Результаты и расчет. Аналоговый вход 1 используется только для начала измерения с молоточком для тестирования рефлексов

Рис. 4 Пример результата

Замечание

Аналоговый вход 1 используется только для начала измерения с молоточком для тестирования рефлексов. Этот канал можно удалить из диаграммы: измените Analog Channel 2 на No Y Axis и измените Analog Channel 1 на Analog Channel 2.

Лабораторная работа № 8.1

ИЗУЧЕНИЕ ЧАСТОТЫ СЛИЯНИЯ И ВЕРХНЕГО ПОРОГА СЛЫШИМОСТИ МЕТОДОМ АУДИОМЕТРИИ

Приборы и принадлежности

Стерео наушники, генератор синусоидальных волн.

Цель работы - определить частоту слияния и верхний акустический порог испытуемого. При помощи генератора синусных волн и наушников подать различные сигналы с нижним и верхним порогом слышимости испытуемым.

Краткая теория

Звук, в широком смысле – упругие поперечные волны, распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле - субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.

y

x

Рис. 1. графическое представление волны

Как и любая волна (рис.1), звук характеризуется амплитудой и частотой. Считается, что человек слышит звуки в диапазоне частот от 16 Гц до 20 000 Гц. Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком, выше, до 1 ГГц, - ультразвуком, от 1 ГГц - гиперзвуком. Среди слышимых звуков следует также особо выделить фонетические, речевые звуки и фонемы, из которых состоит устная речь, и музыкальные звуки, из которых состоит музыка.

λ - длина волны, А - амплитуда, а частота – ν = c/λ.

Ухо - орган слуха и равновесия, в его функции входит восприятие звуковых волн и движений головы. Анатомически ухо делится на три части: наружное, среднее и внутреннее ухо (рис.2).
Наружное ухо концентрирует звуковые волны и проводит их к внутренним структурам. Звуковые колебания вызывают колебания барабанной перепонки и трех крошечных связанных с ней костей (среднее ухо). Энергия звуковых колебаний усиливается в среднем ухе и передается во внутреннее ухо.

Рис. 2. Строение человеческого уха

В плотной кости внутреннего уха находятся два чрезвычайно чувствительных образования: улитка, собственно орган слуха, и вставленный в нее перепончатый лабиринт - один из источников нервных сигналов в центральной нервной системе, благодаря которым поддерживается равновесие тела.

В улитке находятся тысячи крошечных похожих на волосы ячеек, которые соединены с волокнами слухового нерва. Под действием звуковых волн ячейки улитки вырабатывают электрохимические сигналы, которые направляются через акустический нерв к головному мозгу. Мозг принимает нервные импульсы и формирует звуковой образ.

Слух - способность органом слуха воспринимать звуки; специальная функция слухового аппарата, возбуждаемая звуковыми колебаниями окружающей среды, например, воздуха или воды. Одно из биологических пяти чувств, называемое также акустическим восприятием.

Порог слышимости (рис.3) - минимальная величина звукового давления, при которой звук данной частоты может быть ещё воспринят ухом человека. Величину порога слышимости принято выражать в децибелах. Порог слышимости зависит от частоты звука. При действии шумов и других звуковых раздражений порог слышимости для данного звука повышается причём повышенное значение порога слышимости сохраняется некоторое время после прекращения действия мешающего фактора, а затем постепенно возвращается к исходному уровню.

Рис. 3. Графическое представление порога слышимости.

У разных людей и у одних и тех же лиц в разное время порог слышимости может различаться в зависимости от возраста, физиологического состояния, тренированности. Измерения порога слышимости обычно производятся методами аудиометрии.

Ухо человека воспринимает звук только в пределах определенного диапазона частоты. У животных также имеется свой диапазон восприятия, даже у позвоночных этот диапазон значительно может отличаться от диапазона человека:

· Золотая рыбка до 4 кГц

· Лягушка 30 – 15 кГц

· Зяблик 200 Гц - 29 кГц

· Кот до 50 кГц

· Летучая мышь до 90 кГц

· Кит до 150 кГц

У человека верхний порог слышимости значительно зависит от возраста. Средние значения проведенных измерений должны соответствовать (грубо) значениям:

до 16 лет - 20 кГц

до 20 лет - 18 кГц

до 35 лет - 15 кГц

до 50 лет - 12 кГц

до 70 лет - 9 кГц

до 90 лет - 5 кГц

Когда достигается верхний порог слышимости, чувствительные клетки перестают воспринимать любые раздражители даже при максимальной силе звука. Однако, при достижении нижнего порога отдельные звуки остаются различимыми. Тем не менее, нижний акустический порог определить можно, поскольку в этом случае отдельные звуки выстраиваются в непрерывный низкий тон (слияние); это называется частотой слияния. Она не зависит от возраста и находится в диапазоне 16-20 Гц.

Звуковое давление - переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения - паскаль (Па).

Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука:

где - интенсивность звука, - звуковое давление, - удельное акустическое сопротивление среды, < > _t - усреднение по времени.

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

где — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, Sound Pressure Level) - измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

дБ.

Уровни звукового давления от различных источников:

· 10 дБ SPL - шёпот;

· 20 дБ SPL - норма шума в жилых помещениях;

· 40 дБ SPL - тихий разговор;

· 50 дБ SPL - разговор средней громкости;

· 70 дБ SPL - шум пишущей машинки;

· 80 дБ SPL - шум работающего двигателя грузового автомобиля;

· 100 дБ SPL - громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5-7 м;

· 110 дБ SPL - шум работающего трактора на расстоянии 1 м;

· 120 дБ SPL - порог болевого ощущения;

· 150 дБ SPL - взлёт самолёта;

· 200 дБ SPL - взрыв атомной бомбы.

Давление свыше 140 дБ SPL может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.