Психофизические характеристики звука.

Психофизика изучает связь физического воздействия с возникновением ощущений. Поскольку звук вызывает слуховые ощущения, то они описываются не только объективно, но и субъективно. Звуки делятся на тоны, звуковые удары, шумы.

Простой тон - это звук определенной частоты.

Сложный тон - это состоящий их кратного количества простых тонов. Графиком сложного тона служит периодическая прямая, но не синус.

Шум - большое количество простых и сложных тонов. Их количество и интенсивность постоянно меняется.

Звуковой удар - это сильное звуковое действие, короткое по времени.

Психофизические характеристики:

1. Высота тона. Ей соответствует объективная физическая характеристика - частота. Чем больше частота, тем сильнее звук.

2. Громкость. Ей объективно соответствует амплитуда и сила звука. Чем больше амплитуда, тем громче звук. Воспринимаемая громкость субъективно зависит от частоты. При одной и той же интенсивности, с увеличением частоты от 16 до 1000 Гц, громкость возрастает. От 1000 до 3000 Гц громкость не меняется. При дальнейшем увеличении частоты громкость уменьшается и исчезает.

3. Тембр. Определяется интенсивностью и количеством простых тонов, входящих в сложные звуки. Наименьшая частота - основная, а остальные овертоны.

Нарастание ощущений высоты и громкости идет по логарифмической шкале.

1. Бел

N_Б = lg(I₂/I₁)

2. Децибел 1дБ=0,1Б

N_дБ = 10lg(I₂\I₁)

3. Октава - логарифмическая характеристика, применяемая для характеристики частоты.

N_окт = log₂(f₂/f₁), где f - частота, f₁, f₂ - границы частотного интервала.

4. Декада

N_дек = lg(t₂/t₁)

Условия и особенности восприятия звука человеком. Пороговые характеристики. Область слышимости.

Для того, чтобы услышать:

1. Орган слуха должен быть здоров

2. Частота звука от 16-20000 Гц.

3. Интенсивность звука должна находиться в пределах пороговой характеристики.

Пороговые характеристики определяют границу слухового ощущения на разных частотах.

Порог слышимости - это нижняя граница слухового ощущения, определяющаяся силой звука, который начинает улавливаться на данной частоте.

При частоте 1000 Гц звук становиться слышимым, при интенсивности I = 10^-12 [^квант/м²].

Порог боли - верхняя граница слухового ощущения, определяемая наименьшей силой звука, при которой на данной частоте возникает чувство боли. Для частоты 1000Гц,

I = 10² [^ватт/м²].

Графики, характеризующие зависимость пороговых характеристик по частоте - пороговые кривые.

Область, ими ограниченная, называется областью слышимости.

С возрастом диапазон слышимости уменьшается.

Борьба с шумами.

Часть энергии, звуковой волны поглощается телами, а часть отражается. В закрытых помещениях звук полностью затухает только спустя какое-то время после прекращения действия источника звука. Это может ухудшать восприятие речи в помещении. Реверберация - процесс затухания звука. Время реверберации учитывается при строительстве аудиторий, залов и т.д. шум при этом влияет на человека. Устранение источников вредных шумов или ослабление их действия должно находиться под их контролем.

Борьба с шумами ведется путем применения звукопоглощающих материалов, озеленением улиц и т.д. норма громкости - 40-50 дБ. Предел шума для высоких частот - 80дБ, для низких частот - 100дБ. Контроль производится с помощью шумомера. В нем звуковые колебания преобразуются в электромагнитные колебания. Шкала проградуирована в децибеллах.

Звуковые методы исследования в клинике.

1. Аускультация (выслушивание звуков) – мембрана фонендоскопа прикладывается к телу пациента. Колебания передаются в полую капсулу и там усиливаются за счёт резонанаса столба жидкости (выслушивают дыхательные шумы, хрипы, тоны и шумы сердца).

2. Перкуссия (выстукивание) – здесь прослушивается звучание отдельных частей тела при их выстукивании. Тело человека представляет собой совокупность различных сред (газонаполненных, твёрдых, жидких). При ударе по поверхности тела возникают колебания, одни из которых затухают, а другие усиливаются. Опытный врач по тону перкуторных звуков определяет состояние и топографию внутренних органов.

3. Фонокардиография – это метод графической регистрации тонов и шумов сердца и их диагностических интерпритаций.

4. Аудиограмма – определение остроты слуха.

Тоны и шумы сердца. Фонокардиография.

Сердце – полый мышечный орган, предназначенный для перемещения крови по сосудам. При его работе возникают звуки: тоны и шумы. Они имеют различные частоты и возникают в определённый период сердечной деятельности.

По частоте они делятся на:

1. Инфразвук (менее 16 Гц).

2. Слышимые низкочастотные (16 – 400 Гц).

3. Слышимые среднечастотные (400 – 1000 Гц).

Интенсивность инфразвука самая большая, далее идет слышимый низкочастотный и самая малая интенсивность у среднечастотного. Сердечные тоны возникают при переходе от одного цикла работы к другому. Они являются слышимыми низкочастотными и быстро затухают.

Сердечные шумы возникают при давлении крови в определённых периодах сердечного цикла (они относятся к 3^й группе). Они более продолжительны, но менее интенсивны.

Тоны и шумы слышны примерно одинаково. Это связано с тем, что шумы приходятся на более чувствительную область слуховых восприятий. Для записи тонов и шумов используют фонокардиограф. Он состоит из:

1. Специальный микрофон. Электродинамические конструкции с известной частотной характиристикой.

2. Усилитель сигнала микрофона с системой электрофильтров. Полоса пропускания 10 – 1000 Гц, фильтры выделяют нужную полосу частот звуков сердца.

3. Регистрирующее устройство. Запись производится на бумагу, пластину, магнитную ленту, информация выводится на экран осциллографа.