15. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности, уровни громкости звука и единицы их измерения.

Воспринимая тоны, человек различает их по высоте.

Высота тона — 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 почти исключительно определяется спектраль­ным составом.

Громкость — еще одна субъективная оценка звука, которая характеризует уровень слухового ощущения.

Несмотря на субъективность, громкость может быть оценена количественно путем сравнения слухового ощущения от двух ис­точников.

В основе создания шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера—Фехнера: если раздражение увеличивается в геометрической прогрессии (т. е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в ариф­метической прогрессии (т. е. на одинаковую величину). Приме­нительно к звуку это означает, что если интенсивность звука при­нимает ряд последовательных значений, например al₀, а²1₀, а³1₀

(а — некоторый коэффициент, а > 1) и т. д., то соответствующие им ощущения громкости звука £₀, 2Е₀, 3£₀ и т. д.

Математически это означает, что громкость звука пропорци­ональна логарифму интенсивности звука. Если действуют два зву­ковых раздражения с интенсивностями / и /₀, причем 1₀ — порог слышимости, то на основании закона Вебера—Фехнера громкость относительно /₀ связана с интенсивностью следующим образом:

Е = klg(I/I₀), (6.3)

где k — некоторый коэффициент пропорциональности, завися­щий от частоты и интенсивности.

Если бы коэффициент k был постоянным, то из (6.1) и (6.3) сле­довало бы, что логарифмическая шкала интенсивностей звука со­ответствует шкале громкостей. В этом случае громкость звука, так же как и интенсивность, выражалась бы в белах или децибе­лах. Однако сильная зависимость k от частоты и интенсивности звука не позволяет измерение громкости свести к простому ис­пользованию формулы (6.3).

Условно считают, что на частоте 1 кГц шкалы громкости и ин­тенсивности звука полностью совпадают, т. е. k = 1 и Е_Б = lg(I/I₀), или, по аналогии с (6.2),

£_ф = 101g(//J₀).

16. Аудиометрия и фонокардиография.

Чтобы иметь определенные представления о различных по ха­рактеру звуках, приведем их физические характеристики (табл. 13). Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией.

При аудиометрии на специальном приборе (аудиометре) опре­деляют порог слухового ощущения на разных частотах; получен­ная кривая называется аудиограммой. Сравнение аудиограммы больного человека с нормальной кривой порога слухового ощуще­ния помогает диагностировать заболевание органов слуха.

Для объективного измерения уровня громкости шума исполь­зуется шумомер. Структурно он соответствует схеме, изображен­ной на рис. 6.3. Свойства шумомера приближаются к свойствам человеческого уха (см. кривые равной громкости на рис. 6.4), для этого для разных диапазонов уровней громкости используются корректирующие электрические фильтры. Для диагностики состояния сердечной деятельности применя­ется метод, подобный аускультации и называемый фонокардиог-рафией (ФКГ). Этот метод заключается в графической регистра­ции тонов и шумов сердца и их диагностической интерпретации. Запись фонокардиограммы производят с помощью фонокардиог­рафа , состоящего из микрофона, усилителя, системы частотных фильтров и регистрирующего устрой- ства.