Обработка результатов измерений

Теоретическая подготовка.

Человек ощущает звук в чрезвычайно широком диапазоне звуковых давлений (или интенсивностей). Одной из опорных величин этого диапазона является стандартный порог слышимости. Под ним условились понимать эффективное значение звукового давления, создаваемое гармоническим звуковым колебанием F = 1000 Гц, едва слышимым человеком со средней чувствительностью уха. Порогу слышимости соответствует интенсивность звука I _зв.о = 10 ^-12 Вт/м или звуковое давление p _зв.о = 2. 10 ^-5Па. Верхний предел определяется значениями I _зв = 1 Вт/м ² и p _зв = 20 Па, при которых при восприятии звука наступает болевое ощущение (стандартный порог болевого ощущения). В области звуковых давлений, существенно превышающих стандартный порог слышимости, величина слухового ощущения Е и амплитуда звукового давления (или интенсивности звука) связаны по закону психофизики, сформулированному Фехнером:

 

Е = q log (p _зв / p _зв.о)

 

q - некоторая постоянная.

Из этого выражения следует, что величина ощущения Е пропорциональна не амплитуде внешнего раздражителя, а логарифму отношения p _зв. / p _зв.о. Поэтому звуковое давление и интенсивность звука часто оценивают в логарифмических единицах по отношению к стандартному порогу слышимости:

 

N _а = 20 lg (p _зв / p _зв.о) = 10 lg (I _зв / I _зв.о),

а найденное значение N а называют абсолютным акустическим уровнем.

Порог слышимости зависит от частоты. Порог слышимости существенно зависит от условий прослушивания: в тишине или же на фоне шума (или другого мешающего звука). В последнем случае порог слышимости повышается. Это говорит о том, что помеха маскирует полезный сигнал. Количественно это повышение порога слышимости по­лезного сигнала в присутствии мешающего выражают уровнем маскировки М = N аш - N а,где N аш и N а - уровни порога слышимости в присутствии шума (или другой помехи) и в тишине. При существенном превышении уровня мешающего звука над полезным последний может оказаться неслышным.

Принцип проведения измерений

 

На головные телефоны участников измерений с генератора Г3-118 подается гармоническое напряжение звуковой частоты. Участники измерений плавно увеличивают напряжение на телефонах от 0 В до некоторого значения, при котором каждый участник начинает слышать тон. Указанное значение напряжения заносится в таблицу и является основой для вычисления порога слышимости на частоте проведения измерения.

Измерения повторяются на нескольких частотах в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Поскольку результаты измерений зависят от субъективных особенностей восприятия звука, то каждый участник фиксирует их индивидуально. Сравнение полученных данных производится в конце выполнения лабораторной работы.

В процессе проведения вычислений порога слышимости учитываются параметры телефонов и неравномерность их частотной характеристики: уровень звукового давления на частоте 500 Гц при мощности сигнала Р тел = 2 мВт, 94 дБ;

номинальное сопротивление R ном = 16 Ом.

Сигнал звуковая частота слух диапазон

Рисунок 1 - Структурная схема аппаратурного комплекса для снятия зависимости порога слышимости от частоты.

 

Проведение измерений

 

1) Переключатель «ИСТОЧНИК СИГНАЛОВ» «Блока коммутации сигналов» поставили в положение «ГЕН.1». При этом головные телефоны и вольтметр подключаются к выходу генератора Г3-118.

2) Установили частоту генератора равной 20 Гц.

3) Плавно увеличивая напряжение на выходе генератора при помощи ручки «РЕГ. ВЫХОДА» и переключателя «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» по вольтметру ВЗ-38 установили такое напряжение на телефонах U ₁ (F), при котором участник измерения начинает слышать тональный звук.

4) Ручку «РЕГ.ВЫХОДА» генератора Г3-118 повернуть влево до упора. Переключатель «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» установить в положение «60».

5) Повторить операции для других частот звукового диапазона.

Обработка результатов измерений

 

1) Определить уровень порога слышимости Nа для каждой из частот звукового диапазона, по формуле

 

где U(500) - напряжение тонального сигнала частотой 500 Гц, которое необходимо подать на телефон для создания звукового давления 94 дБ:

 

 

N(500) - звуковое давление (дБ), создаваемое телефоном на частоте

500 Гц, определяемое по частотной характеристике звукового давления; N(F) - то же для частоты F.

 

U(500)=0,179 В

N(500)=45 дБ

 

 

 

f, кГц	0,032	0,2	0,5	1	2	4	6	8	10	12	14	16	17
Na,дБ	94	96	93	101,4	92,83	93,44	95,94	100,94	100,98	101,94	104,94	105,94	102,94

 

Вывод: в зависимости от характеристик слышимости человек может слышать от 20 Гц до 20кГц. Но в нашем эксперименте наш диапазон слышимости от 32Гц до 17 кГц. В зависимости от частоты порог слышимости примерно одинаков.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Радиовещание и электроакустика/ Под ред. Гитлица – М.: Радио и связь, 1989.

2) Магнитная запись сигналов/ М.В. Гитлиц – М.: радио и связь, 1990.

 /

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: