1、極限法測定幾種頻率的聽覺閾限華東師范大學 心理與認知科學學院 心理系 基地班 李夢韻 10090330302摘要本實驗采用多變量實驗設計，運用極限法來測定華師大心理與認知科學學院大二學生的不同頻率的純音聽覺閾限，以測量聽覺響度絕對閾限為測驗對象，測量被試的絕對閾限，形成相應的函數關系。試驗目的是為了進一步熟悉極限法的應用以及初步理解純音聽覺閾限與不同頻率的關系。實驗結果表明：（1）不同頻率的聽覺閾限不同，被試的純音聽覺閾限隨頻率的增加而呈降低趨勢，在2000Hz時，閾限達到最小值，隨后又有一定幅度的上升。實驗結果論證了音高不等于聲音的物理頻率，說明它是一種主觀心理量。（2）聽覺閾限具有較顯著的

2、個體差異（3）實驗中被試的練習和疲勞均對實驗結果有影響。實驗討論中探討了幾種主要的實驗誤差和控制方法，以及其他可能影響實驗結果的因素，并對實驗提出改進建議。關鍵詞 極限法 聽覺閾限 頻率1 引言在心理物理學綱要一書中，費希納把心理物理學定義為一門精密的關于身體和心理之間函數依附關系的理論。可以說，心理物理學的目標就是最終用精確的函數形式來描述外部的物理刺激與由此而發生的感覺和知覺之間的定量關系。因此心理物理學家必須測量感覺閾限和量化閾上感覺。費希納最初用三種方法研究閾限：最小變化法、恒定刺激法和平均差誤法。最小變化法是測定絕對閾限的基本方法。聲音響度（心理量）與聲波的振幅（物理量）相對應，音高

3、（心理量）則是與聲波的頻率（物理量）相對應的。但是這種對應關系并不是簡單的直線性的。對不同頻率的純音進行聽覺閾限的測定，可以揭示這種對應關系，而且也是一切與聽覺有關的研究的基礎工作之一。同時，這種工作對于通訊器材的設計、醫用測聽器的校準和聾癥的診斷等有很大的裨益。1.1閾限的性質 感覺閾限簡稱閾限，用于衡量感覺器官的辨別力。分為絕對閾限和差別閾限。絕對閾限指剛好能引起心理感受的刺激大小。在統計學上將絕對閾限定義為，有50的實驗次數能引起反應的刺激值。 測定閾限有三種基本方法：極限法、恒定刺激法和平均差誤法。本實驗主要研究極限法的運用。1.2極限法的應用 極限法,又稱最小變化法,序列探索法,最小

4、可覺差法，是測量閾限的直接方法，它能形象地表明閾限這一概念。每次呈現刺激后讓被試報告其是否有感覺，在記錄紙上可以直接看出這一類與那一類（感覺得到和感覺不到）反應的界限。極限法的特點是:刺激由遞減和遞增的兩個系列組成,以間隔相等的小步變化,尋求一種反應到另一種反應的瞬間時轉換點或閾限的位置。極限法既可以以用于測定絕對閾限,也可以用于測定差別閾限。極限法一般交替地使用遞增和遞減系列，這樣既能抵消習慣誤差，又能抵消期待誤差。本實驗主要研究用極限法測定不同頻率的純音聽覺閾限。1.3最小變化法的變式階梯法 最小變化法是按一定的梯級增加或減少刺激強度來測定閾限的，并且漸增系列和漸減系列是完全分開的。階梯法

5、和最小變化法的區別，就在于它把增加和減少刺激強度的程序連續進行。當被試報告感覺不到開始呈現的刺激時，主試就按一定梯級來增加刺激強度；而當增加到被試感覺到了時，又按一定的梯級來減少刺激強度。實驗按這樣的順序繼續下去，直至達到一個先定的標準或先定的實驗次數為止。2 方法2.1被試本實驗的被試為華東師范大學心理系本科學生一名，20歲，女生。2.2儀器與材料 聽覺儀（ 型號EP304A，華師科教儀器廠生產）2.3試驗程序a實驗之前讓被試者面對儀器坐下，戴上耳機，刺激的呈現有時從強到弱，有時從弱到強，被試分別報告聽到聲音時和聽不到聲音。b正式測聽時隨機使用200，400，1000，2000，4000，8

6、000（周/秒）六種頻率。每種頻率都交替進行遞增、遞減各4個系列的測試。遞減系列從遠超于聽覺閾限的聲音強度開始，每次衰減2分貝，直到被試者聽不見時，記下這時的衰減數值。遞增系列從遠在閾限以下的聲音強度開始，每次增加2分貝，直到被試者剛剛聽到聲音時，記下這時的衰減數值。不論遞增或遞減系列，主試者必須隨機改變相繼系列的開始點。每次刺激延續26秒，兩次刺激間間歇24秒。開始時較快，到接近閾限時，刺激時間和間歇時間要略微延長，每次增加或衰減1分貝。c正式開始實驗之前，可對遞增、遞減系列各做幾次練習，使被試者熟悉測聽的步驟。d為了避免被試者疲勞，每完成兩種頻率測聽，主試者、被試可以輪換一次。一人改變聲音

