信号检测论的基本方法

信号检测论——有无法

摘要本次实验采用信号检测论中的有无法，检验了甲，乙两名女性被试在呈现信号和噪音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。结果发现，随着先定概率的减小，两被试判断标准渐渐变的严格，被试的辨别能力大体上渐渐也在提高。

关键词信号检测论有无法ROC曲线辨别力判断标准

本次实验尝试用信号检测论—有无法，来检验当呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，对被试的辨别力和判定标准是否都有影响，并绘制ROC曲线。本次实验假设，随着先定概率的减小，两被试判断标准渐渐变的严格，被试的辨别能力则保持不变。

2 方法

2.1 被试

两名被试，被试甲和被试乙，女，年龄均为20岁；

2.2 实验设计

本次实验使用先定概率为自变量，被试辨别力和判定标准是因变量。

2.3 实验材料

信号及噪音卡片，每张卡片正面写有1位和2位的数字，范围是8-24，背面分为SN和N（SN 和N都呈正态分布）；

2.4 实验程序

2.4.1 确定五种SN呈现的先定概率，本次实验按照实验手册中表6-2的标准进行；

2.4.2 主试按照P（SN）=0.9, P(N)=0.1分别从总体SN和N中随机抽样，形成一个n=50的样本。数

据记入表格6-3；

2.4.3 将SN和N的数字分布表给被试看，指导语为：“下面给你看一系列的数字卡片，你根据给你

呈现的数字分布表来判断该数字为信号还是噪音，并口头报告。”

2.4.4 将每张卡片呈现给被试并让其判断，被试报告“信号”，主试就在记录表相应的空格内记下“+”，

若被试判断为“噪音”，主试就在相应的空格内记下“—”。每做完50次休息2分钟；

2.4.5 实验结束后询问被试，在不同的情况下她是如何进行判断的，并将被试的回答记录在下面的

“讨论”中；

2.4.6 换被试重复上述过程。

3 结果

3.1 从PZO转换表中分别查出的与5对P（y/SN）,P(y/N)相应的Z和O值，以及五种先定概率的d

ˊ和β：

被试甲如下：被试乙如下：

3.2 绘制ROC曲线：

被试甲：被试乙：

3.3 用本实验的结果说明信号的先定概率如何影响被试的判断标准

从表格中我们可以看到：

被试甲随着先定概率的减小（0.9，0.7，0.5，0.3，0.1），被试判断标准总体来说是变的渐渐严格（β值渐渐增大，0.89，0.57，0.61，0.81，3.38）；

被试乙随着先定概率的提高（0.9，0.7，0.5，0.3，0.1），被试判断标准变的渐渐严格，（β值增大很明显，0.33，0..59，0.91，1.41，4.75）。

4讨论

4.1 两名被试在不同的情况下如何判断的简述：

被试一：（被试甲）

1、当先定概率为0.9和0.1的时候，最容易判断；当概率为0.7和0.3的时候比较容

易判断；概率为0.5的时候最难判断；

2、序列号在中间的数字比较难判断（15，16，17最难判断是信号还是噪音。）

3、同一个概率时候，刚开始和最后的时候最容易判断，中间的比较难以判断（知道有几个“N”,

会判断到了什么时候会出现多少，有一种预期）；

4、说时会有惯性存在。（前几个为8~11这种特别好判断的数时，突然出现16会习惯性的说

N）另如果4个16同时出现，则倾向于说“S、N、S、N”

5、受数字分布表影响很大。

6、判断的标准不同。（在0.9的先定概率时16更多的判断为N）

被试二：(被试乙)

1、数字<16时，倾向于判断N；数字>16时，倾向于判断S。

2、判断的标准的差异。(eg.18这个数在０.1先定概率中，N出现的比率多，但是判断时仍

然倾向于回答S)

4.2 当先定概率发生变化时，被试甲乙两人的辨别力和判定标准都会发生影响；

4.3 从结果中我们可以看到，随着先定概率的增大，被试的辨别能力渐渐提高，被试判断标准也渐

渐变的严格；

4.4 从判断标准似然比β的值中我们可以看到，两被试的判断标准都随着概率值得增大而严格，但

是被试甲的判断标准明显比被试乙的判断标准严的多，而且其判断标准的稳定性也高于被试乙。

4.5从理论上来说，被试的辨别能力是大体相等的。因为信号检测论从理论上来说是能够将人的感受

能力和人的主观态度区分开的。人的辨别能力是一定的，在实验中也不可能存在学习因素。而在此次实验中，特别是被试甲的辨别能力dˊ波动的比较大。这可能是被试甲对先定概率没有理解。

5结论

（1）当呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，对被试的辨别力和判定标准有影响；

（2）随着先定概率的减小，被试的辨别能力（dˊ）渐渐提高，被试判断标准（β）也渐渐变的严格，与理论数据存在一定的差距。

信号检测论－－评价法

摘要本次实验采用信号检测论中的评价法，检验了甲，乙两名女性被试对图片再认的准确性和判定标准。结果发现被试乙对图片的再认能力高于被试甲，但是两被的判定标准无显著差异。

