1. Определение области слышимости методом порогов

Цель работы

Изучение теории звуковых колебаний и физических основ использования различных звуковых диагностических методов, а также методов ультразвуковой диагностики и терапии. Экспериментальное определение области слышимости методом порогов.

Приборы и принадлежности

звуковой генератор, головной телефон (наушники)

Схема установки:

Рис. 1: Схема опыта.

1. Изучите блок-схему звукового генератора, который вырабатывает синусоидальные электрические колебания с частотами, перекрывающими диапазон звуковых частот (Рис 1)

2. Установите назначение отдельных блоков:

1. задающий генератор ЗГ является основным блоком всего генератора. Он создает стабильные по частоте и амплитуде электрические колебания

2. усилитель У позволяет плавно регулировать напряжение и, следовательно, энергетический уровень (мощность) сигнала, генерируемого ЗГ.

3. выходное устройство ВУ. Главной его частью является делитель напряжения, с помощью которого осуществляется ступенчатое ослабление напряжения и соответственно мощности электрического сигнала

3. Если к выходу генератора подключить головной телефон, то в нем происходит преобразование сигналов в звуковые, тональность которых соответствует частоте электрических колебаний звукового генератора. Изменение напряжения (соответственно мощности, т.к. P~U²) приводит к изменению интенсивности звука, что в свою очередь приводит к изменению громкости последнего:

Е ~ lg(I,I₀) ~ lg( )~ lg( )

Убедитесь в том, что шкала делителя напряжения проградуирована в вольтах и децибелах. Каждый поворот переключателям ОСЛАБЛЕНИЕ приводит к ступенчатому ослаблению уровня интенсивности звука на 10 дБ.

4. Обратите внимание на то, что таким же образом проградуирована шкала вольтметра. Поворот ручки регулировки напряжения позволяет плавно регулировать уровень интенсивности звука в диапазоне от -12 дБ до +2 дБ.

5. Убедитесь в том, что на панели генератора есть переключатель диапазонов частот генерируемых сигналов и ручка плавной регулировки частоты.

Задание 1

Определение граничных частот области слышимости

Порядок выполнения работы:

1. Включите генератор звуковых колебаний.

2. Подключите головной телефон к выходу звукового генератора.

3. Установите переключатель ОСЛАБЛЕНИЕМ положение 0 дБ, а переключатель плавного усиления в положение максимального усиления сигнала.

4. Приложите наушник к левому уху.

5. Установите с помощью переключателей диапазонов частот и плавной регулировки максимально возможное значение частоты.

6. Уменьшите частоту колебаний, зафиксировав то значение частоты, при котором появится звуковое ощущение. Эта частота определяет наибольшую частоту области слышимости v_h. Запишите показание в таблицу 1

7. Установите значение частоты, равное 50 Гц, и, уменьшая ее значение, установите границу слышимости в области низких частот v_l. Запишите показание в таблицу 1

8. Аналогичным образом определите граничные частоты для правого уха.

Таблица 1. Таблица измерений

v, Гц	lg(v)	L, дБ			L ± ΔL,дБ
		L1	L2	L3
vh =
12000
10000
8000
6000
4000
2000
1000
700
400
200
100
50
vl =

Задание 2

Определение зависимости порога слухового ощущения от частоты звука (снятие аудиограммы)

Порядок выполнения работы:

1. Установите на звуковом генераторе частоту v_h, определенную в задании 1.

2. Установите переключатель ОСЛАБЛЕНИЕ делителя напряжения в положение максимального ослабления.

3. Установите ручкой плавного усиления напряжения на шкале вольтметра, отградуированной в децибелах, значение -10 дБ.

4. Поворачивайте переключатель ступенчатого ослабления до появления звука.

5. Верните переключатель ОСЛАБЛЕНИЕ в предыдущее положение, когда звук не был слышен.

6. Затем поворотом ручки плавного усиления напряжения добейтесь появления звука.

7. Определите порог слышимости, равный сумме соответствующих показаний (в децибелах) делителя напряжения и вольтметра (с учетом знаков). Запишите показание в таблицу 1

8. Повторите измерения еще два раза, зафиксировав в таблице 1 как .

Обработка результатов измерения

1. Обработайте результаты измерений.

   1. Для каждой частоты, рассматриваемой в таблице 1, рассчитайте среднее значение уровня интенсивности. Общая формула для среднего значения:

2. Для каждого уровня интенсивности оцените его 95% доверительный интервал (95%ДИ). Общая формула:

де - коэффициент Стьюдента, S –ошибка среднего арифметического.

3. Запишите в таблицу 1 для каждой частоты соответствующее среднее значение и абсолютную погрешность для уровня интенсивности при P_D=0,95:

2. Постройте график зависимости порога слышимости от частоты с указанием абсолютной погрешности. Ось частот следует строить в логарифмическом масштабе.

3. Сделайте вывод. В выводе отразите:

3.1. Достигнута ли цель работы. Какие физические явления наблюдались.

3.2. Укажите диапазон частот области слышимости и область частот, которой соответствует максимальная слуховая чувствительность. Согласуются ли полученные данные с известными величинами для нормального слуха?

3.3. Проанализируйте построенную кривую L(v), чем может быть обусловлен вид кривой.

3.4. Велика ли погрешность измерений? Какие именно измерения дали наибольший вклад в погрешность?

Дайте теоретическое обоснование, опираясь на вопросы для самоподготовки.

Вопросы для самоподготовки:

1. Природа звука. Тон, шум, звуковой удар.

2. Физические и физиологические характеристики звука. Уровень интенсивности, единицы его измерения. Закон Вебера-Фехнера.

3. Звуковые методы исследования в клинике.

4.Ультразвуковые колебания и волны. Свойства и особенности распространения ультразвуковых волн. Источники ультразвука. Применение ультразвука в медицине.

Задачи:

Список литературы

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. — М.:Высш.шк., 1999, гл. 8, §8.1-6.

2. СоколовД.В., Седов В.М., МеркуловаЛ.Н. Ультразвук в медицине. — СПб.: СПбГМУ, 1997. - 62 с