极限法测定几种频率的听觉阈限
10090320133 范思洁
（华东师范大学应用心理学系，上海，200062）
摘 要 本实验采用极限法测定几种频率的听觉阈限，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。实验中采用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。本实验被试为华东师范大学应用心理学系年龄均为19岁的男女各两名同学。通过分析实验结果发现绝对听觉阈限与不同频率的声音刺激有关,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。 关键词：极限法、听觉阈限、习惯误差、期待误差
1引言
在我们生活的内外环境里,存在着各式各样的刺激,有些刺激对我们的感官是不适宜的。它们超出我们感受的限度,因而不能引起我们的感觉。但即使是适宜的刺激,也不是在任何情况下都能引起感觉;要想引起感觉,刺激的最小变化必须达到一定的量。这种人对适宜刺激的感觉能力称为感受性,它通常用感觉阈限来度量。感觉阈限,是指能引起感觉的、持续一定时间的刺激量。听觉阈限中的绝对听觉阈限,即指能引起听觉的最小的刺激量,它用声级(分贝)来表示。声音响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，可以揭示这种对应关系，而且也是一切与听觉有关的研究的基础工作之一。同时，这种工作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。在听觉阈限的研究历史上, Cohen, 1969 年的研究,找出了乐器、人和多种动物发声的频率范围,并发现了女性声音频率值高于男性,而且频率范围也要稍大些,动物和人的情况相差较大,最突出的是蝙蝠和海豚,它们发出的被感知的声音频率可达
120,000HZ以上。通常,人耳接受的声音频率范围为20 到20,000HZ, 40 岁以上成年人听力上限还会下降到12,000HZ左右,甚至更低,而敏感范围为1,000 到3,000HZ。研究表明, 1,000HZ单耳听力阈限声压级数
约为7分贝, 8, 000HZ单耳听力阈限声压级数约为13分贝, 125HZ单耳听力阈限声压级数约为45分贝。（1）极限法（limit method）是一种测定阈限的直接方法，又称最小变化法（minimal-change method）、序列探索法（method of serial exploration）、最小可觉刺激（method of least difference）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系列被试都知道，他也知道每次都有一定强度的刺激出现，因此极限法便容易产生两种误差：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；另一种是在渐增序列中坚持报告“有”和在渐减序列中坚持报告“无”的倾向产生的习惯误差。渐增序列和渐减序列相交替出现，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，↑↓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↑与↓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。
2方法
2.1 被试
随机选取华东师范大学应用心理学系大二2名男生2名女生，年龄均为19岁。
2.2 材料
听觉仪，型号EP304A，华东师大科教仪器厂生产 2.3 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。
3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 1000 2000 平均值 标准差
34.25 3.831
27.44 5.53
22.69 4.31
20.88 7.56
4000 25.25 11.12
8000 20.41 5.76
3.2根据3.1所制折线图
4035302520151050200
4001000200040008000
3.3由3.1对这六组数据作单因素方差分析 ANOVA 阈限 组间 组内 总数 平方和 1079.163 1889.680 2968.842 df 5 42 47 均方 215.833 44.992 F 4.797 显著性 .001 方差齐性，且得：F=4.797，df=5，P=0.001<0.05，说明这六组数据在0.05水平下存在显著差异
进一步对这六组数据作LSD检验得：
*. 均值差的显著性水平为 0.05。 频率 200 400 1000 2000 4000 8000
200 —
.049* .001* .000*
400 .049* —
.164 .057
1000 .001*
.164
2000 .000*
.057 .592
4000 .010*
.518 .449 .199
8000 .000*
.042 .500 .890
—
.592
— .19 .890
.010* .000* .518 .042* .449 .500 — .156 .156 —
由表可得在200Hz频率下与其他频率均有显著性差异
3.4 将被试的全部实验数据按递增、递减序列分为两组，对这两组数据作独立样本t检验
独立样本检验 阈限 方差方程的 Levene 检验 均值方程的 t 检验 差分的 95% 置信 假设方差相等 假设方差不相等 F .073 Sig. .788 t -1.115 -1.115 df 46 45.998 Sig.(双侧) 均值差值 标准误差值 .271 -2.55208 .271 -2.55208 区间 下限 上限 2.28839 -7.15838 2.05422 2.28839 -7.15839 2.05422 方差齐性 t=-1.115, P=0.271>0.05, 两组数据并无显著差异
3.5对被试的四组实验数据作单因素方差分析 ANOVA 阈限 组间 组内 总数 平方和 120.025 2848.818 2968.842 df 3 44 47 均方 40.008 64.746 F .618 显著性 .607 由表可得P=0.607>0.05，说明四组数据在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
