Тема задания. Введение

Тема задания

Определение порогов слышимости, измерение аудиограммы (по­строение кривой слышимости) с помощью одной из классичес­ких психофизических методик — «метода установки».

Введение

Объем функции звукового анализатора и аудиометрия. Функция звукового анализатора состоит в восприятии и различении громадно­го разнообразия звуков, с которыми встречается человек в различных условиях жизни. Ее количественная оценка всегда основывается на измерении ответных реакций человека (как произвольных, так и не­произвольных), вызванных воспринимаемым звуком.

Под объемом функции анализатора понимается количество вос­принимаемых за единицу времени параметров сигналов, которые в данных условиях существенны для организма. Объем функции звуко­вого анализатора характеризуется: 1) минимальными интенсивностя-ми чистых тонов, отличаемых от постоянно существующего фона соб-

ственных шумов организма (абсолютные пороги слышимости); 2) мак­симальными интенсивностями чистых тонов, воспринимаемых челове­ком как звуки, но вызывающих неприятные ощущения, а при дальней­шем усилении меняющих модальность ощущения (порог дискомфорта); 3) минимальными пределами изменения частоты, длительности, ин­тенсивности чистых тонов, которые могут быть различимы на разных уровнях интенсивности (дифференциальные пороги); 4) минимальны­ми интенсивностями чистых тонов, которые могут быть различимы в условиях действия шума разных уровней надпороговых интенсивнос-тей (эффект маскировки); 5) изменениями скорости нарастания гром­кости для чистых тонов различных надпороговых интенсивностей. Исследование объема функции звукового анализатора может прово­диться при использовании чистых тонов. Количественная оценка вос­приятия и различения звуков речи дает возможность прямого иссле­дования объема функции звукового анализатора в целом.

Аудиометрия — определение абсолютных порогов слышимости. Оно может производиться по чистым тонам (как в данном задании) и по звукам речи. Аудиометрия по чистым тонам характеризует лишь одну из сторон функции звукового анализатора — его абсолютную чувстви­тельность.

Сила звука и его децибел. Абсолютная чувствительность слуха оп­ределяется минимальной силой звука, способной вызвать ощущение или какую-либо ответную реакцию организма.

Как измерить силу звука?

При колебании мембраны репродуктора происходит поперемен­ное сжатие и разрежение воздуха в непосредственной близости от нее. Образовавшееся при сжатии давление в непосредственно прилегаю­щем к мембране слое воздуха затем передается все более удаленным слоям — происходит распространение звуковой волны, которая пред­ставляет собой волну сжатия. Действуя на барабанную перепонку уха, звуковая волна вызывает слуховое ощущение. Силу звукового воздей­ствия оценивают по изменению звукового давления либо в слуховом проходе (у барабанной перепонки), либо в свободном поле (в точке безэхового пространства, где будет находиться голова слушателя). И в том, и в другом случае сила звука измеряется в единицах давления — динах на квадратный сантиметр или барах (I бар = 1 дина/см² = 1-Ю^-6 нормального атмосферного давления). Иногда силу звуковой волны удобнее определять в единицах интенсивности или плотности энер­гии — ваттах на квадратный сантиметр.

При различных акустических, в том числе и аудиометрических, изме­рениях обычно используется не линейная шкала абсолютных величин, а логарифмическая шкала относительных величин — шкала децибел. Это обусловлено тем, что согласно закону Фехнера воспринимаемая сила звука — громкость — пропорциональна логарифму отношения интен­сивности данного звука к интенсивности, взятой за уровень отсчета.

