），准备好实验记录表。

2.3.2  正式实验

被试用优势手绕过迷宫的挡板，准备接受刺激。主试在呈现刺激前，向被试说明实验指导语，并根据先定概率确定好什么时候呈现信号刺激，什么时候呈现噪音刺激。 

主试告诉被试该组共50次实验的信号出现的概率，然后呈现刺激。被试提举重量时，提的高低，快慢要前后一致，并根据自己的判断报告“信号”或“噪音”。主试做好记录，每做完50次休息1分钟。按上述方法继续，直到做完300次为止。 

每两次刺激呈现的时间间隔至少为3s。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。

2.3.3  数据处理

采用SPSS17.0、Excel数据分析软件对收集的实验数据进行分析计算。通过查P-O-Z转换表找出相应的数值进而计算出d′和β。

3  结果

3.1  被试的击中率和虚报率 

根据300次实验结果，按先定概率不同，列出3个2x2方阵，并计算出了相应的击中率P（Y/SN）和虚报率P（Y/N）。

表一  先定概率P(SN)=0.20（测100次）      表二   先定概率P(SN)=0.50（测100次）

表三  先定概率P(SN)=0.80（测100次）

根据表一得，先定概率为0.2时，被试的击中率P（Y/SN）为0.65,虚报率P（Y/N）为0.2125。根据表二得，先定概率为0.5时，被试的击中率P（Y/SN）为0.80,虚报率P（Y/N）为0.38。根据表三得，先定概率为0.8时，被试的击中率P（Y/SN）为0.85,虚报率P（Y/N）为0.45。

3.2  被试的ROC曲线

以P(Y/N)为横坐标，以P（Y/SN）为纵坐标，绘制被试的ROC曲线，如图一。

图一  被试的ROC曲线

3.3 被试的辨别力d′和判定标准β

把同对P（Y/SN）和P（Y/N）相应的Z值和O值查出来，并计算辨别力d′和判定标准β，列表如下：

表四  不同先定概率下的d′和β

注：d′=ZN-ZSN; β=OSN/ON

从表四可得，被试在先定概率为0.2、0.5、0.8的条件下，辨别力d′分别为1.179、1.146、1.161，判定标准β分别为1.285、0.794、0.589。当先定概率增加时，被试的击中率和虚报率逐渐增加，辨别力d′基本保持稳定，判定标准β逐渐降低。

4  讨论

4.1对被试的击中率、虚报率、d′和β值的讨论 

在不同的先定概率下，被试的击中率、虚报率、判定标准都是不同的，辨别力几乎没有变化。随着先定概率的增大，被试的击中率也在增大，但同时虚报率也同样在增大，这可能是因为被试对环境的估计的不同造成的。先定概率小，被试就会比较放松，认为信号出现的可能性也较低，所以此时被试较多报告“噪音”，相对的“信号”的报告率就下降，所以击中率和虚报率就降低；先定概率大时，被试就会比较警觉，认为信号出现的可能性也较高，所以此时被试较多报告“信号”，所以击中率和虚报率就都会上升。在先定概率增大的过程中，被试对信号刺激的辨别力基本保持稳定，呈小幅波动；被试的判定标准逐渐降低。实验结果与前人的经典实验研究一致。原因可能是实验室保持了绝对的安静，被试没有受到影响；被试做实验时注意力高度集中；被试在做先定概率为0.50的刺激组时产生了疲劳效应，致使被试的辨别力稍有下降。

4.2 对被试ROC曲线的讨论  

接受者操作特征曲线（ROC曲线），又称等感受性曲线（本实验由于精度误差不能完全做到理想上的等感受性），即在以虚报率为横轴、击中率为纵轴所组成的坐标图中，由被试在特定刺激条件下（如不同的先定概率）由于采用不同的判断标准得出的不同结果画出的曲线。本实验中即采用不同的先定概率作为不同的刺激条件，从图中可看出：（1）随着先定概率的增加，被试的判断标准β呈现出减小趋势，这与人们的一般决策习惯相一致，但变化幅度不均，这与理论不完全相符，这可能是由于实验的随机误差和实验所使用材料的限制；（2）曲线倾斜度和位置大体符合理论预期，说明被试参与性及其自身练习、疲劳等干扰因子控制较好，但并未以大致P=0.5的感受性曲线为距离随机斜线最远的重心形成对称分布，这同样可能是本实验使用材料上的随机误差所致；（3）本实验中的辨别力指数d′并不完全恒定，而是随着先定概率的增加，被试的辨别力指数呈小幅波动趋势。除去随机误差的影响，这可能是因为为随着先定概率的增加，被试的疲劳效应，影响了其判断力，但作为实验条件下的曲线分布其大致符合了等感受性曲线的分布规律。

4.3  对信号检测论与传统心理物理法之间区别和联系的讨论 

信号检测论能把被试的辨别力和他的反应偏向分开，而传统心理物理法测得的感觉阈限则是两者的混合物。在方法学上，传统方法忽略了对噪音的测量。信号检测论认为，实验条件和方法的不同会造成不同的结果，多半是由于主观的反应偏向造成的，若去掉反应偏向的影响，人的纯感受性或辨别力就恒定了。 

信号检测论是传统心理物理法的发展与优化，但它们又都反映了感觉过程的某些方面，将二者整合之后，或可得到更全面的图景。通过信号检测论可以排除主观标准设定的变动，求得感觉系统对某一强度刺激的感受性，增进人们对于阈限的理解以及提供传统和现代心理物理学整合的可能性。 

不过，我们一方面要看到信号检测论对心理物理学研究的巨大贡献，要利用这个有利的工具去研究解决一些传统心理物理法所不能解决的问题；另一方面，也要看到传统心理物理法在一定条件下仍不失为测定感受性的一种可靠方法，并且用起来比信号检测论要简便些。

5    结论

（1）信号检测论是一种心理学实验常用的有效研究方法。

（2）被试的击中率和虚报率会随着先定概率的提高而增加，与前人经典实验研究结果一致。

（3）当先定概率增加时，被试的辨别力d′基本保持稳定，判定标准β逐渐降低，与与人们的一般决策习惯相一致，与理论基本相符。 

参考文献

何立国.信号检测论在内隐学习研究中的应用.湛江师范学院学报，2001,22（2）:118-121

朱滢.实验心理学.北京：北京大学出版社，2000：64-68. 

张铎.信号检测论在船舶瞭望中的应用.中国航海学会20##年度学术交流会优秀论文集专刊：149-156  

John.B.Best.认知心理学，黄希庭译，北京轻工业出版社，2000.

乐国安，李安.信号检测论在刑事诉讼认定证据中的应用。政法学刊，2004,21（3）：3-5 

附录

各先定概率条件下被试击中、虚报、漏报、正确否定的刺激个数

P（SN）=0.20

P（SN）=0.50

P（SN）=0.80

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