Лабораторная работа № 7. Снятие спектральной характеристики уха на по­роге слы­шимости

Цель работы: Изучение физических и физиологических характеристик

звуковых колебаний, аудиометрии, получение аудиограмм,

определение порога слышимости уха.

Теоретические основы.

Звук представляет собой распространяющиеся в упругой среде механические колебания с частотой от 16 Гц до 20000 Гц. Механические волны этого диапазона называют звуковыми (акустическими), потому что их воздействие на слуховой аппарат человека приводит к формированию слухового ощу­щения.

Скорость звука в воздухе составляет около 340 м/с и зависит от давления и температуры. В жидких средах и в мягких тканях организма она составляет около 1500 м/с, в твердых телах – 3000 ÷6000 м/с.

Звуки подразделяются на тоны, шумы и звуковые удары. Различают простые и сложные тоны. Простой тон — это звуковое колебание, происходящее по гармоническому закону с определенной частотой. Если тон представляет собой негармоническое колебание, то он называется сложным. Простой тон дает камертон, сложный — музыкальные инструменты или голосовой аппарат. Сложный тон можно разложить в ряд Фурье на простые тоны, при этом тон наименьшей частоты называется основным, а остальные — обертонами, частоты которых кратны частоте основного тона. Набор всех частот с указанием их интенсив­ности называется акустическим спектром сложного тона. Спектр сложного тона — линейчатый.

Шум — звук, отличающийся сложной временной зависимо­стью. Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно меняющихся сложных тонов. Спектр шума сплошной. Звуковой удар — это кратковременное звуковое воздействие большой интенсивности, например, хлопок, взрыв и др.

Физические и физиологические характеристики звука.

Физические характеристики звуковых волн имеют объективный характер и могут быть измерены соответствующими приборами в стандартных единицах – Это интенсивность, частота и спектр звука.

Интенсивность звука - энергетическая характеристика звуковой волны, представляет собой энергию звуковой волны, попадающей на поверхность единичной площади за единицу времени, и измеряется в Вт/м². Интенсивность звука определяет физиологическую характеристику слухового ощущении – громкость.

Частота звуковых колебаний (Гц) - определяет физиологическую характери­стику зву­кового ощущения, которую называют высотой звука.

Возможность оценки высоты тона слуховым аппаратом че­ловека связана с продолжительностью звучания. Ухо не способно оценить высоту тона, если время звукового воздей­ствия меньше 1/20 секунды.

Спектральный состав звуковых колебаний (акустический спектр), - число гармонических составляющих звука и соотношение их амплитуд, определяет тембр звука, физиологическую характеристику слухового ощущения.

Диаграмма слышимости.

Чтобы сформировалось слуховое ощущение, интенсив­ность звуковых волн должна превысить некоторое минимальное значение, называемое порогом слышимости. Оно имеет различные значения для различных частот звукового диапазона (нижняя кривая на рисунке 17.1 1). Это означает, что слуховой аппарат обладает не одинаковой чувствительностью к звуковым воздействиям на разных частотах. Максимальной чувствительностью ухо человека обладает в области частот 1000-3000 Гц. Здесь пороговое значение интенсивности звука минимально и составляет 10^–12 Вт/м².

С увеличением интенсивности звука возрастает и ощуще­ние громкости. Однако, звуковые волны с интенсивностью порядка 1-10 Вт/м² вызывают уже ощущение боли. Максимальное значение интенсив­ности, при превышении которого возникает боль, называется порогом болево­го ощущения.