信号检测论有无法实验报告

1-------------------------------------------------------------------------------实验报告信息栏系别心理系年级13级2班姓名魏晓芹同组成员杨思琪、张彤、韩永超实验日期2016年4月学号120105510215教师评定-------------------------------------------------------------------------------信号检测论有无法实验报告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0.8、0.92、0.8625，虚报率分别为0.5125、0.56、0.75，辨别力d′分别为0.592、1.254、0.406，判定标准β分别为0.70、0.38、0.71。关键词信号检测论；有无法；先定概率；辨别力d′；判定标准β1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。信号检测论的研究对象是信息传播系统中信号的接收问题。在心理学中，它是借助于数学的形式描述“接收者”在某一观察时间内将掺有噪音的信号从噪音中辨别出来。信号检测论应用于心理学中的基本原理是：将人的感官、中枢分析综合过程看作是一个信息处理系统，应用信号检测论中的一些概念、原理对它进行分析。信号检测论在心理学中具体应用时，常把刺激变量当作信号，把对刺激变量起干扰作用的因素当作噪音，这样就可以把人接收外界刺激时的分辨问题等效于一个在噪音中检测信号的问题，从而便可以应用信号检测论来处理心理学中的实验结果。信号检测论的理论基础是统计决策。信号检测论本身就是一个以统计判定为根据的理论。它的基本原理是：根据某一观察到的事件，从两个可选择的方面选2定一个，人们要想作这样的决策，必须有一个选择的标准。由于事物之间的区别并不那么明显，人在做决定时往往不是对就是错，因此当刺激超过这一标准时被试就以有信号反应，当刺激达不到这一标准时被试就以无信号反应。在信号检测实验中，被试对有无信号出现的判断可以有四种结果：击中、虚报、漏报、正确否定。本实验的目的：检验当呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，对被试辨别力（d’）和判断标准是否都有影响，并学习绘制ROC曲线。2实验方法2.1被试承德医学院应用心理学专业2013级2班学生一名，男性，22岁，身体健康。2.2实验器材：JGW——B心理实验台操作箱，100克，104克，108克和112克的重量各一个。2.3实验设计把104克，108克和112克的重量分别和100克的重量比较10次，选出一个在十次比较中7次或8次觉得比100克重的重量作为信号刺激，如108克和112克都符合要求，则选108克作为信号刺激，100克的重量作为噪音，依据被试的感觉判断是“信号”还是“噪音”，而信号和噪音是事先按先验概率随机确定的，看被试的反应变化。2.4实验步骤：2.4.1准备工作：（1）把104克、108克、和112克的重量分别和100克的重量比较10次，选出一个在10次比较中7次或8次觉得比100克重的重量作为信号刺激。100克重量作为噪音。（2）主试按下三种不同的SN和N出现的先验概率安排实验顺序。（1）（2）（3）P(SN)205080P（N）805020每种先定概率做100次其中先后各50次。50次中信号和噪音出现的顺序按随机原则安排，并列表如下：32.4.2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次中信号出现的概率。（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三秒。（3）被试右手伸入心理实验台被实测中部操作箱，套袖试测试口，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，两秒后就放下。要求被试每次提举重量时，提的高低，快慢要前后一致，提举后，若判断为信号就回答“信号”，主试在记录表上相应的（）内几下“+”。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）接上述方法继续，直到测完300次为止。2.4.3换被试重做上述实验。2.5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）。502080805020SNNSNNSNNSNNSNNSNN12...504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）YnSN6911N155根据表一得，先定概率为0.2时，被试的击中率P（Y/SN）为0.8,虚报率P（Y/N）为0.5125。根据表二得，先定概率为0.5时，被试的击中率P（Y/SN）为0.92,虚报率P（Y/N）为0.56。根据表三得，先定概率为0.8时，被试的击中率P（Y/SN）为0.8625,虚报率P（Y/N）为0.75。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。YnSN164N4139YnSN464N28225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βP（SN）先定概率0.200.500.80PZOPZOPZOY/SN0.80.8420.28000.921.4050.14870.86251.0800.226Y/N0.51250.250.39880.560.1510.39440.750.6740.3178d′0.5921.2540.406β0.700.380.71d′=ZSN-ZN=Z击中-Z虚惊β=O击中/O虚惊从表四可得，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0.592、1.254、0.406，判定标准β分别为0.70、0.38、0.71。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6力几乎没有变化。在被试的反应中，当先定概率较小时，被试的判断标准就高，其就会倾向于少说信号。当先定概率较大时，被试的判断标准就降低，其就会倾向于多说信号。然而先定概率越大，判定标准就越松；先定概率越小，判定标准就越严格，这就影响到了被试的反应，即被试在决定某一个感觉是由信号或噪音引起时，是根据自己的主观标准来判断的，这个判定标准受SN呈现的先定概率和对反应的奖惩办法两个因素的影响而发生变化。先定概率不影响重量辨别感受性，但影响判断标准。先定概率越大，判定标准越松；先定概率越小，判定标准越严格。实验结果与前人的经典实验研究一致。原因可能是被试做实验时注意力高度集中；被试在做先定概率为0.80的刺激组时产生了疲劳效应，致使被试的辨别力稍有下降。通过实验结果可以看出，被试在不同的先验概率中，信号的击中率和虚报率不同。先验概率越小，击中率越大，虚报率越小。这可以从以下方面分析：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；也可能产生疲劳效应，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，也可能由于主试事先告知被试信号和噪音出现的次数，使被试产生期望误差。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。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呈现先减小后增大趋势，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7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先增大后减小的趋势。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。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先增大后减小，与前人经典实验研究结果不一致，这可能是由于实验的随机误差和实验所使用材料的限制。（3）当先定概率增加时，被试的辨别力d′先增大后减小，判定标准β先减小后增大。6参考文献朱滢.实验心理学.3版.北京：北京大学出版社，2014.1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）=0.20YnSN164N4139P（SN）=0.50YnSN464N2822P（SN）=0.80YnSN6911N1558