Какое звуковое давление соответствует порогу слышимости человека

Порог слуха

Порогом слуха человека называют минимальный уровень звука, который человек может воспринять. Эта характеристика является одной из основных.

От порога слуха зависит слуховая чувствительность: чем ниже порог слуха, тем выше слуховая чувствительность, и наоборот. Диапазон наибольшей чувствительности звука – от 1000 до 4000 Гц. Именно в этом промежутке находится информация о речевых сигналах. Пороги слуха на частоте 200 Гц выше на 35 дБ, а на 100 Гц — на 60 дБ, чем пороги слуха на частоте 1000 Гц.

Нормой считается порог слуха от -10 дБ до +10 дБ. В случаях нарушения слуха пороги могут быть разными – от 20 до 120 дБ.

Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева

Порог дискомфорта

Порогом дискомфорта называется уровень звука, вызывающий у человека неприятные ощущения. Нормой считается 100-110 дБ, и зависит она не только от состояния органа слуха, но и от возбудимости нервной системы в целом. У пациентов с нарушениями слуха порог дискомфорта, как правило, больше 110 дБ. Однако, у многих людей с сенсоневральной тугоухостью пороги дискомфорта такие же, как и у людей с нормальным слухом либо ниже – это явление называется рекруитмент, или «феномен усиленного нарастания громкости».

Болевой порог

Болевые ощущения в органе слуха, как правило, вызывает звук, составляющий 130-140 дБ. Кроме того, следует различать порог осязания и болевой порог – в первом случае человек чувствует только давление на барабанную перепонку (130 дБ), во втором – уже болевые ощущения (140 дБ). Порог дискомфорта людей с нарушениями слуха может отличаться от нормы, но болевой порог у всех всегда одинаковый.

Частотный диапазон слуха

Нормой для человека считается способность воспринимать звуки в частотном диапазоне от 20 до 20000 Гц. Звуки, частота которых выше 20000 Гц, называются ультразвуки, ниже 20 Гц – инфразвуки. Человек может воспринять ультразвук только если его источник приложить к костям черепа – это свойство иногда используется при диагностике нарушений слуха.

Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева

Подходя к исследованию слуха, звуковой частотный диапазон принято условно делить:

на низкие частоты — до 500 Гц;

на средние частоты — 500—3000 Гц;

на высокие частоты — 3000–8000 Гц;

на сверхвысокие частоты — выше 8000 Гц

Динамический диапазон слуха

Динамическим диапазоном слуха называется совокупность уровней звука, которые человек способен воспринимать, в норме это 130 дБ. Разница между самым тихим и самым громким звуком, воспринимаемым человеческим ухом (до осязаемых или болевых порогов), велика – последний выше примерно в 1013 раз.

В аудиологии динамическим диапазоном слуха именуют диапазон от порога слуха человека до порога его дискомфорта.

Как динамический, так и частотный диапазон у людей с нарушениями слуха может отличаться от нормы.

Дифференциальный порог слуха

Минимальные различия по частоте, интенсивности или длительности звука, воспринимаемые человеческим слухом, называются дифференциальным порогом слуха.

Именно способность обнаруживать минимальные различия между звуками позволяет нам воспринимать речь. Интенсивность и частота дифференциального порога слуха зависит от длительности, уровня и частоты звука. Нормой для человека считается 1–1,5 дБ по интенсивности на частотах 500–4000 Гц при уровне звука 40 дБ.

Причина плохого восприятия речи людьми с нарушениями слуха кроется в увеличении у них дифференциального порога слуха – они просто перестают воспринимать мелкие различия между речевыми звуками.

Бинауральный слух

Способность человека воспринимать звук двумя ушами и обрабатывать поступившие сигналы в соответствующих симметричных слуховых центрах мозга называется бинауральным слухом. Данное свойство обеспечивает так называемый процесс бинаурального слияния – это когда различные по своим характеристикам звуки, поступающие в правое и левое уши человека, воспринимаются слуховой системой человека как единый и цельный слуховой образ. Кроме того, благодаря сравнению звуков, поступающих в правое и левое ухо, слуховая система определяет, где находится источник звука.

Именно бинауральный слух позволяет нам воспринимать речь в шумных условиях – происходит так называемый эффект «бинаурального освобождения от маскировки».

Статья о бинауральном протезировании.

Источник: введение в аудиологию и слухопротезирование И.В. Королева

Слуховая адаптация

Как и остальные сенсорные системы организма человека, слуховая система способна адаптироваться ко внешним условиям. Это проявляется во временном понижении чувствительности за счёт повышения порогов слуха в случаях излишнего звукового воздействия. Благодаря этой способности слуховая система защищает себя от повреждений.