关键词信号检测论评价法ROC曲线辨别力判断标准

本次实验尝试用信号检测论—评价法，来比较不同被试对图片再认的准确性和判定标准，并学习信号检测实验的基础程序之一----评价法。

2 方法

2.1 被试

两名被试，被试甲和被试乙，女，年龄分别为21岁，20岁；

2.2 实验材料

本次实验在电脑上操作；

2.3 实验程序

2.3.1 调整至进行测试的界面，让被试坐好；

2.3.2 主试指导语如下：“请你来做一个记忆实验，我先给你看60张图片，要求你尽量记住这些图

片，电脑播放这些图片的速度是每一秒钟一张”；

2.3.3 图片呈现结束后，主试指导于语如下：“现在电脑会呈现120张图片，其中一半是你刚才看过

的，另外一半是新的图片。我给你看一张图片时，你就要判断它是不是刚才看到过的。看过

的图片作为信号，请按下列标准按键：5——90%的可能为信号，4——75%的可能为信号，

3——50%的可能为信号，2——25%的可能为信号，1——25%以下的可能为信号；你必须在

5秒之内完成判断。请你快些判断。”

2.3.4 一个被试实验结束后，换另外一个被试，程序和前一个被试相同。

3 结果

3.1两被试再认图片的五类反应次数及概率：

被试甲：略被试乙：略

3.2绘制ROC曲线（P坐标）：

被试甲：略被试乙：略

比较两被试的ROC曲线（P坐标）：

绘制ROC曲线（Z坐标）：

被试甲：略被试乙：略

3.3 两被试再认语词按四种判定标准的累积次数

3.4两被试再认图片的dˊ和β值：

被试甲：略被试乙：略

3.5从本实验的结果中，我们可以看到被试乙对图片再认的能力高于被试甲（比较dˊ

4讨论

4.1 比较两被试的判断标准有无显著差异。采用独立样本T检验。

F=7.076,p=0.029>0.01方差齐性。t=0.998,df=8,p=0.348>0.05,所以认为两被试的判定标准无显著差异。

4.2 本次实验中两被试的P坐标ROC曲线比较圆滑，说明两名被试的对图片的再认能力在整个实验

中保持一致；

4.3从两被试的P坐标ROC曲线上，可以发现被试乙的曲线与机率线的距离较被试甲的曲线与机率

线的距离远，这说明了被试乙的图片再认能力比被试甲强；

4.4被试甲的最后一个β值非常大（3478），是因为被试甲在C5时的虚报率为0，所以导致了β值

的突然增大。

4.5有无法只要求被试判断出现的刺激是信号还是噪音，而评价法不仅要求被试对有无信号作出判

断，还要求按规定的等级作出评价，即说明每次判断的把握有多大，这样被试在一个实验中就会有几个标准。所以比较有无法和评价法后可以发现，后者能提供更多信息。

5结论

（1）两被试采用的判定标准无显著差异；

（2）两被试在整个实验过程中再认能力保持的比较一致，被试乙的对图片的再认能力比被试甲高。

（3）评价法与有无法相比，评价法能提供更多的信息。

迫选法信号检测论实验(实验心理学)

迫选法（Forced-Choice Method）是信号检测论的一种方法。用迫选法进行实验时与有无法一样，只用信号（SN）和噪音（N）两类刺激，且信号和噪音的差别也要通过预备实验确定。迫选法的实验程序有以下特点：

1、刺激呈现方式。一般每次给被试呈现的刺激数目为2-8个刺激，其中只有一个是信号，其余为噪音，这种呈现刺激的方式称为mAFC方式（多项迫选法），即每次从呈现的m个刺激中选出信号，如2AFC即从两个刺激中选出信号，4AFC是从4个刺激中选出信号，6AFC是从6个刺激中选出信号等。在呈现刺激时，每次呈现的多个刺激可以同时呈现，也可以相继呈现，具体情况根据实验的要求和实验设计而定。信号在每组刺激中呈现的位置或先后顺序是完全随机的。

2、反应方式。当呈现多个刺激后，只要求被试回答哪个是信号。被试回答是信号的依据是他对刺激量的差异的感觉，如果感觉到某一刺激与其他刺激有显著差异，或与信号的感觉量一致，就判断为信号，如果判断后发现错误，及时更正即可。

3、计算感受性的方法。根据实验次数和被试正确判断次数可计算正确判断概率，公式如下：

P（C）＝C/N

C为被试正确判断的次数，N为被试判断的总次数，P（C）是反应被试辨别力的指标，P（C）越高，说明感受性越高。求出P（C）后，转换为d′。

在其他条件不变的前提下，被试的辨别力与每次呈现的刺激的数目有关。通常一次呈现SN＋N的数目越多，被试分辨SN的难度越大；每次呈现的SN＋N的数目越少，被试辨别信号的难度就越小。另外，在迫选法实验中，被试的判断标准是刺激物理量的差别，被试只要从一组刺激中选择出信号即可，因此，无须自己再确定一个判断标准。所以，在计算时只计算辨别力d′，而无须计算判断标准β。

深度知觉是指人对物体远近距离即深度的知觉，它的准确性是对于深度线索的敏感程度的综合测定。

信号检测论(再认)

