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
Переключатель «ИСТОЧНИК СИГНАЛОВ» «Блока коммутации сигналов» поставили в положение «ГЕН.1». При этом головные телефоны и вольтметр подключаются к выходу генератора Г3-118.
Установили частоту генератора равной 20 Гц.
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.
Ручку «РЕГ.ВЫХОДА» генератора Г3-118 повернуть влево до упора. Переключатель «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» установить в положение «60».
Повторить операции для других частот звукового диапазона.
Обработка результатов измерений
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
|
f, кГц |
0,032 |
0,2 |
0,5 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
17 |
|
Na,дБ |
94 |
96 |
93 |
101,4 |
92,83 |
93,44 |
95,94 |
100,94 |
100,98 |
101,94 |
104,94 |
105,94 |
102,94 |
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.