Порядок выполнения работы

Снятие спектральной характеристики уха на пороге слышимости будет проводиться с помощью генератора синусоидального сигнала SG-530 и наушников.

Основные органы управления генератора расположены на передней панели (рис. 3). Там же расположен выходной разъем типа BNC. На задней панели генератора расположены выключатель питания, сетевой шнур и клемма заземления.

Рис. 3. Передняя панель генератора:

1- выходной разъем; 2 -ЖКИ; 3 — энкодер.

Управление генератором осуществляется с помощью нескольких меню, которые выводятся на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ). Система меню организована в виде кольцевой структуры. Короткое нажатие кнопки энкодера позволяет «по кругу» переходить между меню, длинное нажатие в любом из пунктов меню приводит к переходу на главное меню. Любое действие по переходу между пунктами меню сопровождается звуковым сигналом.

С помощью системы меню можно задать частоту выходного сигнала генератора, амплитуду выходного сигнала, значение ослабления аттенюатора, считать или записать предустановку частоты, а также выключить или включить выходной сигнал. Увеличение или уменьшение значения выбранного параметра производится поворотом энкодера по (вправо) или против (влево) направления часовой стрелки соответственно.

В исходном состоянии генератора на индикатор выводится главное меню, в котором отображается текущее значение частоты, амплитуды и состояние аттенюатора. При повороте энкодера или нажатии кнопки энкодера происходит переход в меню установки частоты (рис. 4).

Одиночный поворот энкодера вправо или влево приводит к изменению частоты на один шаг.

Если на протяжении примерно 4,5 секунд регулировка частоты не производится, происходит автоматический переход на главное меню, за исключением меню калибровки частоты и амплитуды.

Нажатие кнопки энкодера в меню установки частоты приводит к переходу в меню установки амплитуды (рис. 4а,б). Значение амплитуды выводится в вольтах с запятой, которая отделяет десятые доли вольта, если значение больше 1 В, или без запятой в милливольтах, если значение меньше 1 В. На рис. 3а показан пример индикации амплитуды, равной 10 В, а на рис. 36 -амплитуды 10 мВ.

Рис. 4. Пример индикации частоты выходного сигнала 10 КГц и амплитуды выходного сигнала 10 В (а) и 10 мВ (б).

Нажатие кнопки энкодера в меню установки амплитуды приводит к переходу в меню установки ослабления аттенюатора. Возможные значения ослабления аттенюатора 0, -20, -40, -60 дБ.

Нажатие кнопки энкодера в меню установки ослабления аттенюатора приводит к переходу в меню установки шага изменения частоты. Шаг изменения значения частоты может иметь значение 0.01 Гц... 10 КГц. Нажатие кнопки энкодера в меню установки шага изменения частоты приводит к переходу в меню установки шага изменения значения амплитуды (рис. 5). Шаг изменения значения амплитуды может иметь значение 1 мВ... 1 В.

Рис. 5. Меню установки шага амплитуды.

Выполнение экспериментальной части работы производится в следующей последовательности:

1. Подключите к сети (220В. 50 Гц) шнур питания генератора SG-530 нажатием кнопки «POWER» на задней панели;

2. Однократно нажмите кнопку энкодера - произойдет переход из главного меню в меню установки частоты «FREQUENCY» - и вращением энкодера установите первое значение частоты ν =100 Гц;

3. Нажатие кнопки энкодера в меню установки частоты приводит к переходу к меню установки амплитуды «AMPLITUDE» - установите значение амплитуды Uген =300 мВ;

4. Подключите наушники к генератору;

5. Уменьшая значение амплитуды до 100 мВ, добейтесь отсутствия шума в наушниках;

5. Если при минимальной амплитуде (100 мВ) звук в наушниках ещё слышен, нажатием кнопки энкодера перейдите в меню установки ослабления аттенюатора «ATTENUATOR» и установите минимальное ослабление L (например, -20dB), при котором звук исчезает;

6. Запишите полученные значения частоты ν, амплитуды Uген и ослабления L в таблицу результатов измерений (таблица 1);

5. Аналогично добейтесь отсутствия звука для каждой из предложенных частот ν ;

5. Произведите расчёт амплитуды на выходе генератора Uвых по формуле Uвых = Uген ∙ K, где коэффициент ослабления K определяется по величине ослабления L из таблицы 2;

5. Определите минимальное значение амплитуды на выходе генератора Uвых min как наименьшее из совокупности всех полученных значений амплитуды на выходе генератора Uвых для всех частот;

5. Произведите расчёт уровня громкости на пороге слышимости E по формуле E=20lg Uвых/ Uвых min;

5. Постройте график зависимости величины уровня громкости на пороге слышимости E от значения логарифма частоты lg ν. Полученная кривая будет представлять собой порог слышимости.

Таблица 1. Результаты измерений

ν, Гц	lg ν	Uген , мВ	L, дБ	Коэффициент ослабления, K	Uвых , мВ; Uвых = Uген ∙ K	E=20lg Uвых/ Uвых min
100	2
200
500
1000	3
2000
3000
5000
10000	4
15000

Таблица 2. Взаимосвязь значения ослабления аттенюатора L ( 0, -20, -40, -60 дБ) и коэффициента ослабления K ( 1, 0,1, 0,01, 0,001).

Ослабление аттенюатора L, дБ	Коэффициент ослабления, K
0	1
-20	0,1
-40	0,01
-60	0,001

Контрольные вопросы и задания

Ответить на вопросы:

1. Природа звука. Скорость звука. Классификация звуков (тоны, шумы).

2. Физические и физиологические характеристики звука (частота, интенсивность, спектральный состав, высота, громкость, тембр).

3. Диаграмма слышимости (порог слышимости, порог болевого ощущения, область речи).

4. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности и уровни громкости звука, связь между ними и единицы измерения.

5. Методика определения порога слышимости (спектральной характеристики уха на пороге слышимости)

Решить задачи:

1. Интенсивность звука частотой 5 кГц равна 10^-9 Вт/м². Определить уровни интенсивности и громкости этого звука.

2. Уровень интенсивности звука от некоторого источника равен 60 дБ. Чему равен суммарный уровень интенсивности звука от десяти таких ис­точников звука при их одновременном действии?

3. Уровень громкости звука частотой 1000 Гц после его прохождения че­рез стенку понизился от 100 до 20 фон. Во сколько раз уменьшилась ин­тенсивность звука?