Звук и слух

Человек воспринимает звук чаще всего посредством органа слуха. Органы слуха, т. е. ухо и следующие за ним органы обработки сигнала на пути к мозгу, позволяют человеку воспринимать звуковой процесс в обширной области изменений звукового давления и частоты и различать его по силе, высоте тона и окраске, а также узнавать направление его прихода. Чувствительность этого органа во многих отношениях превосходит свойства лучшей электроакустической аппаратуры.

Порог слышимости, например, лежит так низко, что дальнейшее незначительное его снижение привело бы к восприятию шумов, сопровождающих пищеварение, тепловое движение молекул, а также шумов в системе кровообращения.

Ухо человека состоит из трех основных частей: наружного, среднего и внутреннего уха (рис. 3.1). Наружное ухо согласовывает импеданс (сопротивление) барабанных перепонок с импедансом воздуха; согласование очень хорошее при частоте колебаний 800 Гц, оставаясь достаточно хорошим и при частотах выше 800 Гц. И только при частотах ниже 400 Гц согласование несколько хуже.

Система кривых равной громкости, принятая в качестве стандартной в международном масштабе, приведена на рис. 3.2.

Шкала уровней звукового давления в децибелах отложена по оси ординат. Эта шкала введена на основании фундаментального психофизического закона Вебера — Фехнера, который утверждает, что изменение чувствительности при изменении.

Рис. 3.7. Устройство уха человека.

Рис. 3.2. Кривые равной громкости для чистых тонов возбуждения обратно пропорционально значению абсолютного возбуждения, имевшему место до начала изменения. Кроме того, эта шкала удобна при большом динамическом диапазоне звуков, воспринимаемых человеком (1:1 000 000).

Следует отметить, что если интенсивность звука увеличить так, что слушателю он покажется в два раза громче, то повышение уровня звукового давления не будет соответствовать удвоению. В большей части слышимого диапазона в этом случае наблюдается повышение уровня звукового давления примерно на 10 дБ. На рис. 3.3 для наглядности показана частотная область восприятия звука ухом человека.

Большинство шумов содержит звуки почти всех частот слухового диапазона, но они имеют разное распределение уровней звукового давления по частотам, а также характеризуется изменением их во времени. По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные и тональные. По распределению уровней по частотам шумы могут быть разбиты на низкочастотные — шумы с максимальными уровнями звукового давления в области частот ниже 300 Гц, среднечастотные — шумы с максимальными уровнями звукового давления в области частот 300—800 Гц и высокочастотные — шумы с максимумом звукового давления в области частот выше 800 Гц.

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых изменяется во времени не более чем на 5 дБА, и непостоянные, уровень звука которых изменяется во времени более чем на 5 дБА. К постоянным шумам можно отнести шум постоянно работающих насосных или вентиляционных установок, а также шум постоянно работающего оборудования промышленных предприятий (воздуходувки, компрессорные установки, различные испытательные стенды).

Непостоянные шумы, в свою очередь, можно подразделить на следующие: колеблющиеся во времени, уровень звука кото.

рое. 3.3. Области слухового восприятия рых непрерывно изменяется; прерывистые, уровень звука которых резко падает до уровня фонового шума несколько раз за время наблюдения, причем длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным и превышающим уровень фонового шума, составляет 1 с и более; импульсные, состоящие из одного или нескольких следующих друг за другом ударов длительностью менее 1 с. К непостоянному, колеблющемуся во времени относится шум транспортного движения.

Прерывистые шумы — это шумы от работы лебедки лифтовой установки, периодически включающихся агрегатов холодильных установок, шумы некоторых непостоянно работающих установок промышленных предприятий или мастерских.

К импульсным шумам относятся шум ударов пневматического молотка, кузнечно-прессового оборудования, поэтажного лифтового переключателя, хлопанье дверьми и др.

Методы оценки шума зависят, в первую очередь, от его характера. Постоянный шум оценивается по уровням звукового давления в децибелах в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Этот метод оценки постоянного шума является основным.