Диапазон воспринимаемых человеческим ухом звуков от самого громкого до едва слышного охватывает величины, отличающиеся друг от друга на 10^й. Весь этот диапазон был разбит на 14 белов (14 Б). Бел — десятичный логарифм отношения интенсивности звука /, к

интенсивности /₀, принятой за уровень отсчета:

Бел оказался слишком крупной единицей. На практике более удоб­но пользоваться децибелом (дБ), равным 1/10 бела. Отношение интен-сивностей звука, выраженное в децибелах, имеет вид

  i

Шкала децибел была предложена акустиками как шкала интен­сивности или плотности потока энергии. За уровень отсчета принято 10" ¹⁶ Вт/см². Следовательно, если интенсивность /, больше уровня от­счета I_Q в 100 раз, то 1_{ больше /₀ на +20 дБ:

 •

Для определения интенсивности звука /_: в абсолютных единицах по его выражению в децибелах необходимо знать значение /₀ также в абсо­лютных единицах. Однако шкала децибел применима и для сравнения звуков по уровню звукового давления, поскольку плотность потока энер­гии звуковой волны /в упругой среде — воздухе пропорциональна квад­рату давления Р. Запись (в дБ) для этого случая имеет вид:

где Р₁ и Р₀ — сравниваемые величины звукового давления. Наиболее часто за уровень отсчета принимается давление, равное среднему по­рогу слышимости человека, — 0, 0002 бара, реже — равное 1 бару. Отсюда, если давление, развиваемое одним звуком />,, в 10 раз боль­ше другого Р₀, то, выражая эту разницу в децибелах, можно сказать, что Р_х сильнее Р₀ на +20 дБ:

Следовательно, стократное увеличение интенсивности (плотности потока энергии) звука соответствует десятикратному увеличению дав­ления, поскольку и в том, и в другом случае прирост равен +20 дБ.

Пользование децибельной шкалой имеет и другое преимущество: прирост звукового давления на 1 дБ (при частоте 1000 Гц) прибли­женно является средним минимальным приростом, который еще воспринимается ухом.

Пороги слышимости. Определение порога слышимости состоит в измерении того минимального давления или мощности звука, кото­рый впервые вызывает ощущение.

Аудиометрия по чистым тонам осуществляется при помощи гене­ратора чистых тонов с магазином затухания и градуированных теле­фонов. При аудиометрических исследованиях звук подводится к уху при помощи телефона. Он должен быть отградуирован, т. е. должно быть измерено отношение между подаваемым на телефон электричес­ким напряжением и развиваемым им давлением звука на разных час­тотах. Градуировка телефонов обычно производится в специальных камерах, называемых «искусственным ухом».

Зная характеристику отградуированного телефона и измеряя на выходе системы генератор—магазин затухания минимальное электри­ческое напряжение, при котором человек впервые слышит звук дан­ной частоты, можно рассчитать звуковое давление на пороге слыши­мости. Одним из условий постоянства измерений является сохранение одной и той же степени прижатия телефона к уху.

Аудиометрические исследования обнаружили различие слуховой чувствительности к звукам разных частот. Она оказалась максималь­ной для звуков речевого диапазона 800—2500 Гц. Порог на этих часто­тах примерно равен 0, 0002 бара. При приближении к краям диапазона воспринимаемых человеческим ухом частот (от 20 до 20 000 Гц) чув­ствительность заметно уменьшается. Например, порог на тон 60 Гц в 5000 раз выше порога для тона 2000 Гц при определении порогов по звуковому давлению и в 25 млн раз выше при определении порогов по мощности звуковой волны.

Результаты измерения порогов слышимости графически изобража­ются в декартовой системе координат в виде кривой (ось абсцисс— ось частот, ось ординат — ось звуковых давлений). На рис. 1 представлены результаты измерения слухового диапазона человека, ограниченного снизу кривой порога слышимости, а сверху— кривой порога осязательно­го или болевого ощущения, вызываемого чрезмерно сильным звуком.

Определение порога слышимости проводилось разными исследо­вателями в различных условиях: монаурально или бинаурально, при подаче звука через наушники и измерении звукового давления на ба­рабанную перепонку испытуемого (минимальное слуховое давление) или при подаче звука через репродуктор и измерении звукового давления в центре участка звукового поля, где находилась голова испытуемого (минимальное слуховое поле). Этими различиями и объясняется частич­но разница в значении порогов слышимости, показанных на рис. 1 (кривые 1-5). Величины порогов слышимости приняты за стандарт­ные величины, от которых отсчитывается в децибелах потеря слуха у больных. Графическое изображение потерь слуха (ось ординат) на раз­ных частотах (ось абсцисс) получило название аудиограммы.

