71730

Снятие спектральной характеристики уха на пороге слышимости

Лабораторная работа

Физика

Субъективной характеристикой звука является громкость (Е), которая характеризует уровень слухового ощущения. Слуховое ощущение обусловлено чувствительностью уха к действию звуковой волны. Чувствительность, в свою очередь, зависит от физических характеристик звуковой волны...

Русский

2014-11-11

665 KB

22 чел.

53

Лабораторная работа №5

Снятие спектральной характеристики

уха на пороге слышимости

Цель работы: 1. Изучить характеристики  звуковой волны.

                           2. Познакомится с основами аудиометрии.

Литература

1. 1 , §§ 8.1 - 8.3, 8.5.

2. 2 , т. 1, §§ 26, 28 - 30.

Вопросы входного контроля

  1.  Что представляет собой звук? Укажите физические характеристики звука.
  2.  Перечислите характеристики слухового ощущения  и укажите их связь с физическими.
  3.  Сформулируйте закон Вебера - Фехнера.
  4.  Укажите единицы уровня интенсивности и громкости звука.
  5.  Что называется аудиометрией?
  6.  Что представляет из себя кривая равной громкости?
  7.  Каковы физические свойства устройства органов слуха человека?

1. Краткая теория

Звук - механическая волна с частотой колебаний от 16 Гц до 20 кГц. Звуковые волны воспринимаются человеческим ухом.

Субъективной характеристикой звука является громкость (Е), которая характеризует уровень слухового ощущения. Слуховое ощущение обусловлено чувствительностью уха к действию звуковой волны. Чувствительность, в свою очередь, зависит от физических характеристик звуковой волны: - частоты колебаний и I - интенсивности. Интенсивность (I)-энергетическая характеристика звуковой волны, численно равная плотности потока энергии, переносимой волной. Единица измерения интенсивности - Вт/м.

Диапазон интенсивностей, воспринимаемых человеческим ухом, довольно широк. Так при частоте 1000 Гц верхняя граница интенсивности (болевое ощущение) в 10раз больше нижней границы (порог слышимости).

Для удобства в шкале уровней интенсивности используются логарифмические относительные единицы. В этом случае уровень интенсивности обозначается  LБ  и  LДБ:

- уровень интенсивности в белах

-уровень интенсивности в децибелах,

где I- интенсивность звука с частотой 1000 Гц на пороге слышимости в (Вт/м2), принимаемая за начальный уровень шкалы, I - интенсивность звука на других частотах  в (Вт/м).

Громкость звука согласно психофизическому закону Вебера-Фехнера  пропорциональна уровню его интенсивности:

    или    ,

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты,  интенсивности и индивидуальных особенностей уха.

Единица измерения громкости - фон. Принято считать, что на частоте 1000 Гц громкость в фонах равна интенсивности, измеренной в децибелах  (), т.е. k = 1. На других частотах связь через коэффициент пропорциональности: .        

Характер зависимости громкости от интенсивности и частоты можно оценить по кривым равной громкости (рис.1). Эти кривые показывают изменение интенсивности от частоты при постоянном уровне громкости. Нижняя кривая, уровень 0-фон соответствует громкости самых слабых слышимых звуков - порогу слышимости. Верхняя кривая соответствует порогу болевого ощущения.

Для построения кривой равной громкости с помощью звукового генератора создают звук частотой 1000 Гц. В этом случае громкость в фонах равна интенсивности в децибелах, измеренной по прибору.

На других частотах изменяют интенсивность до тех пор, пока не получат ощущение громкости аналогично ощущению на частоте 1000 Гц.

      Метод оценки остроты слуха называют аудиометрией. Обычно определяют зависимость интенсивности от частоты при громкости соответствующей порогу слышимости, т.е.  ЕФ = 0. Полученная кривая называется спектральной характеристикой уха на пороге слышимости или аудиограммой.

Система кривых равной громкости дает возможность по 2-м известным величинам из трех (громкость, интенсивность, частота) найти неизвестную.

При сравнении аудиограмм человека с аудиограммой, полученной на основании средних данных у людей с нормальным слухом можно диагностировать заболевание органов слуха.