不同材料对被试计算信号检测的辨别力的影响 1、引言 信号检测论是信号量论的一个重要分支，1954年，美国心理学W.P.Tanner 和J.A.Swets把它应用于人的知觉过程，使心理物理学方法发展到一个新的阶段。而现在已扩展到记忆、思维、个性等领域。最早把SDT用于再认实验的是Egar，在1958年提出的。 2.实验目的 2.1了解信号检测论可以用于再认实验； 2.2学会计算信号检测论的辨别力指标d′和反应偏向指标β和C。 3实验方法 3.1被试 被试为本小组成员，两名男生，两名女生 3.2仪器与材料 EP2004型心理实验台及EPT801速示仪，具体图形卡片、抽象图形卡片、文字图形卡片各50张。 3.3实验程序 3.3.1将主机与附机EPT801速示仪连接好，打开电源，按<运行／待机>键。 3.3.2主试根据显示屏内容设置：联机模式→信号检测论→学号→姓名→A视场(2秒) →间隔(7秒) →测试(25)，主试把具体卡片中的“旧”卡片抽出随机排列好，把第1张插入A视场，讲完指导语后，按<确定>键，主机背后绿色指示灯亮，提示被试实验开始。实验时屏幕上“>”指着间隔时，主试依次将“旧”卡片插入A视场，直至测试暂停，鸣响。主试将看过的卡片与没有看过的“新”卡片混合，按卡片编号排列好，选再做一次设置中次数改为50次，其余不变，再次向被试呈现，直至做满50次，鸣响，黄色指示灯亮，第1材料实验结束。稍事休息3分钟，主试选再做一次，按上述相同方法测试抽象卡片和词卡片。 3.3.3被试见绿色指示灯后，眼睛靠近观察窗口，手按附机上的《确定》键，测试即开始，当同样材料第二次呈现时，被试根据指导语作出反应，直至做满50次，鸣响，黄色指示灯亮，实验结束。 4实验结果 4.1计算辨别力指标d′和反应偏向指标β和C。

信号检测论评价法实验报告

信号检测论的评价法实验报告 （福州大学应用心理系福建福州 350001）摘要：信号检测论是现代心里物理学最重要的内容之一。本实验使用了信号检测论的基本方法评价法考察了被试对图片再认的准确性和判断标准。通过本实验来了解信号检测论的一些观点和评价法的具体实施方法、步骤。 关键词：信号检测法范式、评价法、感受性、判定标准 一、引言 科学主义要求心理学的量化和精确性。心理物理学的发展在信号检测论出现之后进入了一个新的阶段，被习惯称为现代心里物理学。信号检测论被引入到心理学实验中，是对传统心理物理学的重大突破。信号检测论(Signal Detector Theory)原是信息论的一个分支,研究的对象是信息传输系统中信号的接收部分【1】。信号检测论主要包括有无法和评价法两种实验方法。国内运用信号检测论实验的研究主要集中在记忆领域，在注意、知觉、表象、内隐学习以及社会认知领域的研究也日渐增多[2]。本实验运用了信号检测论的评价法来考察被试对图片再认的准确性和判断标准。 二、实验方法 1、实验目的：（1）掌握信号检测论的基本理论，学会计算信号检测论指标d’、 C、β；（2）学习绘制接受者操作特性曲线，了解信号检测论的用途；（3）了解评价等级对再认回忆的影响。 2、实验仪器与材料：本实验的仪器为计算机和Psykey系统中的信号侦查论---评价法。实验材料为两套图片：一套是识记过的图片，共60张（每个图片内容不同）作为信号SN；另一套是没有识记过的图片，共60张（每个图片也不同，但与相应的第一套相似），作为噪音N。

3、被试：福州大学应用心理学系2012级学生一名，性别男，矫正后视力正常。 4、实验程序： （1）准备工作 打开并登录计算机里的psykey软件系统，找到里面的信号检测论——评价法实验，并开始实验。 （2）正式实验 被试阅读指导语：“请你来做一个记忆实验，先看60张图片，要求你尽量记住这些图片，电脑播放这些图片的速度是没一秒钟一张。”被试阅读完毕并理解指导语后，开始实验。根据实验设计，以1s的时间间隔开始呈现第一套的60张图片，每张图片呈现时间为2s。 接着被试继续阅读指导语：“现在电脑会呈现120张图片，其中一半是你刚才看过的，另一半是新的图片。在看一张图片时，你就要判断它是不是刚才看到过的，并请点击相应数字：5——100%的可能为看过，4——75%的可能为看过，3——50%的可能为看过，2——25%的可能为看过，1——0%的可能为看过。你必须在5秒之内完成判断。请你尽快判断。” 根据实验设计，开始呈现二套图片混合后的120张图片，让被试判断是否是刚才识记过的，并按照规定的等级按键作出评价。 实验完毕由计算机统计实验数据。 二、实验结果 表1 被试实验结果统计 类型 1 2 3 4 5 合计 信号17 2 4 7 30 60 噪音54 1 3 1 1 60

微弱信号检测装置(实验报告)剖析

2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】

微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图

1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。

微弱信号检测装置(实验报告)

微弱信号检测装置 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图 1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。

方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。 方案二：采用TI公司提供的MSP430G2553作为控制芯片。由于MSP430G2553资源配置丰富，内部集成了10位AD，可以直接使用，简化电路，程序实现简单。此外还有低功耗，以及性价比高等优点，所以采用该方案。 5 显示电路的方案设计 方案一：采用液晶显示器作为显示电路，液晶显示器显示内容较丰富，可以显示字母数

