The Innovation Informatics | PsyRTDevice：基于声波的反应设备精度评估开源工具包

在心理与认知实验中，反应时是理解大脑加工速度的关键指标。然而，测量设备的精度差异长期以来被忽视，影响实验的可信度与可重复性。我们开发了PsyRTDevice，希望为研究者提供一种简单、可靠、低成本的评估工具，使实验者能以更高的时间精度开展认知研究。

导 读

反应时是心理学及相关学科领域中最常用的行为指标，不同反应设备在精度上存在较大差异，对实验结果有着重要影响。我们开发了PsyRTDevice开源工具，巧妙地利用声波记录来实现了对反应设备的精准评估，让研究者能在几分钟内完成高精度测量。

图1 图文摘要

1

科学背景

在心理学、神经科学与行为科学研究中，反应时（RT）是揭示认知加工速度与神经效率的核心指标。然而，反应时数据受到其自身采集设备的“平均延迟”与“延迟波动”的影响。传统反应设备精度的评估手段依赖昂贵的高精度响应盒或光电传感装置，价格高、配置复杂、可移植性差。这些问题使得反应时设备精度长期被研究者忽视，进而导致实验数据的跨实验室可比性和可重复性长期受到限制。

2

科学问题

如何以低成本、易操作的方式准确评估各类反应时测量设备（键盘、鼠标、手柄等）的延迟与稳定性，从而为研究者提供可及、方便的反应设备测量工具？

3

方法亮点

PsyRTDevice 创新性地引入“声波测量”原理：通过麦克风捕捉“物理按键声”的时间点，并通过与计算机记录的“系统反应时间戳”比较来衡量反应的设备延迟和精度。声波信号的采样率高（≥48kHz），使测量精度可达亚毫秒级。与以往依赖昂贵硬件或破坏性改装的方案不同，本方法具有四大优势：精确——利用真实声学信号对齐，无需系统假设；经济——仅需普通电脑声卡，无额外成本；安全——对设备进行无损检测，不影响其正常使用；简便——通过一定次数的测量即可得出平均延迟与波动范围，完整评估过程小于10分钟。

图2 声波延迟测量原理图

4

核心发现

测试结果显示，不同输入设备之间的平均反应延迟可相差近40毫秒，且稳定性存在明显差异。总体而言，手柄设备的精度最高、鼠标居中、键盘最低。

图3 不同设备延迟分布图

为进一步评估这些差异对认知实验的影响，我们在三个经典范式中进行了验证实验：抑制返回（IOR）、Stroop效应和内源性注意线索任务。结果表明，低精度设备（如普通键盘）记录的RT整体更长，但三种范式的核心认知效应（如IOR效应、Stroop干扰与注意线索效应）的相对差异均保持稳定。这一结果强调了在跨实验比较或神经行为同步研究中选择高精度设备的重要性。

图4 三任务中，高低误差设备的反应时及HDDM模型分析结果图

5

影响与应用

该研究研发了一款可快速精准测量反应设备精度开源软件工具，并系统考察输入设备精度对反应时的影响。对需要高时间精度的实验（如ERP、MEG分析）而言，设备延迟可能导致神经信号与行为响应错位。PsyRTDevice的普及可帮助研究者建立实验透明度和可重复性的新标准。

6

延伸与合作

PsyRTDevice已在GitHub开源（https://github.com/yangzhangpsy/PsyRTDevice），未来版本将拓展至触摸屏、响应盒等设备类型。我们欢迎实验心理学与神经科学研究团队合作，共同建立设备精度标准数据库。

总结与展望

PsyRTDevice以简便、开放、低成本的方式解决了反应设备测量精度的技术难题，不仅提升了实验的定量严谨性，也促进了跨实验室间的可比性。未来，我们计划进一步开发自动化报告功能，并建立公开的设备延迟数据库，为心理与行为科学的实验质量控制提供基准支持。

责任编辑

徐  南   深圳大学

祁  炜   清华大学