3.6将四名被试的实验数据按性别分为两组，对这两组数据作独立样本t检验
独立样本检验 阈 方差方程的 Levene 检验 均值方程的 t 检验 差分的 95% 置信区 假设方差相等 F 3.340 Sig. .074 t -.856 -.856 df 46 38.027 Sig.(双侧) 均值差值 标准误差值 .397 -1.96875 .398 -1.96875 下限 间 上限 2.30089 -6.60019 2.66269 2.30089 -6.62654 2.68904 限 假设方差不相等 方差齐性，由表可得t=-0.856 df=46 p=0.397>0.05，故两组数据在0.05水平下不存在显著差异，说明绝对听觉阈限在不同性别之间不存在显著差异
4讨论
4.1实验误差及控制
用极限法求绝对阈限经常会产生一些误差。在这些误差中，有些是由直接对感觉产生干扰的因素引起的；还有些是非感觉方面的因素引起的，如习惯和期望、练习和疲劳、时间和空间等等。这些因素在测定阈限的过程中经常起作用，以致使测定结果产生一定倾向的误差。这类误差叫做常误（constant error）。 极限法测定绝对阈限产生的误差主要有四种：习惯误差和期望误差、练习误差和疲劳误差。 4.1.1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叫作习惯误差。
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叫期望误差（error of anticipation）。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。 4.1.2练习误差和疲劳误差的控制
练习误差（error of practice）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（error of fatigue）。 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。
4.2 极限法用于本实验测定听觉阈限的不足之处
极限法测定听觉阈限的理论假设是存在一个分界点,此点之前是绝对听得到的,此点之后是绝对听不到的,并且这点至少在一定的时期内是固定不变的。这一假设本身就有欠妥之处。首先,研究表明,从听到→听不到不是绝对的突变,而是存在一个过渡带的,即它是一个渐变的过程。而在实验中要求被试在某一刻报告“听到”或“听不到”时,被试可能是从这个过渡带上选取一个点来报告,但是由于被试无法保证每次都选同一个点,所以,结果会随机地出现一系列的数字。其次,在数据处理时,只是简单地进行加减求平均数,这本身就是一个缺陷。倘若把阈限定义为一个区间,通过被试的报告,根据统计学原理,就可以找到一定的置信区间,用区间来对阈限进行描述,其可靠性必然会有所提高。同时,这样也可以消除被试报告中的抽样误差。
4.3 影响实验的其它因素
4.3.1 本实验的声音刺激为纯音，纯音（Pure tone）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。 4.3.2 听觉适应和听觉疲劳现象
听觉适应（auditory adaptation）乃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（auditory fatigue）乃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。 4.3.3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。 4.3.4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。
4.3.5 听觉掩蔽效应
听觉掩蔽（auditory masking）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
6参考文献
杨治良.实验心理学.杭州：浙江教育出版社，1998:167-174
刘源.对音乐速度差别感受阈限的研究.重庆师范大学学报（自然科学版），2009，26（4）；127-130
7附录
200↑ 200↓ 2000↑ 男 47.5 27.5 27.5 32.5 37.5 32.5 27.5 32.5 32.5 37.5 32.5 32.5 32.5 37.5 37.5 37.5 32.5 男 22.5 17.5 17.5 女 34 33 32 34 33 34 32 35 33.5 41 35 36 36 35 34 34 33 女 23 20 21 400↑ 400↓ 4000↑ 男 27.5 27.5 22.5 22.5 27.5 17.5 17.5 17.5 20 27.5 22.5 22.5 27.5 22.5 22.5 22.5 22.5 男 12.5 12.5 12.5 女 34 29 32 27 35 33 35 37 35 32 31 28 26 36 33 30 30 女 20 22 21 1000↑ 1000↓ 8000↑ 男 32.5 27.5 22.5 27.5 17.5 22.5 17.5 17.5 18.75 27.5 27.5 32.5 32.5 22.5 22.5 17.5 22.5 男 12.5 12.5 12.5 女 20 22 21 20 22 20 20 21 20.75 19 18 22 20 24 22 21 24 女 20 21 20 2000↓ 22.5 20 7.5 7.5 7.5 7.5 27.5 27.5 27.5 22.5 12.5 12.5 12.5 12.5 21 21.25 28 26 31 29 20 20 20 23 31 29 30 31 4000↓ 12.5 12.5 37.5 37.5 37.5 37.5 22.5 17.5 17.5 12.5 52.5 47.5 42.5 47.5 23 21.5 20 21 20 20 20 20 22 21 21 25 26 26 8000↓ 7.5 11.25 22.5 22.5 22.5 17.5 17.5 12.5 12.5 12.5 27.5 27.5 22.5 27.5 21 20.5 19 19 20 21 24 24 20 22 28 33 25 26