Тема 2.4 Характеристики слухового, тактильного анализатора и антропометрические характеристики

Характеристики слухового анализатора

Частотный диапазон

В системах управления часть информации поступает к человеку в форме звуковых сигналов. Отражающие эти сигналы ощущения вызываются действием звуковой энергии на слуховой анализатор. Он состоит из уха, слухового нерва, сложной системы нервных связей и центров мозга. В аппарат, обозначаемый терми­ном «ухо», входят: наружное (звукоулавливающий аппарат), среднее (звукопередающий аппарат) и внутреннее (звуковоспринимающий аппарат) ухо. Ухо воспринимает определенные частоты звуков благодаря функциональной способности волокон его мембраны к резонансу. Физиологическое значение наружного и среднего уха заключается в проведении и усилении звуков. Слуховой анализа­тор человека воспринимает форму волны, частотный спектр чистых тонов и шумов, осуществляет анализ и синтез в определенных пределах частотных компонент звуковых раздражений, обнаруживает и опознает звуки в большом диапазоне интенсивностей и частот. Слу­ховой анализатор позволяет дифференцировать звуковые раздра­жения и определять направление звука, а также удаленность его источника. Источником звуковых волн может быть любой процесс, вызывающий местное изменение давления или механические напря­жения в среде. Слуховой аппарат человека воспринимает как слы­шимый звук колебания с частотой 16 Гц – 20 кГц. Ухо наиболее чув­ствительно к колебаниям в области средних частот – от 1000 до 4000 Гц. Звуки частот ниже 16 Гц называются инфразвуками, а выше 20 кГц – ультразвуками. Инфразвуки и ультразвуки также могут оказывать воздействие на организм, но оно не сопровождается слу­ховым ощущением.

 

Звуковое давление и громкость

Физически звук характеризуется амплитудой (интенсивностью), частотой и формой звуковой волны. Так как сила звука пропорциональна квадрату звукового давления, то в практике психофизиологической акустики чаще всего используется непосредственно звуковое давление, выраженное в децибелах от исходного уровня, равного Па на частоте 2000 Гц: /Pict 9-01/

,

где Р – звуковое давление; Р₀– исходный уровень звукового давления.

Увеличение расстояния между источником звука и приемником в 2 раза соответствует уменьшению уровня звукового давления на 6 дБ, соответственно в 4 раза – на 12 дБ, в 8 раз – на 18 дБ, в 16 раз – на 24 дБ и т.д.

Субъективное ощущение интенсивности звука называется громкостью и измеряется в фонах. Уровень громкости в фонах численно равен интенсивности звука в децибелах для чистого тона частотой 1000 Гц, воспринимаемого как равногромкий с данным звуком.

Основными количественными характеристиками слухового анализатора являются абсолютный и дифференциальный пороги.

Абсолютные пороги чувствительности

Нижний абсолютный порог по частоте соответствует частоте 16 Гц, а верхний – 20 кГц. Нижний абсолютный порог по интенсивности соответствует интенсивности звука, обнаруживаемого испытуемым с вероятностью 0,5 на частоте 2000 Гц, и составляет Па или 0 дБ. Верхний порог соответствует интенсивности, при которой возникают различные болевые ощущения, (щекотание, покалывание, головокружение и т.д.) и составляет 20 Па или 120 дБ. Между ними расположена область восприятия речи (рис. 9.1). /Pict 9-02/

Рис. 9.1 Линии равной громкости

Человек оценивает звуки, различные по интенсивности, как рав­ные по громкости, если частоты их также различны. Например, тон с интенсивностью 120 дБ и частотой 10 Гц оценивается как рав­ный по громкости тону, имеющему интенсивность 100 дБ и частоту 1000 Гц. Таким образом, снижение интенсивности как бы компенсируется увеличением частоты. Слуховые ощущения почти пропорциональны логарифму интенсивности воздействия в Паскалях.

Абсолютный временной порог чувствительности акустического анализатора определяется длительностью звукового раздражителя, необходимой для воз­никновения звукового ощущения. Он так же, как пороги по громкости и частоте, не является постоянной величиной. С увеличением как интенсивно­сти, так и частоты он уменьшается. При достаточно высокой интенсивности (30 дБ и более) и частоте (1000 Гц и более) слуховое ощущение возникает уже при длительности звукового раздражителя, рав­ной всего 1 мс. Однако при уменьшении интенсивности звука той же частоты до 10 дБ временной порог достигает 50 мс. Анало­гичный эффект дает и уменьшение частоты. Оценка громкости и высоты очень коротких звуков затруднена. При длительности синусоидального тона 2–3 мс человек лишь отмечает его наличие, но не может определить его качеств и любой звук оценивается только как «щелчок». С увеличением длитель­ности звука слуховое ощущение увеличивается и человек начинает различать высоту и громкость. Минимальное время, необ­ходимое для отчетливого ощущения высоты тона, равно примерно 50 мс.