信号检测论有无法实验报告

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。 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：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。 信号检测论把刺激的判断看成对信号的侦察并作出决策的过程，其中既包括感觉过程也包括决策过程。感觉过程是神经系统对信号或噪音的客观反应，它仅取决于外在的刺激的性质，即信号和噪音之间的客观区别；而决策过程受到主观因素的影响。前者决定了被试的感受性大小，信号检测论多选用辨别力指标d’来作为反映客观感受性的指标；后者则决定被试的决策是偏向于严格还是偏向于宽松，信号检测论用判定标准β或报告标准C来对反应倾向进行衡量。并学习绘制ROC曲线。 2. 实验方法： 2.1被试：上海师范大学天华学院13应用心理1班女生一名 2.2仪器：采用计算机和Psytech心理实验系统。4种频率声音：1000Hz、1005Hz、1010Hz和1015Hz。 2.3程序：1．登录并打开PsyTech心理实验软件主界面，选中实验列表中的“信号检测论（有无法）”单击呈现实验简介。点击“进入实验”到“操作向导”。在参数设置中，实验者可以让被试先进行预备实验确定信号的频率。如果不做预备实验可以人工选取 1005、1010、 1015中的一种频率的声音作为信号，直接开始实验。 2．预备实验的指导语是：这是一个预备实验，使用1号反应盒。每次实验计算机将先后发出两个不同频率的声音。请你判断哪个声音的频率更高。如果你觉得第二个声音比第一个声音的频率高，请按“＋”键；如果觉得第二个声音比第一个声音的频率低，请按“－”键。预备实验将进行30次。当你明白了上述指导语后，请点击下面的“预备实验”按钮开始。3．预备实验结束后，实验者在“预备实验结果”中将正确百分比中最接近80%的频率作为正式实验的信号（SN），而1000HZ则作为噪声（N）。

实验二实验报告

PAM和PCM编译码器系统 一、实验目的 1.观察了解PAM信号形成的过程；验证抽样定理；了解混叠效应形 成的原因； 2.验证PCM编译码原理；熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出 时钟之间的关系；了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用。 二、实验内容和步骤 1.PAM编译码器系统 1.1自然抽样脉冲序列测量 （1）准备工作； （2）PAM脉冲抽样序列观察； （3）PAM脉冲抽样序列重建信号观测。 1.2平顶抽样脉冲序列测量 （1）准备工作； （2）PAM平顶抽样序列观察； （3）平顶抽样重建信号观测。 1.3信号混叠观测 （1）准备工作 （2）用示波器观测重建信号输出的波形。 2.PCM编译码器系统 2.1PCM串行接口时序观察 （1）输出时钟和帧同步时隙信号的观察； （2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量； 2.2用示波器同时观察抽样时钟信号和编码输出数据信号端口 （TP502），观测时以TP504同步，分析掌握PCM编码输数据和抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系； 2.3PCM译码器输出模拟信号观测，定性观测解码信号与输入信号的 关系：质量，电平，延时。 2.4PCM频率响应测量：调整测试信号频率，定性观察解码恢复出的 模拟信号电平，观测输出信号电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系；

2.5PCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信 号电平，定性观测解码恢复出的模拟信号的质量。 三、实验数据处理与分析 1.PAM编译码器系统 （1）观察得到的抽样脉冲序列和正弦波输入信号如下所示： 上图中上方波形为输入的正弦波信号，下方为得到的抽样脉冲序列，可见抽样序列和正弦波信号基本同步。 （2）观测得到的重建信号和正弦波输入信号如下所示：

信号检测实验报告

Harbin Institute of Technology 匹配滤波器实验报告 课程名称：信号检测理论 院系：电子与信息工程学院 姓名：高亚豪 学号：14SD05003 授课教师：郑薇 哈尔滨工业大学

1. 实验目的 通过Matlab 编程实现对白噪声条件下的匹配滤波器的仿真，从而加深对匹配滤波器及其实现过程的理解。通过观察输入输出信号波形及频谱图，对匹配处理有一个更加直观的理解，同时验证匹配滤波器具有时间上的适应性。 2. 实验原理 对于一个观测信号()r t ，已知它或是干扰与噪声之和，或是单纯的干扰， 即 0()()()()a u t n t r t n t +?=?? 这里()r t ，()u t ，()n t 都是复包络，其中0a 是信号的复幅度，()u t 是确知的归一化信号的复包络，它们满足如下条件。 2|()|d 1u t t +∞ -∞=? 201||2 a E = 其中E 为信号的能量。()n t 是干扰的均值为0，方差为0N 的白噪声干扰。 使该信号通过一个线性滤波系统，有效地滤除干扰，使输出信号的信噪比在某一时刻0t 达到最大，以便判断信号的有无。该线性系统即为匹配滤波器。 以()h t 代表系统的脉冲响应，则在信号存在的条件下，滤波器的输出为 0000()()()d ()()d ()()d y t r t h a u t h n t h τττττττττ+∞+∞+∞ =-=-+-???

右边的第一项和第二项分别为滤波器输出的信号成分和噪声成分，即 00()()()d x t a u t h τττ+∞ =-? 0 ()()()d t n t h ?τττ+∞ =-? 则输出噪声成分的平均功率（统计平均）为 2 20E[|()|]=E[|()()d |]t n t h ?τττ+∞ -? **00*000200 =E[()(')]()(')d d '=2()(')(')d d ' 2|()|d n t n t h h N h h N h ττττττδττττττττ+∞+∞+∞+∞+∞ ---=?? ?? ? 而信号成分在0t 时刻的峰值功率为 22 20000|()||||()()d |x t a u t h τττ+∞ =-? 输出信号在0t 时刻的总功率为 22000E[|()|]E[|()()|]y t x t t ?=+ 22**0000002200E[|()||()|()()()()] |()|E[|()|] x t t x t t t x t x t t ????=+++=+ 上式中输出噪声成分的期望值为0，即0E[()]0t ?=，因此输出信号的功率 成分中只包含信号功率和噪声功率。 则该滤波器的输出信噪比为 222000022000|||()()d ||()|E[|()|]2|()|d a u t h x t t N h τττρ?ττ+∞ +∞-==?? 根据Schwartz 不等式有