 

Рис. 1. Кривые порога слышимости и порога неслухового ощущения.

По оси абсцисс— частота звука, по оси ординат — звуковое давление, взятое в отно­шении 0, 0002 бара. Кривые 1—5 — определения порога слышимости разными иссле­дователями. Измерения по минимальному слуховому давлению на барабанную пе­репонку: 1 - Сивиан и Уайт, 3 — Бекеши, 4 — Вэтцман и 5 — Кейбс. Определение по минимальному слуховому полю, измеренному в том участке, где находится голова испытуемого: 2 — Сивиан и Уайт; 6 — Американская Ассоциация Стандартов. Кри­вые 7—11 — определения верхней границы слухового диапазона, где слуховое ощуще­ние меняет модальность: 7 и 8 — Центральный институт по изучению дефектов слуха, «щекотание»; 9 — Вигель, «осязательное ощущение звука»; 10 — Бекеши, «щекотание»; // — Бекеши, «касание»; 12 — Бекеши, «покалывание в среднем ухе».

Методика

Измерение порогов слышимости в данной работе производится методом установки — одним из классических методов психофизики. Процедура методики состоит в том, что испытуемый сам изменяет интенсивность звука определенной частоты для нахождения порогов появления и исчезновения звука.

Регистрация аудиограммы производится при помощи звукового генератора ГЗ-33 и наушников. Генератор является источником сину­соидальных электрических колебаний звуковых частот. Диапазон час­тот генератора от 20 до 20 000 Гц, т. е. лежит в пределах слуховой чувствительности человека. Весь диапазон генератора разбит на три

поддиапазона. Переход от одного поддиапазона к другому произво­дится при помощи переключателя, множитель которого равен 10. Внут­ри поддиапазона частота меняется плавно ручкой «частота Гц». На­пряжение на выходе генератора (клеммы «выход»), а следовательно, интенсивность звука в наушниках можно изменить плавно ручкой «ре­гулировка выхода», а также с помощью аттенюатора. Он позволяет ослаблять выходной сигнал до 100 дБ относительно исходного уровня (уровня отсчета) ступенями по 10 дБ.

Интенсивность электрического сигнала (ее усиление и ослабле­ние) обычно выражают в логарифмических единицах — децибелах. Величина усиления (ослабления) в децибелах равна:

где tf — напряжение на выходе генератора, т. е. после аттенюатора; U_BX — напряжение на входе аттенюатора; К_дЪ — положительная вели­чина, если 1/_ьых > [/_х (т. е. при усилении), и отрицательная, если U_Bba< U_m (при затухании сигнала).

Напряжение на входе аттенюатора контролируется вольтметром. Прибор имеет две шкалы: одну основную — на 30 В и дополнитель­ную — на 60 В. Шкала вольтметра переключается переключателем «шка­ла прибора».

Поскольку к генератору могут быть присоединены любые нагруз­ки (приборы с различными сопротивлениями), то в нем предусмот­рен переключатель «вых. сопр. Q», позволяющий подобрать выходное сопротивление генератора, близкое к сопротивлению нагрузки. Это согласование необходимо для того, чтобы в нагрузку от генератора поступала максимальная мощность. В качестве нагрузки в данном опыте применяются наушники, сопротивление которых = 600 Ом. Поэтому переключатель «вых. сопр. Q» необходимо поставить в положение 600 Ом. При работе генератора на сопротивления нагрузки, значительно большие, чем 600 Ом, нормальная работа аттенюатора обеспечивает­ся включением внутренней нагрузки (при помощи тумблера «внут­ренняя нагрузка»). При установке переключателя «вых. сопр. Q. » в одно из четырех возможных положений стрелка в окне аттенюатора указы­вает соответственно пределы шкалы и ослабление.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: