Физические характеристики звука

Факторы, определяющие профилактику шума.

Физические основы звуковых методов исследований в клинике.

Физические характеристики звука

Акустика. Физические основы звуковых методов исследования.

Инфразвук.

Техника ультразвуковой безопасности для будущих мам

Правило первое. Откажитесь от ультразвукового определения беременности, если планируете сохранить ее. Воспользуйтесь другими методами диагностики, например, иммуноферментным анализом сыворотки крови или тестом на выявление в моче специфического гормона беременности. А может просто подождать примерно 1-1.5 месяца, и тогда ваше интересное положение без всяких тестов установит гинеколог во время осмотра в женской консультации.

Правило второе. Не делайте УЗИ на ранних сроках беременности (в первые 3 месяца), когда закладываются органы и системы будущего ребенка, а вмешательство извне способно нарушить этот процесс.

Правило третье. Ограничьтесь одной, самое большее – двумя процедурами. Ни в коем случае не повторяйте УЗИ из недели в неделю, как это делают некоторые женщины, желающие, чтобы «все было под контролем».

Правило четвертое. Обследуйтесь только в солидных государственных специализированных клиниках.

Инфразвуком называют механические волны с частотами, меньше тех, которые воспринимает ухо человека (20 Гц).

Источниками инф могут быть как естественные (море, землетрясение, грозы), так и искусственные объекты (взрывы, станки, автомашины) и т.д. Для инф. характерно слабое поглощение разными средами, поэтому он распространяется на значительное расстояние. У рыб и морских животных имеется чувствительность к инф, благодаря чему они чувствуют приближение шторма.

Инф оказывает неблагоприятное влияние на функциональное состояние ряда систем организма: усталость, головная боль, сонливость, раздражение. Первичным механизмом действия инф на организм является его резонансная природа, при совпадении частоты вынуждающей силы (инф) и частоты собственных колебаний человека (в положении лежа 3-4 Гц, стоя 5-12 Гц).

Л екция № 11

План лекции

Звук это упругие волны, воспринимаемые ухом человека. Опыт показывает, что наше ухо воспринимает как звук колебания, частота которых лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц. Упругие волны с частотами менее 20 Гц называются инфразвуком, с частотой более 20 кГц – ультразвуком.

В зависимости от структуры спектра различают шумы и музыкальные звуки. Шумы – это непериодические колебания. Им соответствует сплошной спектр, т.е. набор частот, непрерывно заполняющих некоторый интервал. Акустический спектр шума — сплошной (шорох, скрип). Музыкальные звуки обладают линейчатым спектром с кратными частотами, следовательно, они представляют собой периодические колебания. Звуковой удар это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т.д.

Каждая синусоидальная звуковая волна – это простой тон. Высота тона зависит от частоты колебаний. Сложным музыкальным звукам соответствует основной тон (первая гармоника) и набор обертонов (высших гармоник). Если два музыкальных звука имеют одинаковый основной тон, но разные обертоны, то говорят, что они отличаются тембром. Именно по тембру мы различаем звуки, излучаемые различными музыкальными инструментами, а так же голоса людей.

Акустический спектр. Сложный тон можно представить в виде суммы простых тонов (разложить на составляющие тона). Наименьшая частота такого разложения соответствует основному тону, а остальные — обертонам, или гармоникам. Обертоны имеют частоты, кратные основной частоте. Акустический спектр тона — это совокупность всех его частот с указанием их относительных интенсивностей или амплитуд. Обычно наибольшая амплитуда спектра соответствует основному тону. Именно он воспринимается ухом как высота звука. Сложные тоны имеют дискретный спектр.

Кроме тона и тембра, звуки различаются по громкости. В общем случае громкость звука зависит от интенсивности звуковой волны, но благодаря неодинаковой чувствительности уха к звукам с разными частотами эта зависимость оказывается весьма сложной. Наибольшей чувствительностью наше ухо обладает к звукам с частотами от 700 до 6000Гц и интенсивностью около . Наименьшая интенсивность звуковой волны, которую наше ухо еще способно воспринять, называется порогом слышимости. Стандартный порог слышимости принимается равным при частоте 1 кГц. Интенсивность – это энергетическая характеристика звука как механической волны, которая может быть выражена и в виде вектора Умова.

Наибольшая интенсивность звуковой волны, которую мы еще в состоянии воспринять как звук, а не как боль, называется болевым порогом. Для частоты 1кГц интенсивность болевого порога равна .

Как видно, чувствительность нашего уха очень велика – диапазон интенсивностей от порога слышимости до болевого порога составляет При таком огромном диапазоне удобно воспользоваться логарифмическим масштабом (т.к. ). С этой целью вводиться величина, называемая уровнем интенсивности:

,

где I – интенсивность исследуемого звука, - стандартный порог слышимости. Единицей измерения уровня интенсивности является децибел.

На практике для оценки звука удобнее использовать не интенсивность, а звуковое давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковых волн в жидкой или газообразной среде. Для плоской волны интенсивность связана со звуковым давлением зависимостью

,

где плотность среды, с –скорость звука.

При использовании децибел для звукового давления имеем:

Частота, интенсивность и звуковое давление являются объективными характеристиками звука, которые могут быть оценены соответствующими приборами независимо от человека. Однако звук является объектом слуховых ощущений, поэтому оценивается человеком также субъективно. Высота, тембр и громкость являются субъективными характеристиками звука. Несмотря на субъективность, громкость может быть оценена количественным путем сравнения слухового ощущения от двух источников.

В основе создания шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера-Фехнера. Если согласно этому закону увеличивать раздражение в геометрической прогрессии (в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (на одинаковую величину). Применительно к звуку это означает, что если интенсивность звука принимает ряд последовательных значений, например (а – некоторый коэффициент, больше ноля), то соответствующее им ощущение громкости звука

Математически это означает, что громкость звука пропорциональна логарифму интенсивности звука:

,

где k – некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности.

Условно считают, что на частоте 1000Гц шкалы громкости и интенсивности звука полностью совпадают, т.е. k=1 и

.

Для отличия от шкалы интенсивности звука в шкале громкости децибелы называют фонами.

Для того чтобы найти соответствие между громкостью и интенсивностью звука на разных частотах, пользуются кривыми равной громкости (рис. 1.).

Рис. 1.

Эти кривые построены на основе средних данных, которые были получены у людей с нормальным слухом. Из приведенных кривых видно, что среднее человеческое ухо наиболее чувствительно к частотам 2500-3000 Гц. Каждая промежуточная кривая отвечает одинаковой громкости, но разной интенсивности звука для разных частот. По отдельной кривой равной громкости можно найти интенсивности, которые при определенных частотах вызывают ощущение этой громкости. Используя совокупность кривых равной громкости, можно найти для разных частот громкости, соответствующие определенной интенсивности. Например, пусть интенсивность звука частотой 100 Гц равна 60 Дб. Какова громкость этого звука? На рис 1. находим точку с координатами 100 Гц, 60 Дб. Она лежит на кривой, соответствующей уровню громкости 30 фон, что и является ответом.

Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией. При аудиометрии на специальном приборе (аудиометре) определяют порог слухового ощущения на разных частотах, полученная кривая называется аудиограммой. Сравнение аудиограммы больного человека с нормальной кривой порога слухового ощущения помогает диагностировать заболевание органов слуха.

Дата добавления: 2014-01-11