信号检测论有无法实验报告剖析

------------------------------------------------------------------------------- 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

心理学“信号检测论”实验报告

实验题目评价法－信号侦察论 实验课程实验心理学实验指导老师刘海涛 学生姓名吴楚楚1208300045 试验班级心理121 实验简介：信号检测论是人们在对刺激做判断时，对不确定的情况做出某种决定的理论。信号检测 论最早应用在雷达和通讯技术中，用来解决信号接受的正确概率问题。后来信号检测论被广泛应用到感知觉过程的研究中。通过信号检测论的实验方法可以对被试的感受性和反应倾向性进行有效的测量，克服被试的主观因素和噪音干扰对感受性的影响。信号检测论不仅能测定人对信号的反应，也测定人对噪音的反应，因而能够将人的感受性与其判断标准区分开，并且分别用不同的数量来表达。信号检测论有三个基础实验程序，即有无法、迫选法和评价法。其中，评价法可以在相同的时间内获得被试更多的信息。 在评价法中，不仅要求被试对有无信号作出判断，还要求按规定的等级作出评价，即说明每次判断的把握有多大。这样，被试就有了几个判断标准，因而用一轮实验的结果就可以绘制出ROC曲线。 实验目的：通过图片再认，学习信号侦察论及其基础程序评价法。 实验器材：PsyKey心理教学系统 实验被试：大学生一名，年龄21岁，性别女。 实验过程： 本实验采用图片再认作为评价法的实验。刺激共有两套：一套是识记过的图片，共60张（每个图片内容不同）作为信号SN；另一套是没有识记过的图片，共60张（每个图片也不同，但与相应的第一套相似），作为噪音N。 第一步，先让被试识记第一套图片，计算机屏幕随机呈现每张图片，60张图片连续呈现； 第二步，把这60张识记过的图片与第二套60张图片混合在一起，仍按上述的方法呈现给被试，让被试判断是否是刚才识记过的，并按照规定的等级按键作出评价。 采用五等级评价的方法，其中1—0%，2—25%，3—50%，4—75%，5—100%。让被试直接点击对应的数字按钮来进行反应。

信号检测论的基本方法

信号检测论——有无法 摘要本次实验采用信号检测论中的有无法，检验了甲，乙两名女性被试在呈现信号和噪音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。结果发现，随着先定概率的减小，两被试判断标准渐渐变的严格，被试的辨别能力大体上渐渐也在提高。 关键词信号检测论有无法ROC曲线辨别力判断标准 本次实验尝试用信号检测论—有无法，来检验当呈现信号和噪音的先定概率发生变化时，对被试的辨别力和判定标准是否都有影响，并绘制ROC曲线。本次实验假设，随着先定概率的减小，两被试判断标准渐渐变的严格，被试的辨别能力则保持不变。 2 方法 2.1 被试 两名被试，被试甲和被试乙，女，年龄均为20岁； 2.2 实验设计 本次实验使用先定概率为自变量，被试辨别力和判定标准是因变量。 2.3 实验材料 信号及噪音卡片，每张卡片正面写有1位和2位的数字，范围是8-24，背面分为SN和N（SN 和N都呈正态分布）； 2.4 实验程序 2.4.1 确定五种SN呈现的先定概率，本次实验按照实验手册中表6-2的标准进行； 2.4.2 主试按照P（SN）=0.9, P(N)=0.1分别从总体SN和N中随机抽样，形成一个n=50的样本。数 据记入表格6-3； 2.4.3 将SN和N的数字分布表给被试看，指导语为：“下面给你看一系列的数字卡片，你根据给你 呈现的数字分布表来判断该数字为信号还是噪音，并口头报告。” 2.4.4 将每张卡片呈现给被试并让其判断，被试报告“信号”，主试就在记录表相应的空格内记下“+”， 若被试判断为“噪音”，主试就在相应的空格内记下“—”。每做完50次休息2分钟； 2.4.5 实验结束后询问被试，在不同的情况下她是如何进行判断的，并将被试的回答记录在下面的 “讨论”中； 2.4.6 换被试重复上述过程。 3 结果 3.1 从PZO转换表中分别查出的与5对P（y/SN）,P(y/N)相应的Z和O值，以及五种先定概率的d ˊ和β： 被试甲如下：被试乙如下： 3.2 绘制ROC曲线： 被试甲：被试乙： 3.3 用本实验的结果说明信号的先定概率如何影响被试的判断标准 从表格中我们可以看到： 被试甲随着先定概率的减小（0.9，0.7，0.5，0.3，0.1），被试判断标准总体来说是变的渐渐严格（β值渐渐增大，0.89，0.57，0.61，0.81，3.38）； 被试乙随着先定概率的提高（0.9，0.7，0.5，0.3，0.1），被试判断标准变的渐渐严格，（β值增大很明显，0.33，0..59，0.91，1.41，4.75）。 4讨论