Порог слуха повышается от любого воздействия звука, превышающего этот порог на 10-20 дБ. В случаях кратковременного воздействия звука не выше 80-90 дБ и повышение порога будет кратковременным. При более интенсивном воздействии и повышение порогов слуха будет длиться дольше – до нескольких минут. После прекращения звукового воздействия пороги слуха постепенно возвращаются в исходное состояние.

Порог слышимости — это минимальная интенсивность звука соответствующей частоты, которая воспринимается нормальным человеческим слухом. Обычно уровень интенсивности звука и звукового давления относят к условному порогу, принимаемому для средних условий нижнего предела слышимости, равному 2-10“5 Па.[ …]

Стандартный порог слышимости равен 10-12 Вт/м2 при частоте у = 1000 Гц, которая принимается как стандартная в физиологической акустике.[ …]

Подставив значения порога слышимости и порога болевого ощущения в эти формулы, получим, что изменение / и р составляет всего 140 дБ.[ …]

Эффект маскировки объясняется сдвигом порога слышимости под действием более сильного звука и зависит от разности частот этих звуков. Низкочастотные шумы обладают большей маскирующей способностью, чем высокочастотные. Так, пароходный гудок низкого тона заглушает более высокие тона. Высокочастотные шумы средней интенсивности слабо маскируют человеческую речь, но создают дискомфорт у слушателей. Важнейшим свойством слуха является способность объединять определенные области частот в так называемые частотные группы. Смысл этого понятия состоит в том, что степень маскировки полезного узкополосного сигнала шумом растет с расширением спектра шума вокруг этого сигнала до определенной полосы этого шума, после чего не происходит усиливающего действия эффекта маскировки шумом. Количественной мерой маскировки является число децибелов, на которое возрастает порог слышимости маскируемого сигнала в присутствии другого сигнала по сравнению с порого слышимости в тишине.[ …]

Ультразвуком называют механические колебания, частота которых выше порога слышимости человеческого уха, т. е. более 20 ООО колебаний в секунду (20 кгц и более).[ …]

Динамический диапазон звуков, воспринимаемых человеком, простирается от порога слышимости (0 дБ) до порога болевых ощущений (130 дБ). При воздействии на ухо шума с уровнем звукового давления более 145 дБ возможен разрыв барабанной перепонки.[ …]

Шкала силы звука строится на логарифмах отношений данной величины звука к порогу слышимости.[ …]

Человеческое ухо воспринимает шум со звуковым давлением Ра = 2 ■ 10 5 Па при /= 1 кГц — порог слышимости, р = 200 Па — порог болевого ощущения. Интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, при / = 1 кГц составляет /0 = 1042 Вт/м2, а соответствующая порогу болевого ощущения /= 100 Вт/м2.[ …]

Как уже отмечалось, ультразвук отличается от звука лишь более высокой частотой, превышающей верхний порог слышимости (20 кГц). Он также способен распространяться в любых (твердой, жидкой, газообразной) средах. Скорость распространения в них различна и зависит от свойств среды — плотности, упругости, вязкости и температуры. Ультразвук сильно поглощается газами и во много раз слабее — твердыми веществами и жидкостями, поэтому только в этих двух последних средах он может передаваться на значительные расстояния. В воздушной среде хорошо распространяется только низкочастотный (до 30 кГц) ультразвук, при большей частоте он в воздухе сразу гасится. Поглощение ультразвука при увеличении его частоты и повышении температуры возрастает также и в других средах.[ …]

Звуковое давление и интенсивность звука могут изменяться в широких пределах. Так, если звуковое давление едва слышимого звука (порог слышимости) принято равным 2 ■ 1(Г6 Па, то давление вблизи работающего мотора самолета составляет более 2 ■ 102 Па. Еще больше, до 1016 раз, могут различаться предельные значения интенсивности звука. Естественно, что оперировать числами, изменяющимися в столь широком диапазоне, довольно неудобно.[ …]

Отношение 10б выбрано потому, что нормальная речь в помещении среднего размера воспринимается как звук с интенсивностью, превышающей: порог слышимости на 60 дБ.[ …]

Верхняя кривая на рис. 8.1 соответствует механическим воздействиям на слух человека, граничащим с болевым восприятием интенсивности звуков соответствующей частоты. Нижняя кривая соответствует порогу слышимости при указанных частотах.[ …]

