Относительные интенсивности наиболее обычных звуков

30 Мая в 11:06 1073 0


Чтобы составить себе впечатление об относительных интенсивностях наиболее обычных (в технике и быту) звуков, приводим следующую таблицу из брошюры С. Н. Ржевкина (интенсивность выражена величиной давления звуковых волн в миллиграммах на 1 см2, что соответствует приблизительно числу дин на 1 см2): 

Порог слуховой чувствительности (при высоте звука 1000 герц) около - 0,0002
Шепотная речь (и шелест листьев) - 0,001
Тиканье часов - 0,01
Шум в городской квартире - 0,02
Разговорная речь при расстоянии в 1 м - 0,2
Шум грузовика на расстоянии 5 м и шум трамвая - 2,0 .
Шум в закрытой кабине самолета - 5,0
Шум при клепке (внутри котла) - 200,0
Шум самолета на расстоянии 5 м - 500,0

В последнее время предложено пользоваться следующими абсолютными величинами при опытах с исследованием человеческого слуха: за абсолютный нуль принимается уровень звукового давления (эффективного) в 0,000204 (около двух десятитысячных) бара (при 20° С и 760 мм атмосферного давления) в случае свободной сферической или плоской волны. При пересчете на ватты и эрги это дает следующее выражение для интенсивности: 
1.JPG
Поблизости от этого нулевого уровня (именно несколько выше) находится уровень порога для тона в 1000 колебаний в секунду (сокращенное обозначение —1000 герц). Этот уровень соответствует приблизительно эффективному давлению в три десятитысячных бара; следовательно, Р0 (для тона в 1000 герц) = 3 • 10¯4 или √10 • 10¯4 бара. 

При пересчете на поток звуковой энергии получаем по формуле для средней пороговой величины слуха здоровых JN (для тона в 1000 герц) = (приблизительно равняется) 
2.JPG
Чтобы избежать применения чисел с большим количеством знаков, введено децибельное обозначение, сущность которого заключается в замене многозначных чисел их логарифмами; таким образом, если мы хотим сравнить энергию каких-нибудь двух звуков, из которых один в миллион раз больше другого, то обозначаем это отношение соответственным логарифмом (который равен 6) и говорим, что один звук на 6 бел (или 60 децибел) интенсивнее другого. «Децибелы» введены вследствие того, что «белы» являются слишком крупной единицей, неудобной для пользования в акуметрии; весь объем человеческого слуха укладывается приблизительно в 13 бел; если же взять единицу в 10 раз меньше, то получится шкала из 130 децибел, и становится легче измерять небольшие отклонения в остроте слуха. При пересчете на давление количество децибел удваивается (так как здесь пропорциональность второй степени). 

Таким образом, децибельная система не вносит каких-либо изменений в уже существующие понятия о механизме звуковой перцепции, а представляет собой только масштаб, удобный для пользования в акуметрии, так как он, во-первых, позволяет обходиться без длинных цифр или чисел с показателями степеней, чаще всего даже отрицательными, следовательно, упрощает их чтение; во-вторых, позволяет ограничиваться почти всегда целыми числами (изредка — десятыми долями единицы), так как децибельная система все-таки содержит около ста единиц и даже более; в-третьих, соответствует гораздо больше, чем обычные обозначения, степеням громкости звуков, так как по закону Вебер-Фехнера (подробности об этом излагаются дальше) эти громкости пропорциональны логарифмам раздражения. 


Хотя закон Вебер-Фехнера, по новейшим исследованиям, требует некоторых поправок,.все же остается незыблемым, что громкость, т. е. субъективная оценка силы звуков, более соответствует экспоненциальному масштабу и нагляднее им изображается. Однако нужно помнить, что «децибельная шкала» показывает лишь отношения интенсивностей или громкостей, и, чтобы вывести из децибельного обозначения абсолютные величины, нужно какой-нибудь, уровень этой шкалы выразить в абсолютных единицах измерений. Например, можно измерить среднюю величину порога нормального слуха для какого-либо тона высотой, скажем, в 340 герц (соответствует приблизительно ноте «фа» один раз перечеркнутой октавы, см. на рис. 1 промежуток между с1  и с2). Из диаграммы рис. 1 видно, что на этом пороге звуковое давление = 0,001 дин/см2. Если условно принять этот уровень давления за основную линию децибельной шкалы, то следующий, изображенный на рис. 1 уровень звукового давления в 0,01 дин/см2 будет соответствовать 20 децибелам, уровень давления в 0,1—40 децибел и т. д. 

Диаграмма кривых слуховой чувствительности здорового уха (средние величины).
Рис. 1. Диаграмма кривых слуховой чувствительности здорового уха (средние величины).
А — уровень неприятных ощущений; Б — уровень полной глухоты; В - уровень порога тонкого слухи; М — монохорд. Пунктиром обведена область речевых звуков.

Но мы можем отсчитывать уровни не от порога ощущения, а от какой-нибудь независимой величины, например, от давления = 0,0002 дин/см2. Тогда упомянутый порог тона в 340 герц (на уровне 0,001 дин/см2) окажется измеряемым не нулем, а 10 децибелами, следующий уровень при давлении 0,01 измеряется уже 30 децибелами и т. д., — все уровни повышаются на 20 децибел. Иногда выгоднее пользоваться этим вторым вариантом исчисления, при котором децибелами обозначаются только «уровни интенсивности» внешнего раздражителя, т. е. звуковых колебаний; при нем нулевой уровень будет общим для всех высот и, кроме того, вполне точно определяемым объективными приемами измерений. Но иногда все-таки пользуются первым вариантом, при котором отсчет числа децибел ведется от порога ощущения в качестве нулевой линии, и поэтому все другие линии считаются «уровнями ощущения». По этому первому варианту может строиться, например, диаграмма кривых равной громкости (рис. 2), если мы заинтересованы только в том, чтобы изобразить соотношения этой субъективной оценки звуков при различной их высоте. 

На диаграммах рис. 1 и 2 кривые соответствуют уровням интенсивности, так как отсчет произведен по второму варианту.

Кривые равной громкости для звуков различной высоты (показано сгущение линий в басовой части тонскалы).
Рис. 2. Кривые равной громкости для звуков различной высоты (показано сгущение линий в басовой части тонскалы).

Воячек В.И.
Военная отоларингология
Похожие статьи
  • 12.06.2013 6000 9
    О вестибулярной тренировке летчиков

    Возможность перевоспитать вестибулярный аппарат и другие органы, участвующие в акцелерационном чувстве, так, чтобы они были менее расхлябанными или лучше приспособляющимися к тем неестественной формы и силы раздражителям, которые столь неизбежны во время полета, значительно увеличила бы контингенты ...

    Военная отоларингология
  • 10.06.2013 2648 15
    Ушная манометрия

    Степень проходимости евстахиевой трубы определяется рядом, способов (выслушивание при продувании уха, бужирование, рентгенография, ушная манометрия), причем уже при обычной отоскопии часто удается определить ненормальность трубы; так как расстройства ее функции в первую очередь выдают себя втянутост...

    Военная отоларингология
  • 12.06.2013 1932 20
    О парашютных прыжках

    Вопрос о том, какую роль играет патофизиология вестибулярного аппарата при парашютировании, еще не вполне разработан. Теоретически нужно себе представить, что прыгающий в первые секунды после отделения от самолета двигается по некоторой кривой параболического типа, суммирующейся из двух слагаемых; о...

    Военная отоларингология
показать еще
 
Оториноларингология