5. Акустика. Физические характеристики звука. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Звуковые измерения. Акустический импеданс. Аудиометрия.

Акустика – область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких (10¹²-10¹³Гц). Так же под акустикой понимают учение о звуке, об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, воспринимаемых человеческим ухом (частоты от 16 до 20 000 Гц).

Физические характеристики звука.

Принято различать звуки:

тоны или музыкальные звуки

шумы

звуковые удары

Тоном называется звук, являющийся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то тон называется простым или чистым. Негармоническому колебанию соответствует сложный тон (простой тон издает камертон, сложный тон создается музыкальным инструментом).

Набор частот с указанием их относительной интенсивности называется акустическим спектром.

Шумом называют звук, отличающийся сложной, неповторяющейся временной зависимостью. Шум также можно рассматривать как сочетание беспорядочно изменяющихся сложных тонов. К шуму относятся звуки от вибрации машин, шорох, скрип, аплодисменты.

Звуковой удар – это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв.

Характер слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука.

Воспринимая тоны, человек различает их по высоте.

Высота – субъективная характеристика, обусловленная, прежде всего частотой основного тона. В значительно меньшей степени высота зависит от сложности тона и его интенсивности, звук большей интенсивности воспринимается, как звук более низкого тона.

Тембр звука – зависит от акустического спектра.

Громкость – субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения. Громкость зависит от интенсивности и частоты

E=Rlg(I/I₀)

R – некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности.

I₀ – пора слышимости.

Звуковые измерения.

Звуковой генератор – это электронный прибор, генерирующий электрические колебания с частотами звукового диапазона. С помощью генератора создают звук частотой 1 кГц. Измеряют интенсивность звука до тех пор, пока не возникает слуховое ощущение, аналогичное ощущению громкости исследуемого звука. Интенсивность звука частотой 1 кГц в децибелах, измеренная по прибору, равна громкости этого звука в фонах.

Для объективного измерения уровня громкости шума используется шумомер. Свойства шумомера приближаются к свойствам человеческого уха, для этого для разных диапазонов уровней громкости используются корректирующие электрические фильтры. Метод измерения остроты слуха называется аудиометрией. При аудиометрии на специальном приборе (аудиометре) определяют порог слухового ощущения на разных частотах (пороговая аудиометрия). При этом на каждой частоте пациент слышит гармонический тон, поэтому метод называется тональным.

Акустический импеданс.

Звуковое давление р зависит от скорости V колеблющихся частиц среды.

P/V=gc или p=gcV

где g- плотность среды, c – скорость волны в среде.

Произведение gc называется акустическим импедансом.