В практических целях обычно применяют логарифмические уровни звукового давления 1 , измеряемые в децибелах (дБ) и вычисляемые по формуле: Ь- 20 1д(р/р0), где р0 — исходное значение звукового давления, соответствующее порогу слышимости в воздухе и равное 2 1(У5 Н/м2.[ …]

Чувствительность человеческих органов слуха неодинакова для различных частот (см. рис. 8.1). Она селективно меняется в зависимости от частоты звуковых волн и уровней звуковой громкости (звукового давления, интенсивности звука) в пределах от порога слышимости до порога болевого ощущения звука.[ …]

ДЕЦИБЕЛ [от лат. decem — десять и имени амер. изобретателя А. Г. Белла] — единица измерения интенсивности (мощности) звука, в т. ч. степени шумового загрязнения, десятая часть бела. Шкала силы звука строится пропорционально логарифму отношения данной интенсивности звука к порогу слышимости, принимаемому за ноль. Интенсивность звука в 10 Д. (дБ) превышает порог слышимости в 10 раз, в 20 дБ — в 100 раз. См. Шумовое загрязнение.[ …]

В организм человека свинцовая пыль проникает через органы дыхания и с пищей примерно в равных количествах. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникают заболевания дыхательных путей, мочеполовых органов, нервной системы, сужаются сосуды, резко увеличивается порог слышимости у детей. Он также мо-жет активно накапливаться в костях. У современных американцев, например, его содержание в организме в 6400 раз выше естественного «доиндустриального» уровня. Имеются экспериментальные данные о том, что для развития рака в присутствии свинца требуется в 5 раз меньшие количества канцерогенных углеводородов. Его органические соединения еще более токсичны. В целом свинец и его соединения вызывают обычно хронические отравления, которые, однако, у здорового человека в условиях свинцово-плавильного цеха могут возникнуть уже через 1-2 недели после начала работы. Особенно опасны соединения свинца для детей дошкольного возраста. Безопасным уровнем по свинцу является его содержание в крови в пределах (0,2-0,8)10‘4%.[ …]

Орган слуха человека может приспосабливаться к некоторым постоянным или повторяющимся шумам (слуховая адаптация). Но эта приспособляемость не может защитить от потери слуха, а лишь временно отодвигает сроки ее наступления. В условиях городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости на 10—25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при уровне шума более 70 дБ.[ …]

Физиологические исследования воздействия на население шума малой интенсивности, генерируемого городским транспортом, проведенные в квартирах жилых домов и лабораторных условиях (И. Л. Карагодина с соавт., 1972), показали следующее. Шум низкочастотного спектра со спадом 3—6 дБ на октаву, имеющий суммарный уровень звука 35 дБ А, не вызывает физиологических сдвигов; показатели порогов слуховой чувствительности, световой чувствительности адаптированного к темноте глаза, глубины сна (длительность засыпания, период глубокого сна, продолжительность спокойного сна, коэффициент активности), полученные при этой интенсивности, аналогичны данным при исследовании в тишине (в условиях звуковой изо-ляции). При суммарном уровне звука 40 дБ А возникают нестойкие изменения слуховой чувствительности с восстановлением слуха на частотах 63, 125, 250 Гц через 3,5—10 мин; показатели световой чувствительности глаз при воздействии шума в течение 5 и 15 мин снижаются и затем постепенно возвращаются к норме; наступают сдвиги показателей глубины сна (период засыпания 30 мин — в норме не более 20 мин; продолжительность спокойного сна 66%—в норме 70—82%; коэффициент активности до 0,18 — в норме 0,09).[ …]

ШУМ одна из форм физического (волнового) загрязнения, адаптация к которой невозможна сильный шум более 90 дБ приводит к болезням нервно-психического стресса и ухудшению слуха вплоть до полной глухоты (свыше I К) дБ), вызывает резонанс клеточных структур протоплазмы, ведущий к шумовому «опьянению», а затем и разрушению тканей. Шкала силы звука строится на лог арифмах отношений данной величины звука к порогу слышимости.[ …]

Для звуковых волн с частотой 1000 Гц уровень громкости звука совпадает с уровнем его интенсивности. Поскольку равным интервалам уровня громкости (8.6) соответствуют разные интенсивности (8.3), для характеристики уровней громкости вводится единица — фон. Фон — разность уровней громкости двух звуков данной частоты, равногромкие которым звуки с частотой 1000 Гц отличаются по интенсивности на 10 дБ. Фоны отсчитываются от нуля, равного интенсивности порога слышимости.[ …]

