极限法测定几种频率的听觉阈限实验报告
【摘要】本实验采用极限法测定集中频率下的听觉阈限，极限法是测定阈限的直接方法，它能形象地表明阈限这一概念。也就是说，在记录纸上可以直接看出这一类与那一类（感觉得到和感觉不到）反应的界限。极限法一般交替地使用递增和递减系列，这样既能抵消习惯误差，又能抵消期待误差。本实验被试为吉林化工学院安全专业学生2名（男）。本次实验地目的在于：1. 熟悉极限法地应用。2. 了解纯音听觉阈限与不同频率地关系。通过分析实验结果发现，绝对听觉阈限与不同频率地声音刺激有关，听觉感受性最高地频率在1000Hz 到4000Hz 之间，当声音频率低于1000Hz 或高于4000Hz 时，听觉阈限显著升高，即绝对听觉阈限与声音刺激频率呈现“U ”字相关。
关键词：极限法、听觉阈限
1. 引言
感觉是由物质刺激作用感觉器官而引起的，因此可以用物理量来说明感觉量。如以“刚刚感觉到”的物理刺激量来代表感觉的绝对阈限（简称RL ），用“刚刚感觉到”有差别的两个物理量之差来代表感觉的差别阈限（简称DL ）。“刚刚感觉到”是指这种感觉正处在“感觉到”与“感觉不到”的过渡地带，这样大小的感觉量可以用有50%的次数能感觉到、有50%的次数感觉不到的物理刺激量来表示。
传统心理物理法有三种基本方法。作为心理物理学方法之一的极限法是测定阈限的直接方法，又称最小变化法、最小可觉刺激或差别法。其特点是刺激按“渐增”和“渐减”两个序列交替变化组成，且每次变化的数量是相等的。每一个序列的刺激强度包括足够大的范围，能够确定从一类反应到另一类反应的瞬间转换点或阈限的位置。因为极限法刺激的两个序列被试预先知道，也知道每次都有一定强度的刺激出现，因此易产生两种误差：一种是在渐增序列中提前报告“有”和在渐减序列中提前报告“无”的倾向所产生的期望误差；另一种是在渐减序列中坚持报告“有”和在渐增序列中坚持报告“无”的倾向所产生的习惯误差。渐增序列和键键序列交替出现，在确定阈限时，求各次结果均值的方法就是为了平衡这一系统误差（一般称作“常误”）。因为极限法的刺激系列反复出现，被试很快就会了解刺激范围，为了克服定势的影响，两个系列的起始点不要相同，要经常无规则的变化才行。为了检查被试是否有期望或习惯误差，两序列的操作顺序还要做适当的安排。因为在多次的测定过程中，往往会受练习或疲劳的影响而产生不一致的情况。要检查渐增序列与渐减序列所测结果是否有差别，就要使两者练习或疲劳影响的程度相等，也就是使两者在测定顺序上机会均等（假设练习或疲劳的作用随测定次数的增多而等速变化）。极限法一般交替地使用递减和递增系列，这样既能抵消习惯误差，又能抵消期待误差。
声音强度与声波的振幅相对应，音高则是与声波的频率相对应的。但是这种对应关系并不是简单的直线性的。对不同频率的纯音进行听觉阈限的测定，可以揭露这种对应关系，而且也是一切与听觉有关的研究的基础工作之一。响度绝对阈限是指在某一声音频率
使我们刚刚感觉到有声音时的强度。当声强逐渐增加时，我们会主观上产生由强到弱的程度不同的响度感觉。声强和响度二者不同，声强是声音的客观物理量，而响度是声音的主观物理量。一般而言，频率相同的声音的响度是由强度所决定的，但不同频率的声音的响度除了由振动决定之外，也受频率的影响。当声音频率不同时，即使振动强度相同，听起来响度也不相同。也就是说，频率不同的声波，其响度的绝对阈限值是不同的。这是由于听分析器对各种频率的声音感受性不一样，对于强度相同而频率不同的声音，听起来会觉得响度不同。对响度的最初研究是关于响度级的确定，具体表现为等响度曲线。当心理物理量表法诞生的时候，人们便开始了响度和强度的直接研究，对于响度的这些研究，对于通讯器材的设计、医用测听器的校准和聋症的诊断等有很大的助益。
2. 实验方法
2.1实验被试
吉林化工学院，资源与环境工程学院，安全专业1101.
