Prawa psychofizyczne w olfaktometrii

Prawa psychofizyczne w olfaktometrii – prawa dotyczące zależności siły (intensywności) odczuwanego zapachu od stężenia odorantów w powietrzu, wynikające z ogólnych praw psychofizycznych.

Ogólne prawa psychofizyczne

Ogólnymi prawami psychofizycznymi są nazywane prawa dotyczące zależności siły (intensywności) różnego rodzaju odczuwanych wrażeń zmysłowych od wielkości bodźców, które te wrażenia wywołują. Są stosowane zależności, znane jako:

• logarytmiczne prawo Webera-Fechnera (1860), wyrażane równaniem:

$w=k\cdot \ln {\frac {B}{B_{0}}},$

gdzie:

$w$ – reakcja układu biologicznego (wrażenie zmysłowe),

$B$ – natężenie bodźca,

$B_{0}$ – wartość początkowa natężenia bodźca (próg percepcji),

$\ln$ – logarytm naturalny;

• potęgowe prawo Stevensa (1957), wyrażane równaniem:

$\Psi (I)=k\cdot I^{a},$

gdzie:

$I$ – wielkość bodźca wywołującego wrażenie,

$\Psi (I)$ – psychofizyczna funkcja, opisująca zależność subiektywnie odbieranej siły wrażenia od wielkości bodźca,

$a$ – wykładnik potęgowy, różny dla różnych zmysłów,

$k$ – współczynnik proporcjonalności, zależny od rodzaju bodźców i stosowanych jednostek miar.

Od chwili opublikowania w 1957 roku wyników badań Stevensa, nie rozstrzygnięto, które z równań lepiej opisuje zależność siły wrażenia od wielkości bodźca. W zakresie wrażeń o średniej sile obie funkcje mają podobny przebieg (różnice trudno jednoznacznie wykazać ze względu na niewielką precyzję ocen siły wrażenia). W zakresie bodźców bardzo małych różnica jest istotna. Zgodnie z prawem Stevensa wrażenie przestaje być wyczuwalne, gdy wielkość bodźca zmierza do zera. Według prawa Webera-Fechnera wrażenie nie jest odbierane, gdy bodziec jest słabszy od określonej wartości progu percepcji.

Zależność intensywności zapachu od stężenia odorantów

W dziedzinie olfaktometrii jest akceptowane stosowanie obu praw psychofizycznych, co wyrażono w normie europejskiej PN-EN 13725:2007.

Symbole zgodne z normą zestawiono w tabeli z innymi oznaczeniami, stosowanymi w różnych obszarach psychofizyki oraz w olfaktometrii – przed ustanowieniem normy.

Symbole stosowane w równaniach wyrażających prawa psychofizyczne

Ogólne prawa psychofizyczne	Prawo Webera-Fechnera	Prawo Stevensa	Olfaktometria	Prawo Webera-Fechnera	Prawo Stevensa
Bodziec (Stimulus)	$B$, $S$, $I$	$I$, $\Phi$	Stężenie odoranta	$S$, $c$	$S$, $c$
Reakcja (Response)	$w$, $R$	$\Psi (I)$, $\varphi$	Intensywność zapachu	$I$, $S$	$I$, $S$
1. stała empiryczna	$B_{0}$, $S_{0}$, $I_{0}$	$a,$ $n$	1. stała empiryczna	$S_{PWW}$, $c_{th}$, ITE	$n$
2. stała empiryczna	$\mathrm {k}$	$\mathrm {k}$	2. stała empiryczna	$\mathrm {k_{W}}$	k

Odniesione do badań olfaktometrycznych ogólne prawa psychofizyczne wyraża się zgodnie z normą jako:

Poglądowy wykres empirycznych funkcji $S=f(c)$. Intensywność zapachu $(S)$ jest oceniana za mało precyzyjnie, żeby było możliwe wskazanie lepiej spełnianej zależności $S$ od stężenia odorantów $(c).$

• prawo Webera-Fechnera:

$S=k_{W}\cdot \log(c:c_{th})$

• Prawo Stevensa:

$S=k\cdot \log c_{n}$

Przebieg obu funkcji S = f (c) jest bardzo podobny, zwłaszcza w tym zakresie, w którym wrażenia są już wyraźne, ale jeszcze niezbyt mocne. Przez chmurę punktów doświadczalnych na wykresach (naturalny rozrzut wyników ocen intensywności zapachu jest duży) można przeprowadzić zarówno krzywą logarytmiczną, jak potęgową. W obu przypadkach uzyskuje się podobne współczynniki korelacji, co uniemożliwia stwierdzenie, które z praw jest lepiej spełniane. Nie wyklucza się, że zależność intensywności zapachu różnych związków, a zwłaszcza mieszanin odorantów, od ich stężenia w powietrzu powinna być opisywana z użyciem bardziej złożonych funkcji nieliniowych, które są poszukiwane.

W praktyce laboratoryjnej (olfaktometria i inne techniki analiz sensorycznych) powszechnie akceptowane jest logarytmiczne prawo Webera-Fechnera. Na jego podstawie opracowano procedury przygotowywania skal wzorców intensywności zapachu i serii rozcieńczeń próbek zanieczyszczonych gazów w celu oznaczenia stężenia zapachowego.