Понятие «звук», как правило, ассоциируется со слуховыми ощущениями человека, обладающего нормальным слухом. Слуховые ощущения вызываются колебаниями упругой среды, которые представляют механические колебания, распространяющиеся в газообразной, жидкой или твердой среде и воздействующие на органы слуха человека. При этом колебания среды воспринимаются как звук только в определенной области частот (16 Гц…20 кГц) и при звуковых давлениях, превышающих порог слышимости человека.[ …]

Любая система защиты имеет свои ограничения, поэтому избыточные шумы, действующие даже кратковременно, вызывают повреждения внутреннего уха, которые проявляются в лучшем случае временным смещением порога слышимости. Восстановительный период может длиться от нескольких минут до нескольких дней в зависимости от степени повреждения.[ …]

Воздействие механических колебаний любого происхождения (природного, бытового, производственного) на организм человека определяется и. частотой, интенсивностью и средой, через которую колебания передаются. Все механические колебания, в отличие от электромагнитных, являются упругими, требующими материальный носитель. В данном параграфе нас будут интересовать механические колебания частотного диапазона от 20 Гц до 20 кГц, которыг воспринимаются слуховым аппаратом человека как звуки (рис. 4.6) (о дифференцировании акустических колебаний см. § 1.6). Любой живой организм воспринимает звуки разных частот и интенсивностей неодинаково. Принято считать, что порогу слышимости человека соответствует звук частотой 1 кГц и интенсивностью 10“12 Вт/м2.[ …]

Работа моторов различных транспортных средств и агрегатов некоторых .промышленных предприятий создает в городе шум. Как физическое явление шум представляет собой сочетание знуков различной силы и высоты. Известно, что звук — энергия, образуемая вибрирующим звучащим телом, дающим большое число колебаний. Органы слуха человека воспринимают звук три колебаниях от 20 до 2 0 О О О в секунду и особенно хорошо при колебаниях от 500 до 4000. Низкие звуки получаются при малом числе колебаний, высокие — при большом. Звуковые .волны своим давлением на органы слуха вызывают звуковое ощущение различной громкости. За единицу громкости принимают децибел (дбА) и фон (фон). Существует шкала громкости шума :в децибелах с нижним пределом (порог слышимости), равным единице, и верхним пределом, равным 40 дбА (порог болевого ощущения).[ …]

По всей длине улитки внутреннего уха располагается основная мембрана 12 — анализатор акустического сигнала. Она представляет собой узкую ленту из гибких связок (рис. 5.11,6), расширяющуюся к вершине улитки. Вдоль основной мембраны проходят слои окончания нервных волокон, так называемого органа Корти, объединенных далее в жгут, по которому электрические нервные импульсы поступают в нервную систему и далее к слуховым областям мозга. Каждое нервное волокно представляет собой «волосковые» клетки, которые составляют массив из примерно 25 тыс. штук, имеющих до 100 «волосковых» окончаний (ресничных эпителиальных клеток). Акустические колебания вызывают деполяризацию мембран этих клеток, в результате чего возникают электрические импульсы, которые распространяются по нервным волокнам. Особенность биологических клеток состоит в том, что деполяризация их мембран возможна лишь с определенного уровня воздействия, что в случае акустического сигнала определяет порог слышимости.[ …]

Гц до 20000 Гц (20 кГц). Спектр речевых частот находится в пределах 500-2000 Гц, человеческое ухо различает звук на частотах 1-3 кГц, при значительном снижении чувствительности на низших значениях. При уровне шума 130 дБ человек испытывает физическую боль, а при уровнях более 150 дБ неизбежна травма (разрыв барабанной перепонки). Чтобы отразить субъективное восприятие звука, производят частотную коррекцию спектра воздействующего шума, называемую коррекцией А. Изменяющиеся уровни шума оценивают по акустической энергии, воздействующей на человека за определенный период времени Г. Показателем воздействия в этом случае является интегральная величина, называемая дозой (экспозицией) шума. Доза шума измеряется в Н2 ч/м4. По дозе вычисляется эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА. Физический смысл эквивалентного уровня звука данного шума состоит в том, что он равен уровню звука постоянного шума, который в течение определенного времени Г имеет то же самое среднее квадратическое звуковое давление, что и рассматриваемый шум. В качестве критерия нарушения слуха принято смещение порогов слышимости на частотах 500, 1000 и 2000 Гц на 25 дБ и более. Риск нарушения слуха оценивается по разности между процентом людей с ухудшающимся слухом в группе лиц, подвергающихся воздействию шума, и в аналогичной группе, не подвергающихся воздействию шума, но равноценной по остальным показателям.[ …]