În FIG. 3.2.2 arată dependența de frecvență a așa-numitelor curbe izofonice corespunzătoare aceleiași intensități sonore. Fiecare astfel de curbă arată cum ar trebui modificat nivelul intensității sunetului pentru a obține același volum la frecvența selectată. Pragul auzului în funcție de frecvență este prezentată în FIG. 3.2.2. (B). La un nivel prea ridicat de intensitate a sunetului Eu (aproximativ 120 dB) apare o senzație de durere - pragul durerii. Zona auzului este între pragul auzului și pragul durerii. Gama de intensități a sunetului (intensitatea) dintre pragul minim de auz și pragul maxim de durere este denumită intervalul dinamic. Pentru auz normal și o frecvență de 1 kHz, intervalul dinamic este de aproximativ 120 dB. În acest domeniu, există zone pentru vorbire liniștită fără înțelegere, o zonă de inteligibilitate a vorbirii, o zonă de sunet plăcut și o zonă de percepție neplăcută.

frecvență

Rezoluția amplitudinii pe ureche este capacitatea sa de a distinge două sunete cu aceeași frecvență, dar cu intensitate diferită (aproximativ 3 dB în normă). Din FIG. 3.2.2 (stânga) arată că rezoluția amplitudinii urechii umane la frecvențe joase, de exemplu 100 Hz, este cea mai puternică la intensități sonore mici și se atenuează la intensități mari. Urechea umană distinge cel mai bine între sunetele slabe de până la aproximativ 1 kHz, care transmit cele mai multe informații despre aceasta și sunt cele mai importante în muzică. Responsabile de aceste proprietăți ale urechii sunt oasele auditive, care amplifică sunetele slabe și suprimă sunetele puternice. Aceeași figură arată că liniile izofonice pentru sunete cu intensități mai mari nu depind de frecvență. Astfel de sunete sunt percepute cel mai bine, deoarece nu există distorsiuni de frecvență.

Zgomotul și șocul sonor au un efect dăunător asupra unei persoane, în special la durate mai mari și niveluri de intensitate (70 și mai ales peste 70 dB). Peste 80 dB (ca la discoteci), acestea cauzează leziuni permanente ale auzului și psihice. Zgomotul și afectarea sunetului slăbesc sensibilitatea urechii și pot provoca pierderea parțială sau completă a auzului. Ritmul inimii și al respirației este deranjat permanent. Zgomotul afectează și sistemul nervos, provocând oboseală, performanțe reduse și diverse boli nervoase. Cel mai dăunător este zgomotul cu o frecvență de 1-2 kHz, unde acuitatea auzului este cea mai mare. Protecție împotriva zgomotului se bazează pe următoarele modalități de reducere a volumului:

1) Intensitate Eu volumul scade cu 1 /r 2 relativ la distanță r la sursa de sunet. În consecință, sursa se îndepărtează la o distanță sigură.

2) La trecerea printr-un mediu dat, sunetul este absorbit exponențial în funcție de grosimea stratului. O grosime a stratului (ecran, perete, împădurire, rând de copaci) poate fi selectată pentru a suprima suficient zgomotul. Ecranele sunt realizate dintr-un material care conține pori - bule de aer care reflectă și absorb unda sonoră.

3) Pe calea sunetului cu lungime de undă medie cf este plasat un perete de două planuri paralele, între care există aer. Distanta d între avioane este așa (d = cf/2) că undele reflectate din cele două planuri au o diferență de fază de 180 o și se sting.

Pentru controlul zgomotului la locul de muncă, străzi, aeroporturi etc. se folosesc contoare de zgomot, care constau dintr-un microfon, un amplificator electronic și filtre de frecvență. Aceștia analizează distribuția zgomotului în funcție de frecvență și amplitudine și o compară cu standardele de igienă admise.

Auscultația (ascultarea) este o metodă sonoră clasică pentru diagnosticarea plămânilor, a inimii, a stomacului și a abdomenului. Un tub sonor (stetoscop) sau o cutie de rezonator (fonendoscop) este utilizat pentru a amplifica sunetul generat de organul examinat sau sunetul fătului în timpul sarcinii și pentru a-l duce la urechea medicului.