《测试信号分析与处理》实验报告

测控1005班齐伟0121004931725 （18号）实验一差分方程、卷积、z变换 一、实验目的 通过该实验熟悉 matlab软件的基本操作指令，掌握matlab软件的使用方法，掌握数字信号处理中的基本原理、方法以及matlab函数的调用。 二、实验设备 1、微型计算机1台； 2、matlab软件1套 三、实验原理 Matlab 软件是由mathworks公司于1984年推出的一套科学计算软件，分为总包和若干个工具箱，其中包含用于信号分析与处理的sptool工具箱和用于滤波器设计的fdatool工具箱。它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力，是广泛应用于信号分析与处理中的功能强大且使用简单方便的成熟软件。Matlab软件中已有大量的关于数字信号处理的运算函数可供调用，本实验主要是针对数字信号处理中的差分方程、卷积、z变换等基本运算的matlab函数的熟悉和应用。 差分方程（difference equation)可用来描述线性时不变、因果数字滤波器。用x表示滤波器的输入，用y表示滤波器的输出。 a0y[n]+a1y[n-1]+…+a N y[n-N]=b0x[n]+b1x[n-1]+…+b M x[n-M] (1) ak,bk 为权系数，称为滤波器系数。 N为所需过去输出的个数，M 为所需输入的个数卷积是滤波器另一种实现方法。 y[n]= ∑x[k] h[n-k] = x[n]*h[n] (2) 等式定义了数字卷积，*是卷积运算符。输出y[n] 取决于输入x[n] 和系统的脉冲响应h[n]。 传输函数H(z)是滤波器的第三种实现方法。 H(z)=输出/输入= Y(z)/X(z) （3）即分别对滤波器的输入和输出信号求z变换，二者的比值就是数字滤波器的传输函数。 序列x[n]的z变换定义为 X (z)=∑x[n]z-n (4) 把序列x[n] 的z 变换记为Z{x[n]} = X(z)。

信号检测论(有无法)实验报告

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/32895626.html, 信号检测论（有无法）实验报告 作者：韦琳廖倩黄彬芯 来源：《科学与财富》2018年第19期 1 前言 信号检测论（Signal Detection Theory，简称SDT），是一种心理物理法，是关于人们在不确定的情况下如何作出决定的理论。它是信息论的一个重要分支。常以SN（信号加噪音）表示信号，以N表示噪音[1]。在心理学领域，信号检测论所指的信号可以理解为刺激。在信号检测论中，噪音就是对信号检测起干扰作用的所有背景。 信号检测论将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，从而解决了传统心理物理学所无法解决的问题。它将辨别力和判断标准分离，使实验者可以用一些方法测量反应的倾向性，并使测得的被试的辨别力不受反应倾向性的影响。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，信号检测论多选用辨别力指标d’来作为反映客观感受性的指标；用似然比β或报告标准C来对反应倾向进行衡量[2]。 信号检测论增进人们对于阈限的理解以及提供传统和现代心里物理学整合的可能性。 2 方法 2.1 被试 大二学生，女，20岁。 2.2 实验仪器和材料 本实验采用成都中医药大学信号检测论—有无法实验程序，根据给定的各种文字或图形材料定义实验参数。 2.3 实验程序 进入实验操作后在“信号+噪音数量”后面选择信号与噪音的总数量为80，在“先验概率P （SN）”中定义信号呈现的先验概率，本实验中，先验概率依次为0.1，0.3，0.5，0.7，0.9。 选择“提取图片”按钮，之后再预览图片，然后单击“保存图片”按钮，保存图片材料。 准备进行正式实验。以0.5先验概率为例，主试选择主界面“正式实验”菜单中，选择“给 定图形材料”。被试开始进行实验，屏幕出现指导语：下面是一个测验你的辨别能力的实验。实验开始时，首先在屏幕中心一次呈现一系列的图片材料，要求你尽量记住这些材料，呈现完这些材料之后，计算机将呈现两倍数量的图片，其中部分是刚才呈现过的，并要求你判断哪一

信号检测论

信号检测论 摘要 本实验运用信号检测论检测被试的判断标准并通过ROC 曲线测出被试对信号和噪音的感受性水平。 关键词：信号检测论，感受性水平，判断标准，ROC 曲线 前言 信号检测论(简称SDT)，是一种心理物理法，是关于人们在不确定的情况下如何作出决定的理论。它是信息论的一个重要分支。在SDT 实验中通常把刺激变量看作是信号，把刺激中的随机物理变化或感知处理信息中的随机变化看作是噪音。常以SN(信号加噪音)表示信号，以N 表示噪音。这个理论是1954年由坦纳与斯维茨引进到心理学实验当中的，在对感受性的测量上获得了成功。至今已形成了一些基本方法，如有无法、评价法及迫选法等等。它不仅在感受性的测量上，而且在记忆等研究中也起到了作用。 信号检测论（SDT ）用于实验时，把正确的反应分为“击中”、“正确否定”，把错误反应分为“漏报”、”虚报“。对击中率P （y/SN ）、虚报率P （y/N ）的计算公式如下： 反 应 Y N 刺SN 激N P(y/SN) = f1/(f1+f2) P(y/N) = f3/(f3+f4) 击中率和漏报率之间是有固定关系的。我们可以通过已知的数据去推测判断标准。在信号检测论中，判断标准β是由下面的公式来计算的： [ β = 击中率的纵坐标/虚报率的纵坐标 ] 信号检测论中感受性的高低是如何表示的呢？由于信号检测论实验不仅测被试对信号刺激的反应，而且也测被试对噪音刺激的反应。如果被试的感受性高即分辨能力强，实验结果会得到两个相距较远的正态曲线。如果被试的感受性低，实验就会得到两个相距较近的正态曲线。因此，我们可以用两个正态曲线的距离即两个正态分配的平均数之间的距离来作为感受性的指标。为了便于在不同条件下进行比较，这个距离是以标准差为单位来表示的，长称d ’。公式如下 [ d ’ = Z N － Z SN ] 当判断标准发生变化时，击中率和虚报率都相应的发生变化，但分辨能力d ’保持不变，操作者特征曲线（ROC 曲线）又叫等感受性曲线。 方法 被试：关雨庆，女，20岁。 实验材料：信噪比确定的词语材料（PPT ） 实验过程： 被试首先用鼠标双击给定的PPT ，被试仔细阅读指导语，并按照指 击中f1 漏报f2 虚报f3 正确否定f4

