Определение зависимости порога слышимости от частоты

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ УНЕВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Радиотехники

ОТЧЕТ

по практической работе № 1

Тема: «Определение зависимости порога слышимости от частоты»

Принял:

Ескельдинова А.К.

“___”_______2010

Выполнили:

Ким Н.В.

Нарембаев И.М.

Закирова С.Н.

Ст.гр. МРС-07-3

Алматы 2010

Цель работы: ознакомление с особенностями восприятия на слух сигналов звуковых частот минимального уровня.

Теоретическая подготовка.

Человек ощущает звук в чрезвычайно широком диапазоне звуковых давлений (или интенсивностей). Одной из опорных величин этого диапазона является стандартный порог слышимости. Под ним условились понимать эффективное значение звукового давления, создаваемое гармоническим звуковым колебанием F = 1000 Гц, едва слышимым человеком со средней чувствительностью уха. Порогу слышимости соответствует интенсивность звука I _зв.о = 10 ^-12 Вт/м или звуковое давление p _зв.о = 2. 10 ^-5Па. Верхний предел определяется значениями I _зв = 1 Вт/м ² и p _зв = 20 Па , при которых при восприятии звука наступает болевое ощущение (стандартный порог болевого ощущения). В области звуковых давлений, существенно превышающих стандартный порог слышимости, величина слухового ощущения Е и амплитуда звукового давления (или интенсивности звука) связаны по закону психофизики, сформулированному Фехнером:

Е = q log (p _зв / p _зв.о )

q - некоторая постоянная.

Из этого выражения следует, что величина ощущения Е пропорциональна не амплитуде внешнего раздражителя, а логарифму отношения p _зв. / p _зв.о . Поэтому звуковое давление и интенсивность звука часто оценивают в логарифмических единицах по отношению к стандартному порогу слышимости:

N _а= 20 lg (p _зв/ p _зв.о ) = 10 lg (I _зв/ I _зв.о ) ,

а найденное значение N а называют абсолютным акустическим уровнем.

Порог слышимости зависит от частоты. Порог слышимости существенно зависит от условий прослушивания: в тишине или же на фоне шума (или другого мешающего звука). В последнем случае порог слышимости повышается. Это говорит о том, что помеха маскирует полезный сигнал. Количественно это повышение порога слышимости по­лезного сигнала в присутствии мешающего выражают уровнем маскировки М = N аш - N а ,где N аш и N а - уровни порога слышимости в присутствии шума (или другой помехи) и в тишине. При существенном превышении уровня мешающего звука над полезным последний может оказаться неслышным.

Принцип проведения измерений

На головные телефоны участников измерений с генератора Г3-118 подается гармоническое напряжение звуковой частоты. Участники измерений плавно увеличивают напряжение на телефонах от 0 В до некоторого значения, при котором каждый участник начинает слышать тон. Указанное значение напряжения заносится в таблицу и является основой для вычисления порога слышимости на частоте проведения измерения.

Измерения повторяются на нескольких частотах в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Поскольку результаты измерений зависят от субъективных особенностей восприятия звука, то каждый участник фиксирует их индивидуально. Сравнение полученных данных производится в конце выполнения лабораторной работы.

В процессе проведения вычислений порога слышимости учитываются параметры телефонов и неравномерность их частотной характеристики: уровень звукового давления на частоте 500 Гц при мощности сигнала Р тел = 2 мВт, 94 дБ;

номинальное сопротивление R ном = 16 Ом.

сигнал звуковая частота слух диапазон

Рисунок 1 - Структурная схема аппаратурного комплекса для снятия зависимости порога слышимости от частоты.

Проведение измерений

1) Переключатель «ИСТОЧНИК СИГНАЛОВ» «Блока коммутации сигналов» поставили в положение «ГЕН.1». При этом головные телефоны и вольтметр подключаются к выходу генератора Г3-118.

2) Установили частоту генератора равной 20 Гц.

3) Плавно увеличивая напряжение на выходе генератора при помощи ручки «РЕГ. ВЫХОДА» и переключателя «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» по вольтметру ВЗ-38 установили такое напряжение на телефонах U ₁ (F), при котором участник измерения начинает слышать тональный звук.

4) Ручку «РЕГ.ВЫХОДА» генератора Г3-118 повернуть влево до упора. Переключатель «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» установить в положение «60».

5) Повторить операции для других частот звукового диапазона.

Обработка результатов измерений

1) Определить уровень порога слышимости Nа для каждой из частот звукового диапазона, по формуле

где U(500) - напряжение тонального сигнала частотой 500 Гц, которое необходимо подать на телефон для создания звукового давления 94 дБ :

N(500) - звуковое давление (дБ), создаваемое телефоном на частоте

500 Гц, определяемое по частотной характеристике звукового давления; N(F) - то же для частоты F .

U(500)=0,179 В

N(500)=45 дБ

Вывод: в зависимости от характеристик слышимости человек может слышать от 20 Гц до 20кГц. Но в нашем эксперименте наш диапазон слышимости от 32Гц до 17 кГц. В зависимости от частоты порог слышимости примерно одинаков.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Радиовещание и электроакустика/ Под ред. Гитлица – М.: Радио и связь, 1989.

2) Магнитная запись сигналов/ М.В. Гитлиц – М.: радио и связь, 1990.