Când percuţie (batere) monitorizează atenuarea sunetului într-un țesut (de exemplu, plămânul) după aplicarea unei lovituri măsurate cu un deget sau un ciocan. Prezența cavităților în țesutul subiacent duce la rezonanță (sunet puternic, ecologic ca un tambur și încetinirea atenuării acestuia). Prezența țesutului dur, condensat produce un sunet plictisitor, scurt. În ambele cazuri, se efectuează o analiză a sunetului (ton, timbru, volum, viteză de atenuare), care aduce informații despre starea organului intern.

Când fonocardiografie, sunetul din inimă este captat de un microfon, amplificat de un amplificator electronic și înregistrat pe hârtie. La pacienții adulți sănătoși, au fost înregistrate două grupuri de zgomote, T1 și T2, primul grup (T1) fiind înregistrat în momentul contracției ventriculare stângi și al doilea grup (T2) în momentul închiderii valvei aortice. La copii, se înregistrează încă două zgomote (T3 și T4). Un fonocardiograf poate detecta, de asemenea, zgomotele care apar în diferite vase de sânge. Sursa unor astfel de zgomote este unda de impuls a sângelui, precum și prezența turbulenței în fluxul sanguin în îngustarea locală (comprimarea externă sau acumularea plăcii interne) sau în dilatarea locală (anevrism) a unui vas de sânge.
3.3. Фmecanism fizic de acțiune al aparatului auditiv uman. Ohdeterminarea locației sursei sonore. Cluhoși proteză și implant
Urechea transformă energia mecanică a undei sonore în impulsuri neuroelectrice, ceea ce permite extragerea informațiilor din parametrii fizici ai sunetului: frecvență, intensitate, spectru, direcția de propagare. Este un organ senzorial perfect, care are o gamă imensă de percepție a diferitelor oscilații de frecvență și amplitudine.

Urechea umană este formată din trei părți: urechea exterioară, mijlocie și internă (Fig.3.3.1). Urechea exterioară este un tub, al cărui capăt de intrare are forma unei pâlnii, iar celălalt capăt se termină cu o membrană pâlpâitoare. Urechea medie conține osiculele auditive. Cea mai importantă parte este urechea internă, care conține celulele receptorului (auzul) localizate în aparatul cohlear. Rolul urechii externe și medii este de a captura și amplifica vibrația sunetului și de a o transmite către celulele receptoare, care la rândul lor transformă vibrația în impulsuri neuroelectrice. O caracteristică importantă a urechii este că celulele receptoare sunt situate într-un mediu apos, în timp ce partea exterioară și mijlocie a urechii sunt goale. Prin urmare, partea interioară a urechii are o rezistență la sunet mult mai mare decât urechea exterioară și cea medie. Acest lucru necesită elemente suplimentare - osiculele auditive pentru a coordona diferitele rezistențe sonore ale urechii medii și interne.

Sunetul ajunge la ureche ca o undă mecanică longitudinală în aer. Auriculul colectează și amplifică de aproximativ 3 ori, ca o pâlnie, unda sonoră, indiferent de frecvența și amplitudinea acesteia. Unda sonoră intră apoi în canalul urechii, unde este amplificată prin rezonanță. La capătul canalului auditiv, unda sonoră întâlnește membrana timpanică și o face să vibreze într-un unghi față de direcția undei sonore. Această vibrație este apoi transmisă unui sistem de pârghie format din trei oase (ciocan, nicovală și etrier) situate în urechea medie. Primul os, ciocanul vibrează în principal longitudinal la sunet redus și în principal transversal la sunet puternic. La sfârșitul călătoriei sale, oscilația ajunge la fluidul din urechea internă, deoarece ultimul os, etrierul, este conectat la fereastra ovală a urechii interne.

Canalul auditiv extern al urechii joacă rolul unui rezonator sonor care rezonează la frecvențe cuprinse între 2 și 3 kHz. Lungimea sa (2,3 cm) este de aproximativ 1/4 din lungimea undei sonore la această frecvență și, prin urmare, unda reflectată de timpan coincide în fază cu cea de intrare. Astfel, în timp ce auriculele amplifică toate oscilațiile indiferent de frecvența lor, canalul auditiv amplifică doar oscilațiile cu o anumită frecvență (rezonanță).

Presiunea de pe ambele părți ale timpanului ar trebui să aibă valori apropiate pentru a evita ruperea timpanului. Când se scufundă sub apă, tunete puternice etc., cele două presiuni devin foarte diferite, dar sunt egalizate de tubul Eustachian, care leagă urechea medie de atmosferă.

