Экспериментальная часть

Задание 1. Изучение спектральной характеристики уха на пороге слышимости.

Цель работы:

1. Научиться объяснять зависимость физиологических характеристик ощущения звука от физических характеристик звуковой волны.

2. Построить кривую порога слышимости и аудиограмму.

Звук представляет собой колебания с частотой от 16 Гц до 20 кГц, распространяющиеся в упругой среде. Источником звука может быть колеблющееся тело, частота колебаний которого лежит в диапазоне звуковых частот (камертон, звонок, струна и т. п.).

Звуки делятся на тоны, шумы и звуковые удары. Различают простые и сложные тоны. Простой тон — это звуковое колебание, происходящее по гармоническому закону. Основной его характеристикой является частота. Если тон представляет собой негармоническое колебание, то он называется сложным. Простой тон дает камертон, сложный — музыкальные инструменты или голосовой аппарат. Сложный тон можно разложить на простые, при этом тон наименьшей частоты называется основным, а остальные — обертонами. Набор частот с указанием их интенсивности называется акустическим спектром сложного тона. Спектр сложного тона — линейчатый (рис. 5.6А).

Шум — звук, отличающийся сложной временной зависимостью. Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно меняющихся сложных тонов. Спектр шума сплошной (рис. 5.6,Б). Звуковой удар — это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и т.п.

А Б

Рис.5.6 Спектры сложного тона

Энергетической характеристикой звука является интенсивность. Нормальное человеческое ухо воспринимает очень широкий диапазон интенсивностей звука: так, например, на частоте 1 кГц от 10¹²Вт/м² (порог слышимости) до 10 Вт/м² (порог болевого ощущения).

Для оценки интенсивности звука применяют логарифмическую шкалу — шкалу уровней интенсивности. Уровень интенсивности

L=lg (I/I₀) (Б) или L=10*lg (I/I₀) (дБ),

где I — интенсивность звука, I₀ — стандартная наименьшая интенсивность, принимаемая за начальный уровень шкалы (I₀ = 10^-12Вт/м²).

Уровень интенсивности выражают в белах (Б) или децибелах (дБ). За 1 Б принимают уровень интенсивности звука, интенсивность которого в 10 раз больше I₀.

Субъективной физиологической характеристикой звука является громкость Е, которая характеризует уровень слухового ощущения. В основе измерения громкости лежит психофизический закон Вебера — Фехнера. Согласно этому закону, при увеличении раздражения в геометрической прогрессии ощущение этого раздражения возрастает в арифметической про­грессии. Из этого закона следует, что громкость звука Е пропорциональна логарифму отношения интенсивностей звуков:

E=10k*lg (I/I₀) (фон), где k — некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности.

Громкость выражают в фонах (фон). Принято считать, что на частоте 1 кГц шкалы громкости и уровня интенсивности совпадают.

Для нахождения соответствия между громкостью и интенсивностью звука на разных частотах используют кривые равной громкости (рис. 5.7).

Pис.5.7. Кривые равной громкости

Их строят на основании средних данных, полученных у людей с нормальным слухом. Нижняя кривая соответствует интенсивностям минимальных звуков, соответствующих возникновению слухового ощущения в условиях тишины — порогу слышимости для каждой частоты. Верхняя кривая соответствует порогу болевого ощущения для каждой частоты — интенсивности, вызывающей в ухе ощущение боли. Пороги болевого ощущения мало зависят от частоты звука.

Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией. При аудиометрии на приборе (аудиометре) определяют порог восприятия L_n на разных частотах:

L_n=10*lg(I₀/I_min) (дБ), где I₀/I_min — пороговая интенсивность звука, которая приводит к возникновению слухового ощущения у испытуемого.

Полученная зависимость порога восприятия L _п от частоты v тона называется спектральной характеристикой уха на пороге слышимости или аудиограммой. При проведении аудиометрии отсчет порога восприятия ведется от нулевого уровня, который соответствует среднему порогу слышимости для молодых людей с нормальным слухом. Изменение порога восприятия по сравнению с нулевым уровнем указывает на отклонение слуха у испытуемого от среднестатистической нормы. Отклонения порога восприятия от нулевого уровня на ± 10 дБ считаются лежащими в пределах нормы.

В медицинской практике принято при построении аудиограмм ось L_n направлять вниз (рис. 5.8.), в этом случае отклонение кривых от нулевого уровня наглядно характеризует снижение слуха у испытуемого. На рисунке 5.8 в качестве примера изображены аудиограммы человека, у которого наблюдается снижение слуха для правого уха на 40—60 дБ по сравнению с нормой, а левое ухо соответствует норме.

Рис.5.8. Аудиограмма.

Аудиометр представляет собой звуковой генератор чистых то­нов различной частоты и интенсивности. Структурная схема аудиометра приведена на рисунке 5.9.

Рис.5.9. Схема аудиометра

Основной частью прибора является генератор 2 электрических колебаний звуковой частоты, напряжение на который подается от сети через блок питания I. Переключатель частот 4 позволяет получить гармонические колебания различной частоты в звуковом диапазоне. Интенсивность изменяется дискретно регулятором 3. В наушниках 6 происходит преобразование электрических колебаний в звуковые сигналы. Переключатель головных телефонов 5 позволяет подавать сигнал раздельно на правый и левый головной телефон.

Цель данной работы – изучить некоторые физиологические характеристики звуковых колебаний и познакомиться с основами аудиометрии.

Оборудование: 1. Аудиометр.

2. Головные телефоны.

3.Вибратор

Дата добавления: 2014-11-29