II Слуховая система
Слух – способность человека воспринимать звуковое давление в диапазоне 16 – 20 000 Гц. Ухо человека состоит из трех «основных» частей: наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо к барабанной перепонке, колебания которой передаются к внутреннему уху, где колебания барабанной перепонки преобразуются в колебания со значительно меньшей амплитудой, но более высокого давления (под звуковым давлением понимают разность между мгновенным значение давления в данной точке пространства, где распространяется звук, и средним значением давления в невозмущенной среде). Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает восприятие звука. Механические колебания создают слуховое восприятие, когда их частота лежит в области 16 – 20000 Гц. Звуковое давление измеряют в паскалях (Па), а интенсивность (мощность звука) в любой точке – поток энергии, приходящейся на единичную площадку – в Вт/м2. Интенсивность звука связана со звуковым давлением соотношением:
,
(5)
где
- среднеквадратичное звуковое давление;
J – интенсивность звука, Вт/м2;
- плотность среды, в которой распространяется звук;
с – скорость звука в этой среде.
Слуховое восприятие изображается на диаграмме нанесением величин звукового давления, при которых на каждой частоте возникает ощущение звука, и обозначается как кривая порога слышимости (рис. 10).
16 Гц – 20 КГц, 30 Гц – 8 К Гц
Уровень звукового давления не должен превышать 35 ДБ в лечебных заведениях, 15 ДБ (психушка).
Заглушенный (затушенный) разговор ≈ 30 ДБ
Громкий разговор 40 – 60 ДБ
При ссоре 65 – 70 ДБ
Критическое звуковое давление 90 ДБ
Выход из строя ЦНС (предельный шум для слухового аппарата) – 140 ДБ
Комфортный уровень для человека (для ЦНС) – уровень звукового давления, создаваемого шелестящей листвой ≈ 30 ДБ.
Способы защиты – амортизация, демпфирующие прокладки, двухконтурные системы стабилизации и их комбинации.
Рисунок 10 – Диаграмма области слухового восприятия
Порог слышимости зависит от частоты звука; от индивидуальных особенностей, возраста людей. (Абсолютный порог слышимости имеет тенденцию с возрастом уменьшаться).
Слуховой анализатор находится в постоянной готовности к приему информации, и позволяет частично «разгрузить» зрительный анализатор.
Бинауральный эффект – способность распознавать местонахождение источника звука без поворота головы. Физическая основа такой способности в том, что, распространяясь с конечной скоростью, звук достигает более удаленного уха позже и с меньшей силой, а слуховая система способна выявить эту разницу уже на уровне 1 дБ, а запаздывание на уровне 0,6 мс. Бинауральный слух имеет и иную, более важную для ориентации в пространстве, функцию: он помогает анализировать акустическую информацию в присутствии посторонних шумов. «Межушные» различия интенсивности и направленности поступления сигналов используются ЦНС для подавления фонового шума и выделения полезных звуков (например, сосредоточиться на нужном разговоре на многолюдном собрании).