Din punct de vedere fizic, lsistemul osos al osiculelor auditive îndeplinește următoarele trei sarcini:

1. Coordonează rezistențele sonore ale urechii medii și interne și astfel scade pragul auditiv. Rezistența sonoră a apei din urechea internă este de aproximativ 3500 de ori mai mare decât cea a aerului din urechea medie. Dacă osiculele auditive lipseau, doar 1/1000 din energia sonoră care trecea în urechea medie ar fi absorbită în urechea internă. Restul de 999/1000 ar fi afectat.

2. Crește de aproximativ 20 de ori presiunea sonoră exercitată pe timpan. Motivul pentru aceasta este că zona timpanului este de aproximativ 20 de ori mai mare decât zona ferestrei ovale. Prin sistemul de pârghie al osiculelor auditive, energia de vibrație a timpanului este transmisă și concentrată pe fereastra ovală. Prin urmare, fereastra ovală oscilează cu aproximativ 4 ori mai mare decât amplitudinea timpanului. Acest lucru crește și mai mult acuitatea auzului.

3. La un sunet foarte puternic, vibrația timpanului va fi de amplitudine mare, ceea ce ar fi periculos pentru fereastra ovală. În acest caz, ciocanul oscilează în principal transversal și transformă oscilațiile longitudinale ale timpanului în cele transversale, ceea ce reduce amplitudinea oscilației ferestrei ovale și o protejează de deteriorări. Acest lucru reduce pragul durerii.

Amplasarea sursei de sunet în plan orizontal este determinată de prezența a doi senzori auditivi, adică. auzul binaural. Efectul binaural este capacitatea unei persoane de a determina direcția din care sunetul vine în plan orizontal prin intermediul a doi senzori. După cum se poate vedea din FIG. 3.3.4, înainte de a ajunge la cele două urechi de la sursă, sunetul parcurge o cale diferită, S = S2 - S1 = d.cos . În această formulă, d este baza (distanța dintre cele două urechi). Sunetul ajunge la urechea mai îndepărtată cu o fază ulterioară și o amplitudine mai mică, care este utilizată pentru a determina locația sursei de sunet în plan orizontal. Pentru  = 0 o diferența X este maximă și egală cu baza, iar la  = 90 ° această diferență este egală cu zero. Rezolutie spatiala per persoană este unghiul minim dintre două surse percepute ca fiind diferite. De obicei, acest unghi este de aproximativ 3 grade .

Uneori există tulburări de auz patologice - la copiii mici cu dizabilități congenitale, la unele infecții și accidente de muncă, la vârstnici. În general, domeniul dinamic al auzului scade, pragul minim de auz crește și pragul durerii scade. Acest defect poate fi eliminat prin plasarea unui aparat auditiv sau a unui implant. Aparatul auditiv este format dintr-un microfon, un amplificator electronic și o cască. Microfonul convertește vibrațiile sonore în semnale electrice, care sunt amplificate de amplificator, datorită energiei unei baterii sau acumulatoare electrice. Setul cu cască este plasat în ureche și transformă semnalele electrice amplificate în sunet. Partea principală a aparatului auditiv este amplificatorul, care face posibilă perceperea sunetelor slabe, corectează percepția sunetelor dintr-un anumit interval de frecvență și suprimă amplificarea sunetelor cu intensitate mare (compresie). Amplificatorul trebuie să amplifice semnalele de frecvență și amplitudine diferite în mod egal, altfel apar distorsiuni de frecvență și amplitudine și se schimbă timbrul sunetelor transmise. Cu toate acestea, acest lucru este dificil de făcut cu amplificatoarele analogice. Se folosesc și amplificatoare digitale, care practic nu distorsionează semnalul sonor amplificat.

Un alt mod modern de corectare a auzului este implantul auditiv, care se utilizează în cazurile de afectare severă a membranei timpanice și a urechii medii. Se compune din părți externe și interne (Fig. 3. 3. 5). Partea exterioară conține un microfon și un microprocesor, care nu numai că amplifică semnalele electrice ale microfonului, ci și le codifică sub forma unei serii de impulsuri. Prin intermediul unei bobine, aceste impulsuri sunt transmise către o bobină interioară (receptor) situată sub craniu. Impulsurile primite de receptor provoacă oscilații în vibrator, care ajung prin aparatul auditiv oscilant prin cablu. Este plasat fie pe primul os - ciocanul, fie pe fereastra ovală, în funcție de locul deteriorării aparatului auditiv.