信号检测法——有无法的实验报告

信号检测法——有无法的实验报告 姓名： 指导老师： 时间：

信号检测法——有无法的实验报告 /// /// /// /// (////////学院长春 130000) 摘要：运用信号检测论的“有无法”检测被试辨别力、判断标准和面对不 同先验概率下的反应偏向，通过做ROC曲线测出被试对信号和噪音的辨别能力。 关键词：信号检测论辨别力判断标准 ROC 曲线 1 引言 信号检测论是现代心理物理学的重要组成部分。它假设人们在对刺激进行感知时，干扰（也即噪音）也总是存在的，即人作为一个接受者对刺激的辨别问题可等效于一个在噪音中检测信号的问题。 在心理学领域，信号检测论所指的信号可以理解为刺激。在信号检测论中，噪音就是对信号检测起干扰作用的所有背景，对信号起着干扰作用的因素都可当做“噪音”。 信号检测论把刺激的判断看成对信号的侦察并作出决策的过程，其中既包括感觉过程也包括决策过程。感觉过程是神经系统对信号或噪音的客观反应，它仅取决于外在的刺激的性质，即信号和噪音之间的客观区别；而决策过程受到主观因素的影响。前者决定了被试的感受性大小，信号检测论多选用辨别力指标d’来作为反映客观感受性的指标；后者则决定被试的决策是偏向于严格还是偏向于宽松，信号检测论用似然比β或报告标准C来对反应倾向进行衡量。并学习绘制ROC曲线。 2 研究方法 2.1 被试 1名在校女大学生， 20岁,身体健康，///////学院11级应用心理学专业。2.2仪器及材料JGW—B心理实验台操作箱，100克，104克，108克和112克的砝码重量各一个。 2.3 方法 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。100克的重量作为噪音。 （2）主试按下三种不同的SN和N出现的概率安排实验顺序。 （2）（3）

信号检测论(有无法)

信号检测论（有无法） 梁振宇 2014级心理学2班 2014704217 摘要本实验选取了岭南师范学院教科院2014级心理学2 班的一名女生作为被试，运用信号检测论的有无法测量被试在先定概率下的辨别力指数和判断标准的大小，并绘制出ROC曲线，检验信号检测论的先定概率发生变化时，被试的击中率、虚报率、辨别力指数和判断标准是否受其影响。结果发现：（1）当先定概率增加时，辨别力指数变化较大，判断标准变化不大；（2）当先定概率增加时，被试的击中率和虚报率基本稳定。 关键词信号检测论有无法先定概率判断标准β辨别力指数d‘Roc曲线 1、引言 信号检测论（Signal Detection Theory，简称SDT），是一种心理物理法，是关于人们在不确定的情况下如何作出决定的理论。它是信息论的一个重要分支，1954年，美国心理学家W.P.Tanner和J.A.Swets把它运用于人的知觉过程，使心里物理学方法发展到一个新的阶段，它的出现彻底改变了以往人们对阈限的理解，将客体客观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所无法解决的问题。 信号检测论有两个独立指标：一是感觉辨别力指标（d‘=Z击中—Z虚报）表示感知能力，又称感觉敏感性；另一个是反应偏向，可用判断标准（β=击中率的纵坐标/虚报率的纵坐标）来表示，它包括利益得失、动机、态度等因素。 信号和噪音是信号检测论的基本概念。信号检测论实验一般是在信号和背景分不清的条件下进行，对信号检测起干扰作用的背景称为“噪音”。主试呈现的刺激，有时只呈现“噪音”刺激（以N表示）；有时在信号刺激呈现的同时呈现噪音刺激（以SN表示），让被试对信号刺激做出反应。在呈现刺激之前，主试告诉被试刺激N和SN各自出现的概率，这个概率称为先定概率，同时对被试说明判定结果的奖惩办法。每次实验呈现的无论是N还是SN，都是随机安排的。主试在呈现刺激之前要给被是一个预备信号。在信号检测论的实验中，被试对有无信号出现的判定有四种结果：击中、虚报、漏报和正确否定。 击中，是当信号出现时（SN），被告报告为“有”，这称为击中，以Y/SN表示。这个判定的概率被称为击中的条件概率，以P（Y/SN）表示。虚报，是当只有噪音出现时（N），被试报告“有”，这称为虚报。这个判定的概率被称为虚报条件概率，以P（Y/N)表示。漏报，

信号检测论实验报告

连续标题：信号检测论下先验概率 信号检测论下先验概率对被试判定标准的影响 王文博 中国人民大学心理学系

摘要 本实验方法是信号检测论--有无法，目的在于考察不同先验概率对被试的影响和被试对信号和噪音的辨别能力。实验被试为中国人民大学心理学系本科二年级学生一名，实验要求被试在不同先验概率下进行重量类型信号噪音的判别，信号出现的先验概率次序依次为50%、20%、80%，并计算被试在不同情况下辨别力指标d’和判定标准β，绘制ROC曲线，通过ROC 曲线测出被试对信号和噪音的辨别能力。结果显示，信号（SN）的先验概率越大，被试的判断标准β也越随之变松；同时被试辨别力d’也受到先验概率的影响。