2.2实验仪器与材料
EP304A 听觉仪、耳机
2.3实验程序
（1）试验之前让被试者面对仪器坐下，戴上耳机，刺激的呈现有时从强到弱，有时从弱到强，被试分别报告听到声音和听不到声音。
（2）实验时主试先使用1000Hz ，再顺序使用2000、400、4000、200、8000Hz 。每种频率都交替进行递增、递减各4 个系列的测试。递减系列从远超于听觉阈限的声音强度开始，每次衰减3分贝，直到被试者听不见时，记下这时的衰减数值。递增系列从远在阈限以下的声音强度开始，每次增加3分贝，直到被试者刚刚听到声音时，记下这时的衰减数值。不论递增或递减系列，主试者必须随机改变相继系列的开始点。
为了避免被试者疲劳，可组成主试者、被试者各两组，每完成两种频率测听，主试者、被试者轮换一次。主试应事先准备好两个人的实验记录表格，分别记录实验数据。
3. 实验结果
3.1不同频率下测得的听觉阈限的平均值和标准差（单位：db ） 频率 200 400
17.63
3.51 1000 13.75 3.60 2000 13.08 5.05 4000 8.86 4.14 8000 4.61 2.51
平均值 24.91 标准差 7.90 3.2根据所绘制的折线图 [1**********]
[***********]8000
3.3对这六组数据作单因素方差分析（ANOVA ）的结果
因为方差齐性，且F=46.41，df=5，P=0.001
3.4对被试的三组实验数据作单因素方差分析(ANOVA)的结果
由表可得P=0.2416>0.05，说明三组数据在0.05水平下不存在显著差异，说明绝对听觉阈限在不同个体之间不存在显著差异。
4. 讨论
4.1 随机改变相继系列的开始点
极限法的刺激系列反复出现，被试很快就会了解刺激范围。为了克服定势的影响，两个系列的起始点不要相同，而是应经常无规则的变化。随机改变相继系列的开始点正是为了防止被试对开始点产生练习效应，即根据前几次的经验来判断大约何时能听到
声音或听不到声音，而不是真正听到或听不到之后再报告。因此，随即改变相继系列的开始点可以防止数据丧失真实性。
4.2极限法用于本实验测定听觉阈限的不足之处
4.3实验误差及其控制
4.3.1习惯误差和期望误差的控制
在极限法实验中，由于刺激是按一定的顺序呈现的，被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向，如在下降序列中继续说“有”或“是”，在上升序列中继续说“无”或“否”，这种被试习惯于前面几次刺激所引起的感觉即习惯误差。由于习惯误差在递增法序列中，即使刺激强度早已超出阈限，被试仍报告感觉不到，这就会使测得阈值偏高。相反，在递减法序列中，即使刺激强度早已小于阈限，被试仍报告有感觉，这就会使测得的阈值偏低。 与习惯误差相反的是另一种误差为期望误差，它表现为被试在长的序列中给予相反判断的倾向，期望转折点的尽快到来。用递增法测定时，阈值就会偏低；用递减法测定时，阈值就会偏高。 实验中，采用递增序列和递减序列在数量上保持一致的办法，来让习惯误差和期望误差尽可能相互抵消。
4.3.2练习误差和疲劳误差的控制
练习误差是由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情景，对实验产生了兴趣和学习效果，而导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。
与此相反，由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响，而导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差，称之为疲劳误差。随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。
为了平衡练习和疲劳效应的影响，在实验中，采用抵消平衡设计（即ABBA 设计），这样，即使可以让练习或疲劳效应平均作用在递增或递减序列上。
4.4 影响实验的其它因素
4.4.1 设备本身的因素
4.4.2纯音的影响
本实验的声音刺激为纯音，纯音是指波形呈正弦曲线的声音，如音叉的声音和用音频信号发生器发出的声音。在自然环境中我们所能听到的声音极少是单一的纯音，而是不同频率和振幅混合而成的复合音。由于被试平时很少听到这样的纯音，再加上实验室外有部分噪音，以及实验器材本身产生的噪音，使被试对纯音的分辨受到影响，甚至产生幻听、耳鸣的现象。
4.4.3 听觉适应和听觉疲劳现象
听觉适应是持续的声音刺激引起听觉感受性下降的现象。听觉系统一般对一个稳定声的感受性在最初1～2 分钟内有所下降，而后很快稳定在一个水平上，听觉适应的特点就在于它是一个平衡过程。听觉疲劳是声音刺激强度大大超过听觉感受器的正常生理反应限度，或声音刺激长时间作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高的现象。由于实验中被试长时间听一个声音，会产生听觉适应和听觉疲劳现象，这会直接影响到阈限的测定。在实验中，笔者采用当主试呈现声音刺激时才戴上耳机，当主试在调节刺激声音的分贝时就把耳机取下的策略，这样可以较好的避免听觉适应现象。笔者还采用每完成一种频率的测试，就交换主试和被试的策略，这样可以较好的避免听觉疲劳现象。
4.4.4判断标准
实验中，被试判断标准的不一致也会引起误差，避免这一误差的方法之一是实验前要训练被试，使其掌握恰当的判断标准。
4.4.5被试的主观情绪
由于本实验需要重复多次，被试很容易产生焦躁的情绪，会在很大程度上影响实验结果，所以实验中要注意及时休息，要求被试努力克服不良情绪。
4.4.6听觉掩蔽效应
听觉掩蔽是两个声音同时呈现时，一个声音因受到另一个声音影响而减弱的现象。在日常生活中经常可以遇到声音的掩蔽现象。一个可听声由于其他声音的干扰而使听觉发生困难，前者必须
增加强度才能重新听到，这种阈限强度增加的过程和强度增加的量就叫声音的掩蔽效应。
5. 结论
5.1 对同一被试, 绝对听觉阈限与不同频率的刺激有关, 且听觉感受性最高的频率在1000Hz 到4000Hz 之间，当声音频率低于1000Hz 或高于4000Hz 时，听觉阈限显著升高，即绝对听觉阈限与声音刺激的频率呈现“U ”字的相关。
5.2 绝对听觉阈限在不同个体和性别之间均无显著的差异。