Se utilizează o altă variantă a implantului auditiv. Se diferențiază de cele de mai sus prin faptul că de la receptor, semnalele încep printr-un pachet de fire (între 4 și 22), care sunt implantate direct în aparatul cohlear paralel cu membrana bazilară. Astfel, semnalele ajung în diferite părți ale membranei bazilare și irită celulele auditive corespunzătoare.
3.4. Bazele fizice ale vorbirii. Aparat de vorbire uman. Unități de sunet. Pronunție de vocale și consoane, foneme sonore și fără sunet. Spectrul de frecvență și formatele unităților sonore
Vorbirea este un proces fiziologic caracteristic omului, realizat de așa-numitul aparat de vorbire. Vorbirea se bazează pe producerea unui discurs lung și complex care poate fi perceput de alte persoane și le transmite informații. Cele mai scurte, inseparabile părți ale vorbirii se numesc unități sonore (foneme). În vorbirea scrisă, fiecare fonem este notat printr-un anumit semn (literă). În general, fonemele sunt vocale (A, B, O, E, I, Y și variantele lor) și consoane (B, C, D, E, F, H, K, L, M, H, P, P, C, T, F, X, H, W și variantele lor).

Pe de altă parte, fonemele formează cuvinte, iar cuvintele sunt organizate în conformitate cu anumite reguli din propoziții. Există mii de limbi pe Pământ care folosesc practic aceleași foneme, dar cuvinte diferite pentru a denumi același lucru și reguli diferite pentru compunerea propozițiilor. Numărul de foneme în diferite limbi este diferit, între 25 și 45. De exemplu, cuvântul bulgar FIZICĂ conține cinci foneme separate: Ф, И, З, К și А, dintre care unul (I) se repetă. Fonemele din diferite limbi diferă ușor unele de altele. De exemplu, fonema A este prezentă în toate limbile și are practic aceeași formă în ele. Unele limbi nu conțin un anumit tip de fonem, de exemplu chineza nu conține fonemul P, araba nu conține fonemul P, fonemul F este absent în unele limbi iraniene de est, limbile turcice nu conțin fonemul C etc.

Funcția principală a aparatului de vorbire uman este de a produce foneme într-o astfel de secvență încât să se formeze cuvinte și propoziții. Aparatul de vorbire a evoluat prea târziu și folosește astfel de organe care fac parte din alte sisteme fiziologice (respirator, digestiv) - traheea, laringele, faringele, palatul moale, limba, buzele, dinții, cavitatea nazală. 1).

În general, aparatul de vorbire poate fi împărțit în două părți. O parte conține traheea și laringele, iar cealaltă parte - cavitățile orale și nazale. Prima parte produce o oscilație periodică a aerului expirat, iar a doua filtrează și transformă această oscilație într-un fonem finit.

Prima parte a aparatului de vorbire conține căile respiratorii (traheea), la un capăt al cărui plămân este conectat, iar la celălalt capăt se află laringele (Fig. 3.4.2 A). Laringele (Fig. 3.4.2 B) a fost inițial un organ pentru separarea esofagului de căile respiratorii. Conține doi mușchi plăti numiți corzi vocale, care la un capăt sunt întotdeauna conectate, iar celelalte capete ale acestora pot converge și divergența. Când respirați și expirați, aceste două capete sunt distanțate și traheea este larg deschisă. Acest lucru permite aerului să se deplaseze ușor către și din plămâni. Când vorbești și cânți, aceste două capete sunt strâns legate unul de celălalt și corzile vocale se închid ca o supapă, traheea.

Sursa de energie sonoră pentru pronunțarea fonemelor este plămânul. Fluxul de aer care iese din plămâni în timpul expirației are un aspect laminar. După trecerea prin laringe, se schimbă în funcție de corzile vocale deschise sau închise. În primul caz, fluxul de aer capătă un aspect turbulent (zgomot alb) în timp ce în al doilea caz capătă un aspect rupt, pulsatoriu (oscilație forțată, undă mecanică, sunet cu o anumită frecvență și amplitudine mare).