信号检测论下先验概率对被试判定标准的影响 信号检测论（Signal detection theory，SDT）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，将个体客观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所无法解决的问题。先验概率（Prior probability）是指根据以往经验和分析得到的概率,如全概率公式,它往往作为"由因求果"问题中的"因"出现，在本实验中即为给定的信号出现概率。实验用两个不同重量的刺激作为“信号”和“噪声”随机呈现。根据被试的击中率和虚报率计算辨别力d’和判定标准β并绘制操被试操作特性曲线即ROC曲线。研究假设被试的判断标准和辨别力会受到先验概率的影响，先验概率越大，判断标准越松。 方法 被试 中国人民大学心理学系大二本科生一名，对重量有清楚的感受，辨别能力正常。 仪器 JGW—E型心理试验台，重量阈标称物，记录纸。 流程 准备：主试了解操作流程之后，在JGW—E型心理试验台中进入实验目录界面首页，由键盘输入“29”，选中信号检测法实验图标进入实验参数选择界面。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10次比较重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。 指导语：请将右手伸入套袖测试口，拿住圆柱体慢慢上举，2秒后放下，注

锁相放大器实验报告

锁相放大器实验报告 摘要：本实验利用锁相放大器对信号中的噪声进行抑制并对其进行检测，了解相关检测原理，锁相放大器的基本组成；掌握锁相放大器的正确使用方法及在检波上的应用。通过实验学会锁相放大器的使用，掌握利用锁相放大器来观察信号输入信号通道前后的幅值以及波形情况，获得相位与电压、放大倍数与电压的关系，并且通过噪声的观察知道如何消除噪声。 关键词：锁相放大器，微弱信号放大，PSD 输出波形，谐波响应 引言：随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的。方法，将微弱信号从噪声中提取出来。自1962年第一台锁相放大器商品问世以来，锁相放大器有了迅速发展，性能指标有了很大提高，现已被广泛应用于科学技术的很多领域。 一、实验原理： 1、 噪声 在物理学的许多测量中，常常遇到极微弱的信号。这类信号检测的最终极限将取决于测量设备的噪声，这里所说的噪声是指干扰被测信号的随机涨落的电压或电流。噪声的来源非常广泛复杂，有的来自测量时的周围环境，如50Hz 市电的干扰，空间的各种电磁波，有的存在于测量仪器内部。在电子设备中主要有三类噪声：热噪声、散粒噪声和1／f 噪声，这些噪声都是由元器件内部电子运动的涨落现象引起的。从理论上讲涨落现象永远存在，因此只能设法减少这些噪声，而不能完全消除。 2、相干检测及相敏检波器 微弱信号检测的基础是被测信号在时间上具有前后相关性的特点。相关反映了两个函数有一定的关系，如果两个函数的乘积对时间的积分不为零，则表明这两个函数相关。相关按概念分为自相关和互相关，微弱信号检测中一般都采用抗干扰能力强的互相关检测。设信号f 1(t )为被检信号V s (t )和噪声V n (t )的叠加，f 2(t )为与被检信号同步的参考信号V r (t )，二者的相关函数为： 由于噪声V n (τ)和参考信号V r (τ)不相关，故R nr (τ)=0，所以R 12(τ)=R sr (τ)。锁相放大器通过直接实现计算相关函数来实现从噪声中检测到被淹没信号。 锁相放大器的核心部分是相敏检波器(phase —sensitive detector,简称PSD)，也有称它为混频器(mixer)的，它实际上是一个乘法器。加在信号输入端的信号经滤波器和调谐放大器后加到PSD 的一个输入端。在参考输入端加一个与被测信号频率相同的正弦（或方波）信号，经触发整形和移相变成方波信号，加到PSD 的另一个输入端。 若加在PSD 上的被测信号为u i ，加在PSD 上的方波参考信号u r 幅度为1，若用傅里叶级数展开，则方波的表达式为 ()[]∑∞=++=0r r 12sin 1 21π4n t n n u ω, （n =0，1，2）。 (1) 于是PSD 的输出信号为 从式(2)可以看出，输出信号oPSD u 包含有下列各种频率分量：

微弱信号检测

微弱信号检测电路实验报告 课程名称：微弱信号检测电路 专业名称：电子与通信工程＿＿＿年级：＿＿＿＿＿＿＿ 学生姓名：＿＿＿＿＿＿ 学号：＿＿＿＿＿ 任课教师：＿＿＿＿＿＿＿

微弱信号检测装置 摘要：本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测装置，用来检测在强噪声背景下，识别出已知频率的微弱正弦波信号，并将其放大。该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路组成。其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号，微弱信号检测电路完成微小信号的检测。本系统是以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相器后，接着通过比较器产生方波去驱动开关乘法器CD4066，最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号。经最终的测试，本系统能较好地完成微小信号的检测。 关键词：微弱信号检测锁相放大器相敏检测强噪声

1系统设计 1.1设计要求 设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值。整个系统的示意图如图1所示。正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC 机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。 图1 微弱信号检测装置示意 （1）基本要求 ①噪声源输出V N的均方根电压值固定为1V±0.1V；加法器的输出V C =V S+V N，带宽大于1MHz；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。 ②微弱信号检测电路的输入阻抗R i≥1 MΩ。 ③当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。 （2）发挥部分 ①当输入正弦波信号V S 的幅度峰峰值在20mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。 ②扩展被测信号V S的频率范围，当信号的频率在500Hz ~ 2kHz范围内，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。 ③进一步提高检测精度，使检测误差不超过2%。 ④其它（例如，进一步降低V S 的幅度等）。