5.4. Характеристики слухового ощущения

В слуховом ощущении субъективно различаются высота, громкость и тембр звука. Эти характеристики слухового ощущения связаны с объективными характеристиками звуковой волны – частотой колебаний, интенсивностью волны и гармоническим спектром. Задачей системы звуковых измерений является установить эту связь и таким образом дать возможность при исследовании слуха людей единообразно сопоставлять субъективную оценку слухового ощущения с данными объективных измерений.

Частота колебаний звуковой волны оценивается ухом как высота звука. Чем больше частота колебаний, тем более высоким воспринимается звук. Для оценки высоты звука весь диапазон тонов, воспринимаемых ухом, разделен на интервалы, называемые октавами. Октава – это интервал высот тона, в котором отношение крайних частот равно двум:

Октава	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Пределы частоты, Гц	16 32	32 64	64 128	128 256	256 512	512 1024	1024 2048	2048 4096	4096 8192	8192 16384

Сложные тоны при одинаковой основной частоте могут отличаться по форме сигнала и соответственно по гармоническому спектру. Это отличие воспринимается ухом как тембр звука.

Громкость звука характеризует уровень слухового ощущения над его порогом. Громкость L зависит прежде всего от интенсивности I звука. Эта зависимость имеет сложный характер, обусловленный чувствительностью уха к действию звуковой волны. Чувствительность – это физиологическое свойство уха, однако она, в свою очередь зависит от физических характеристик звуковой волны: частоты колебаний и интенсивности волны (силы звука). Первое связано с самой природой звуковоспринимающего аппарата уха, второе является свойством, общим для всех органов чувств, и называется адаптацией к силе раздражения. Вследствие адаптации чувствительность уха изменяется в зависимости от силы раздражения, т. е. интенсивности звука: при повышении интенсивности звука чувствительность уха снижается, и наоборот.

Исследование (определение остроты) слуха называется аудиометрией. Обычно определяют точки кривой слышимости при различных частотах. Потеря слуха определяется как разность между полученными данными и нормой. График, показывающий эту разность в децибелах в зависимости от частоты колебаний, называется аудиограммой.

Аудиометрия производится с помощью аппарата, называемого аудиометром, основу которого представляет звуковой генератор с тонкой и независимой регулировкой частоты и уровня интенсивности звука во всем диапазоне звуковых частот.

5.5. Инфразвук и ультразвук.

Упругие колебания, распространяющиеся в среде в виде продольных волн, при частоте ниже 16 Гц называются инфразвуком. Как правило, инфразвук входит в состав различных шумов, как производственных, так и естественных, встречающихся в природе. В воздухе ИЗ быстро затухает, но хорошо передается по упругим средам и, в частности, по воде. Действие ИЗ на ткани организма (или на тело в целом) воспринимается тактильными и костно-мышечными нервными рецепторами, вызывая ощущение вибрации.

Вибрацией также называют инфразвуковые колебания, действующие на ткани организма при непосредственном контакте с источником колебаний. Источниками ИЗ или вибраций могут быть любые тела, колеблющиеся с соответствующей частотой, например, отбойный молоток, плохо сбалансированный станок, двигатель трактора и т. п. Вибрация оказывает вредное влияние на организм, называемое вибрационной болезнью.

Однако вибрация используется и с лечебной целью в виде лечебного массажа, для которого выпускаются специальные аппараты.

Упругие колебания и волны частотой свыше 20 кГц называются ультразвуком. УЗ низких частот (до 60-80 кГц) образуется органами некоторых животных (дельфины, летучие мыши), а также входит в состав природных и производственных шумов. УЗ более высоких частот получается от искусственных источников. Обычно это аппараты, в основе которых лежит генератор электрических колебаний соответствующей частоты.

Действие УЗ ускоряет некоторые химические реакции и процессы, например реакции окисления или полимеризации.

На комплексном действии механических, тепловых и химических факторов основано биологическое действие ультразвука, который может вызывать гибель вирусов, бактерий, грибков и т. п., а при значительной мощности даже и мелких животных. При незначительной мощности УЗ, например, повышает проницаемость клеточных мембран, активизирует процессы тканевого обмена и т. д.

Все это обуславливает весьма разнообразное применение УЗ, в частности в медицине.

УЗ применяется при исследовании труднодоступных внутренних органов, а также с целью обнаружения внутри тела патологических образований (в частности, опухолей в тканях головного мозга).

В хирургии узкий УЗ-луч достаточно высокой интенсивности, сфокусированный на небольшом участке ткани, применяется, для распиливания костей или образования в них отверстий, что происходит без вредных сопутствующих явлений (разрушение соседних тканей, вибрация, нагревание и т. п.), свойственных применению обычных металлических инструментов.

Значительным достижением в хирургии и травматологии является разработанный группой советских ученых способ соединения костей с помощью ультразвука. Весь процесс занимает несколько секунд. При этом образуется достаточно прочное соединение костей, не препятствующее образованию в дальнейшем естественной костной мозоли.

Воздействие ультразвуков частотой 800 кГц слабой интенсивности используется в физиотерапии с лечебной целью. Метод основан на том, что комплексное механическое и физико-химическое действие ультразвука на месте его приложения вызывает в организме сложную физиологическую реакцию, которая и обуславливает лечебный эффект при соответствующих заболеваниях.