Меню

Болевой порог человеческого уха по звуковому давлению

Психоакустика. Часть 5: Слуховые пороги

Слуховые пороги определяются минимальным значением объективного параметра звукового сигнала, при котором возникают слуховые ощущения. Они характеризуют чувствительность слухового аппарата к данному параметру — чем ниже слуховой порог, тем выше чувствительность.

Установленная в результате многолетних исследований картина слуховой чувствительности показывает огромные возможности слуховой системы:

— ухо человека улавливает звук, интенсивность которого 0 дБ (звуковое давление 2.10-5Па), с другой стороны оно ощущает как звук уровень давления 140 дБ — это соответствует отношению давлений 107 степени. Самый громкий звук в10 миллионов раз больше по звуковому давлению самого слабого;
— по частоте человек улавливает и очень низкие звуки, от20 Гц и очень высокие, до 20 кГц (хотя музыкальные звуки в основном в диапазоне до 5000 Гц).

Если звуки имеют очень короткую длительность, то они воспринимаются как короткий щелчок. Требуется определенное время воздействия, чтобы можно было определить высоту тона, причем длительность этого отрезка времени зависит от частоты: при частоте 50 Гц требуется 60 мс, свыше 1000 Гц -10 мс. Соответственно этому меняются, в зависимости от частоты, и уровни абсолютных порогов слышимости.Сокращение длительности воздействия с 200 до 20 мс на частоте1000 Гц приводит к возрастанию порога на 10 дБ.

Болевой порог и область слышимости

Существует ограничение области слухового восприятия и со стороны громких звуков, хотя и не такое четкое, как порог слышимости. Например, синусоидальное звуковое давление с эффективным значением 100 дБ соответствует одному из порогов, называемому порогом неприятного ощущения. При достижении значения 132 дБ возникает ощущение давления на уши, подобное тому, которое бывает при закладывании ушей в самолете, а также неприятного щекотания в ухе. Эта величина называется порогом осязания. Наконец, давление 140 дБ причиняет боль и называется болевым порогом.

Нередко после воздействия громких звуков высокой интенсивности у человека резко снижается слуховая чувствительность. Процесс восстановления обычных порогов может продолжаться до 16 часов.

Этот процесс называется «временный сдвиг порога слуховой чувствительности» или «постстимульное утомление». Сдвиг порога начинает появляться при уровне звукового давления выше 75 дБ и соответственно увеличивается при повышении уровня сигнала. Причем наибольшее влияние на сдвиг порога чувствительности оказывают высокочастотные составляющие сигнала.

Читайте также:  Тонометры прикроватные для измерения артериального давления

Источник

Порог слышимости

В еличина звукового давления, которая едва заметна на слух при отсутствии всяких других мешающих шумов и звуков, называется пороговой величиной звукового давления, или, сокращенно, порог слышимости. Динамический диапазон слуха человека составляет около 130 дБ от порога слышимости до так называемого болевого порога.

Порог слышимости — болевой порог

Порог слышимости

Частота — 16 Гц
Звуковое давление р = 2 • 10 -5 Н/м 2 = 20 μПа
Звуковая интенсивность I= 10 -12 Вт/м 2
Уровень звукового давления L = 0 дБ

Звуковое давление имеет такую силу, что 30-летний человек в нормальным слухом может еще его воспринять. Так как lgL = 0, то в качестве относительной величины установим 0 дБ, который приняли за порог слышимости.

Болевой порог

Звуковое давление р = 20 Н/м 2

Звуковая интенсивность I= 1 Вт/м 2

Уровень звукового давления L = 120 дБ

Звуковое явление достигает такого высокого уровня звука, что мы воспринимаем его давление или его интенсивность как болевое ощущение.

Дано: порог слышимости I= 10 -12 Вт/м 2
Болевой порог I=1 Вт/м 2

L = 10⋅ lg I/I = 10⋅ lg1/10 -12 = 10⋅ lg10 12 =120 дБ

Болевой порог имеет место при уровне звукового давления 120 дБ.
На следующем рисунке частоты по оси абсцисс нанесены в логарифмическом масштабе, т.е. удвоение частоты имеет место через равные промежутки на этой оси. Как видно из рисунка, порог слышимости, так же, как и болевой порог наступают при различных уровнях звукового давления в зависимости от частоты звука. Например, звук частотой 31,5 Гц начинает быть слышимым при 53 дБ, тогда, как при частоте 2000 Гц — уже при 0 дБ. С другой стороны, звук будет восприниматься как болевое ощущение при его частоте 31,5 Гц, если уровень звукового давления достигает 135 дБ, тогда, как при частоте 2000 Гц это случится уже при 112 дБ.

Рис. Уровень звука — уровень громкости. (В России это семейство кривых называется «Кривые равной громкости»)

Отсюда можно заключить, что низкие частоты воспринимаются лучше, чем высокие.