  1.  Практическая часть

Приборы: электрический генератор звуковой частоты (20-20000 Гц), головные телефоны, типа ТОН - 2, вольтметр.

                                    

  1.  Описание лабораторного метода

Аудиометр представляет собой звуковой генератор чистых тонов различной частоты и интенсивности. На рис. 1 приведена структурная схема.

Основной частью данной установки является генератор электрических колебаний звуковой частоты – ЗГ.

Вольтметр - V необходим для оценки снимаемого напряжения с генератора. В головных телефонах (ТФ) происходит преобразование электрических колебаний в звуковые.

       

Рис. 1. Схема модели аудиометра.

Рис. 2. Схема передней панели электрического генератора.

1 - множитель частот, служит для 10, 100 и т. д. кратного увеличения частоты, установленного ручкой 2,

2 - ручка установки частоты,

3 - ручка регулировки уровня интенсивности звука,

4 - штекер для подключения наушников.

Поскольку интенсивность звукового сигнала пропорциональна квадрату подаваемого на телефон напряжения от генератора I U, то можно записать:

.

Таким образом интенсивность в децибелах LДБ можно оценить:

                             = ,  (1)

где U- напряжение на генераторе, дающее пороговую громкость на частоте 1000 Гц,

U - напряжение на генераторе, дающее пороговую громкость на установленной частоте.

    

  1.  Ход работы

Приборы: электрический генератор звуковой частоты в пределах (20-20000 Гц), головные телефоны типа ТОН - 2, вольтметр.

Выполнение работы.

  1.  Наденьте наушники и включите генератор в цепь.
  2.  Установите на шкале  генератора частоту 1000 Гц.
  3.  Регулятором уровня интенсивности установите отчетливо слышимый ухом тон.
  4.  Плавно уменьшая интенсивность, добейтесь пороговой громкости едва различимого, но хорошо узнаваемого тона.
  5.  Напряжение Uпри частоте 1000 Гц на пороге слышимости Е = 0 занесите в таблицу 1.
  6.  По формуле (1) оцените значение интенсивности  для частоты 1000 Гц и занесите в таблицу 1.

                                                                                        

                                                                                      Таблица 1.

, Гц

125

200

500

800

1000

2000

3000

5000

8000

U, [В]

лев.ухо

U, [В]

пр.ухо

LДБ

лев.ухо

LДБ

пр.ухо

LДБ

ср. стат.

25

10

0

-10

0

8

  1.  Аналогичные измерения напряжения и вычисления LДБ провести для частоты 125, 200, 500, 800, 1000, 2000, 3000, 5000, 8000 Гц.

Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

Повторите действия заданий (2 - 8) для другого уха.

По данным таблицы постройте аудиограммы для правого и левого уха.

Сравнить полученные данные со среднестатистическими, представленными в таблице 1.

Вопросы выходного контроля

  1.  Что можно сказать о громкости звука с физическими характеристиками I1=60дб, 1=100Гц, а также I2=30дб, 2=1000Гц?  Для ответа используйте кривые равной громкости.
  2.  В каком частотном диапазоне человеческое ухо слышит лучше? Ответ обоснуйте, используя среднестатистическую аудиограмму.
  3.  Определите интенсивности звуков с частотами 1=100Гц, 2=500Гц, 3=1000Гц, если уровень громкости звуков одинаков и равен Е=40фон?
  4.  Объясните, как по напряжению, снимаемого с генератора можно судить об интенсивности звукового сигнала, измеряемого в децибелах?
  5.  Как по аудиограмме на основании теории звукокодирования можно  диагностировать нарушения функций областей внутреннего уха?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21098. Культура незалежної України 23.73 KB
  Культура незалежної України Проголошення незалежності України 24 серпня 1991 р. Верховна Рада України ухвалила Основи законодавства про культуру якими передбачені заходи подальшого розвитку української національної культури. Верховна Рада України провела слухання на тему Культурна політика в Україні: пріоритети принципи та шляхи реалізації. показав що українська мова є рідною для 675 населення України.
21099. Визначення поняття «культура», її структура та основні функції 19.29 KB
  Термін культура вперше зустрічається в одному з творів знаменитого римського оратора Цицерона 45 р. Як самостійна наукова категорія культура фіксується вперше у працях німецького юриста С. У подальшому слово культура отримало ще більш узагальнене значення яке охоплювало собою сукупність створених людськими спільнотами традиційних благ і цінностей.
21100. Перші паростки культури на українських землях у найдавніші часи 17.16 KB
  Перші паростки культури на українських землях у найдавніші часи. Виникнення культури нерозривно пов’язано з появою людини. Загальні закономірності розвитку культури у первісну добу на українських землях були такими самими як в інших регіонах земної кулі проте були й деякі особливості. З огляду на це питання про генетичні витоки української культури має сьогодні неабияке значення і викликає у своєму розв’язанні доволі гострі зумовлені актуальними проблемами в житті нашого суспільства суперечки.
21101. Трипільська культура 18.72 KB
  Трипільська культура. Найбільшого розвитку в цей час в добу енеоліту досягла трипільська культура названа так від с. Потретє за своїм походженням трипільська культура хоч і була пов’язана з БалканоНижньодунайським регіоном але в процесі поширення на нові східні території включала в себе на різних етапах елементи місцевих неолітичних та енеолітичних культур. Почетверте трипільська культура відзначається розташуванням поселень певними зосередженими групами з проміжними менш заселеними територіями.
21102. Кімерійці, скіфи, сармати, їх культура та світогляд 19.74 KB
  Але історичні відомості про скіфів містяться в іноземних джерелах. Одним із перших про скіфів написав Геродот який присвятив їм окрему книгу своєї Історії і не лише яскраво змалював побут і звичаї тих народів які заселяли українські землі під назвою скіфів а й навів дані про їх релігійні погляди міфологію. У випадку скіфів такою ознакою послужила характерна форма півсферичних посудинчаш характерних для кочівників і більш позаднього часу. Поховання кочівницьких скіфів відрізняються від поховань осідлого населення.
21103. Давньогрецька культура на теренах України 15.24 KB
  Північне Причорномор’я входило до сфери колонізації руху греків яких привертали сюди родючі землі велика кількість риби в гирлах річок можливість вести широку торгівлю з племенами північних причорноморських степів – скіфами синдами меотами та ін. Античні міста Північного Причорномор’я жили самостійним життям зберігаючи проте торгові та культурні зв’язки зі своїми метрополіями. Велику роль в їх економічному житті відігравала торгівля з містами Греції та Малої Азії а також з племенами причорноморських степів. В містах Північного...
21104. Язичницька культура давніх слов’ян 22.85 KB
  Язичницька культура давніх слов’ян. Релігійні вірування давніх слов’ян давно привертають пильну увагу дослідників. Однак жодну з сучасних реконструкцій світу давньослов’янських вірувань не можна вважати остаточно доведеною. А подруге кожне слов’янське плем’я імовірно визнавало своїх богів культ яких не поширювався на значні території.
21105. Фольклор, музика, побут за часів Київської Русі 18.83 KB
  Фольклор музика побут за часів Київської Русі. Культура часів Київської Русі не була явищем однорідним уніфікованим для всіх регіонів держави яка обіймала великі території від Чорного до Білого морів населені цілком різними племенами. Вельми показовою ілюстрацією розбіжностей у релігійних уявленнях населення різних регіонів Київської Русі може служити поховальний обряд який суттєво відрізнявся навіть у найближчих сусідів що складали етнічне ядро держави у полян та древлян. Протягом тисячолітньої історії християнства на Русі церква...
21106. Освіта за часів Київської Русі 16.49 KB
  Освіта за часів Київської Русі. Перші школи на Русі з’явилися за часів великого князя Володимира Святославовича початок XI ст. Основою руської літературнописемної мови як вважають вчені стала говірка мешканців княжої столиці що перепліталася з говірками прибульців з інших земель Русі – дружинників ремісників купців. Що до давньоруської живої мови то фахівці вважають що на території Русі існували кілька надплемінних територіальних діалектів.