7、頻率和強度，一人給預備信號、發出刺激并記錄被試者反應。主試事先準備好隨機使用的頻率和遞增、遞減系列開始點的安排，列入表格，以作記錄。 e記錄數據并用spss13.0對數據進行處理。3結果頻率2004001000200040008000平均閾限31.2524.2513.7525.7525.2524.50標準差1.892.220.961.262.50.58實驗結果顯示不同頻率的聽覺閾限有顯著差異，聽覺閾限受到頻率影響，在頻率很高和很低的情況下標準差較大，說明數據波動較大，可能存在誤差較大，而在中間頻率下數據波動較小。圖1不同頻率的聽覺閾限曲線圖從圖中可以看出，被試聽覺閾限隨頻率的增加而呈降低趨勢，

8、在1000 Hz時，閾限達到最小值，隨后又有一定幅度的上升并趨于穩定。 在對多名被試數據進行比較后發現，聽覺對不同頻率的閾限變化規律大致相似，但對不同頻率的具體閾限值存在個體差異。4討論4.1實驗誤差及控制 用極限法求絕對閾限經常會產生一些誤差。在這些誤差中，有些是由直接對感覺產生干擾的因素引起的；還有些是非感覺方面的因素引起的，如習慣和期望、練習和疲勞、時間和空間等等。這些因素在測定閾限的過程中經常起作用，以致使測定結果產生一定傾向的誤差。這類誤差叫做常誤（constant error）。極限法測定絕對閾限產生的誤差主要有四種：習慣誤差和期望誤差、練習誤差和疲勞誤差。4.1.1 在極限法實驗

9、中，由于刺激是按一定的順序呈現的，被試在長序列中有繼續給同一種判斷的傾向，如在下降序列中繼續說“有”或“是”，在上升序列中繼續說“無”或“否”，這種被試習慣于前面幾次刺激所引起的感覺叫作習慣誤差。由于習慣誤差在遞增法序列中，即使刺激強度早已超出閾限，被試仍報告感覺不到，這就會使測得閾值偏高。相反，在遞減法序列中，即使刺激強度早已小于閾限，被試仍報告有感覺，這就會使測得的閾值偏低。與習慣誤差相反的是另一種誤差叫期望誤差（error of anticipation）。它表現為被試在長的序列中給予相反判斷的傾向，期望轉折點的盡快到來。用遞增法測定時，閾值就會偏低；用遞減法測定時，閾值就會偏高。實驗中

10、，采用遞增序列和遞減序列在數量上保持一致的辦法，來讓習慣誤差和期望誤差盡可能相互抵消。4.1.2練習誤差和疲勞誤差的控制 練習誤差（error of practice）是由于實驗的多次重復，被試逐漸熟悉了實驗情景，對實驗產生了興趣和學習效果，而導致反應速度加快和準確性逐步提高的一種系統誤差。與此相反，由于實驗多次重復，隨著實驗進程而發展的疲倦或厭煩情緒的影響，而導致被試反應速度減慢和準確性逐步降低的一種系統誤差，稱之為疲勞誤差（error of fatigue）。隨著時間的進展，練習可能使閾限降低，而疲勞可能使閾限升高。為了平衡練習和疲勞效應的影響，在實驗中，采用抵消平衡設計（即ABBA設計）

11、，這樣，即使可以讓練習或疲勞效應平均作用在遞增或遞減序列上。4.2對被試反應定勢的控制 用極限法測定絕對閾限，自變量是刺激系列，被試容易產生反應定勢，為了避免被試者形成這種定勢，每次呈現刺激的起點不應固定不變，而應隨機變化。4.3噪音干擾 雖然實驗室采用了單獨的隔音環境，但噪音都是客觀存在的。窗外的汽車聲、門外的走動聲都是不可避免的。由于本次實驗測的是聽覺閾限，所以即使很小的噪音都可能會影響實驗結果。因此我們可以一方面盡量改善實驗條件來降低噪音，同時引入信號檢測論的方法來排除噪音對實驗結果的影響。4.4聽覺疲勞 另外一種影響實驗準確性的誤差是聽覺疲勞，即聲音的刺激強度大大超過聽覺感受器的正常反

12、應限度，或刺激聲音長時間作用于聽覺器官而引起的聽覺閾限暫時提高的現象。因此在實驗中要每隔一段時間讓被試休息片刻再繼續實驗，以減輕聽覺疲勞帶來的影響。4.5主試的規范操作 由于不同頻率的聽覺刺激不同，因此被試很容易誤把刺激當作噪音而不做出反應，因此在實驗前主試應該讓被試先熟悉這一頻率的聽覺刺激，以幫助他作出正確的判斷。 實驗中，被試判斷標準的不一致也會引起誤差，避免這一誤差的方法之一是主試實驗前要訓練被試，使其掌握恰當的判斷標準。由于本實驗需要重復多次，被試很容易產生焦躁的情緒，會在很大程度上影響實驗結果，所以實驗中要注意及時休息，要求被試努力克服不良情緒。在轉動儀器轉鈕是要盡可能掌握節湊，避免過快或過慢，從而發出轉動聲響引起被試的心理波動。特別在可能接近被試閾限值的前后不宜轉動過快，而導致當被試報告時不能記錄準確的數值。5結論 實驗結果顯示，被試聽覺閾限隨頻率的增加而呈降低趨勢，在1000 Hz時，閾限達到最小值，隨后又有一定幅度的上升。實驗結果論證了音高不等于聲音的物理頻率，說明它是一種主觀心理量。不同頻率的聽覺閾限有顯著差異，聽覺閾限受到頻率影響，在頻率很高和很低的情況下誤差較大，而在中間頻率下誤差較小。不同個體在聽覺閾限上存在顯著差異。6參考文獻楊治良.實驗心理學，浙江教育出版社,1998楊治良 王新法.心理實驗指導手冊,2006孟慶茂等.