Уровень громкости LA

Уровни громкости даются в Фонах. Это величина, выражающая субъективное ощущение звукового явления, тогда, как Децибел является физической величиной. Физическая величина уровня звука имеет единицу Децибел (дБ). При частоте 1000 Гц Децибелы соответствуют Фонам. Чтобы избежать понятия «Фон» уровни громкости оценивают как уровни звукового давления по шкале А шумомера (прибора, измеряющего уровни звукового давления), и единица называется дБ (А). Таким образом физическая величина уровня звука измеряется в Децибелах (дБ).

Читайте также:  Причина пониженного давления и повышенный пульс

Звук будет воспринят как в два раза более громкий, если уровень гром-кости (уровень звука) увеличить на 10 дБ (А).

Соотношение Фон — Децибел

Между фоном дБ (А) и Децибелом дБ существует следующая зависимость: f 1000 Гц

Ухо становится все более чувствительным. Оно воспринимает дБ -3 или по другому I2:I1=1: 1/10 3 = 1:1/1000

Звукоизоляция, например, в 50 дБ означает, что в соседнее помещение попадает 1/100000 (=10 -5 )
40 дБ — 1/10000 (=10 -4 ) часть от той энергии, которая падает на стену.

Шкала громкости

Начиная с 1-й ступени: психологическая реакция
Начиная со 2-й ступени: физическая реакция

Могут иметь место: нервные расстройства, нарушение сна, повреждение слуха, нарушение кровообращения, нарушение сердечной деятельности, нарушение мозгового кровообращения, повреждение нервов позвоночного столба, желудочные расстройства.

В следующей статье я расскажу о строительной акустике.

Источник

Болевой порог и область слышимости

Существует ограничение области слухового восприятия и со стороны громких звуков, хотя и не такое четкое, как порог слышимости. Например, синусоидальное звуковое давление с эффективным значением р

10 Па (100 дБ) соответствует одному из порогов, называемому порогом неприятного ощущения. При достижении величиной р значения 60…80 Па (132 дБ) возникает ощущение давления на уши, подобное тому, которое бывает при закладывании ушей в самолете, а также неприятного щекотания в ухе. Эта величина называется порогом осязания. Наконец, давление 150…200 Па (140 дБ) причиняет боль и называется болевым порогом. Частотная зависимость болевого порога приведена на рис. 6.

Таким образом, динамический диапазон слуховой системы достигает 140 дБ, при этом акустическая мощность увеличивается в 45 раз. Существующая техника звукозаписи и звукопередачи, даже цифровая, еще не может обеспечить такую величину динамического диапазона сигнала. (Правда, имеются рекламные данные о микрофонах, способных обеспечить такой динамический диапазон, например микрофон 4138 фирмы B&K).

Читайте также:  Давление в газопроводе для жилой застройки

Нужно отметить, что слуховая система приспособлена к восприятию в основном тихих звуков и звуков средней интенсивности. Воздействие громких звуков (с уровнем выше 90 дБ) приводит к изменению порогов слуха и к необратимым изменением свойств слуховой системы, вплоть до полной глухоты. Причем степень повреждения пропорциональна времени воздействия громких звуков, поэтому международные стандарты (таблица 3) регламентируют допустимое время пребывания (T час/день) в звуковой среде с высокими уровнями звукового давления, выше которых могут произойти необратимые изменения слуховой чувствительности:

Эта проблема особенно актуальна для звукорежиссеров, работающих достаточно длительное время с программным материалом с высокими уровнями звукового давления, а также для современной молодежи, испытывающей огромные перегрузки слухового аппарата на современных концертах и дискотеках, при прослушивании музыки на плейерах с ушными телефонами. Исследования, выполненные корпорацией ВВС, показали, что уровни абсолютной слуховой чувствительности значительно снизились у молодежи за последние десятилетия.

Нередко после воздействия громких звуков высокой интенсивности у человека резко снижается слуховая чувствительность. Процесс восстановления обычных порогов может продолжаться до 16 часов.

Этот процесс называется «временный сдвиг порога слуховой чувствительности» или «постстимульное утомление». Сдвиг порога начинает появляться при уровне звукового давления выше 75 дБ и соответственно увеличивается при повышении уровня сигнала. Причем наибольшее влияние на сдвиг порога чувствительности оказывают высокочастотные составляющие сигнала. Величина сдвига порогов пропорциональна логарифму времени воздействия * поэтому и нормируется время прослушивания в день. Если измерять пороги чувствительности в разные сроки после выключения сигнала, то можно установить, что пороги начинают плавно снижаться, но примерно через две минуты происходит скачок в ходе восстановления чувствительности, а затем пороги продолжают плавно уменьшаться со скоростью, пропорциональной логарифму времени после выключения звука. Однако если время нахождения под воздействием громких звуков превышает допустимые нормы, то полного восстановления порогов чувствительности не происходит, постепенно чувствительность слуха снижается, что может привести к полной глухоте, особенно опасной, потому что она связана с повреждением волосковых клеток и поэтому практически не поддается лечению.

Дата добавления: 2015-10-29 ; просмотров: 2860 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Adblock
detector