диапазон каких частот воспринимает звуки человеческое ухо

Диапазон каких частот воспринимает звуки человеческое ухо

Дети воспринимают звуковые волны в диапазоне от 16 до 20 000 Гц, но приблизительно с 15—20 лет диапазон частотного восприятия начинает суживаться в связи с утратой чувствительности слуховой системы к самым высоким звукам. В норме независимо от возраста человек легче всего воспринимает звуковые волны в диапазоне от 100 до 2000 Гц, что имеет для него особенное значение, поскольку человеческая речь и звучание музыкальных инструментов обеспечиваются передачей звуковых волн именно в этом диапазоне (табл. 17.2).

Чувствительность слуховой системы к минимальному изменению высоты звука определяется как разностный порог частоты. В оптимальном для восприятия частотном диапазоне, приближающемся к 1000 Гц, порог различения частот составляет около 3 Гц. Это значит, что изменение частоты звуковых волн на 3 Гц в большую или меньшую сторону человек замечает как повышение или понижение звука.

Таблица 17.2. Частотная и волновая характеристики некоторых источников звука.

Громкость звука

Амплитуда звуковых волн определяет величину звукового давления, под которым понимают силу сжатия, действующую на перпендикулярно расположенную к ней площадь. Акустическим эталоном, близким к абсолютному порогу слухового восприятия, принято считать 2 • 10-5 Н/м2, а сравнительной единицей измерения громкости, выражаемой в логарифмической шкале, служит децибел (дБ). Громкость измеряется в децибелах как 201g(Px/Po), где Рх — действующее звуковое давление, а Р0 — эталонное давление. Также в децибелах принято измерять интенсивность различных источников звука, понимая под интенсивностью звука мощность или плотность звуковых волн в единицу времени. Принимая за эталонную интенсивность 10-12 Вт/м2 (10), количество децибел для измеряемой интенсивности (1х) определяют по формуле 101g(Ix/Io). Интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, поэтому 101g(Ix/Io) = 201g(Px/Po). Сравнительная характеристика интенсивности некоторых источников звука представлена в табл. 17.3.

Таблица 17.3. Интенсивность некоторых источников звука

Субъективно воспринимаемая громкость звучания зависит не только от уровня звукового давления, но и от частоты звукового стимула. Чувствительность слуховой системы максимальна для раздражителей с частотами от 500 до 4000 Гц, при других частотах она снижается.

Источник

Основные характеристики слуха человека

Полезные статьи и актуальная информация от специалистов по слуху «Аудионика»

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.

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 10 13 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».

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.

Янмаева Ольга Анатольевна

Специалист по подбору и настройке цифровых слуховых аппаратов, специалист по слуху «Аудионика»

Источник

Инфразвук среди нас

К звуковому диапазону частот относят акустические колебания от 20 Гц до 20 кГц, которые воспринимаются человеческим ухом. Под шумом понимают беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков. По преимуществу преобладания акустической энергии в той или иной части спектра шум делят на низкочастотный (до 500 Гц), среднечастотный (от 500 до 1000 Гц) и высокочастотный (от 1000 до 8000 Гц).

Однако, человеческое ухо не воспринимает инфразвуки. Это звуковые волны, которые возбуждают тела, совершающие меньше 16 колебаний в секунду. В природе источником таких звуков могут быть движения воздушных масс, колебания воды в большом водоеме, биение сердца или другое медленно вибрирующее тело. Подает свой «голос» промышленность и транспорт. Но иногда привычный хор нарушается катаклизмами. Дело в том, что бури, цунами, землетрясения, ураганы, подводные и подземные взрывы, пожары, тоже генерируют инфразвук.

Длина инфразвуковой волны весьма велика (на частоте 3,5 герца она равна 100 метрам), проникновение ее в ткани тела также велико; фигурально говоря, человек слышит инфразвук всем телом. Какие же неприятности может причинить проникший в тело инфразвук? Более сотни лет человечество усиленно изучает свой слуховой орган, занимающий лишь ничтожную часть поверхности тела, и все еще нельзя считать процесс слухового восприятия полностью изученным.

Инфразвуковые частоты от 0,1–10 Гц являются резонансными для внутренних органов человека и могут вызывать боли в желудке, кишечнике, в сердце, суставах. Частоты от 10 Гц до 30 Гц вызывают целый комплекс различных заболеваний. Добавим сюда частоты 64–75 Гц, совпадающие с частотой пульса. Совпадение частот может привести к возникновению резонанса:

20-30 Гц (резонанс головы);

40-100 Гц (резонанс глаз);

0,5-13 Гц (резонанс вестибулярного аппарата);

4-6 Гц (резонанс сердца);

2-3 Гц (резонанс желудка);

2-4 Гц (резонанс кишечника);

6-8 Гц (резонанс почек);

2-5 Гц (резонанс рук).

Ритмы, характерные для большинства систем организма человека, лежат в инфразвуковом диапазоне:

сокращения сердца 1-2 Гц

дельта-ритм мозга (состояние сна) 0,5-3,5 Гц

альфа-ритм мозга (состояние покоя) 8-13 Гц

бета-ритм мозга (умственная работа) 14-35 Гц

Выделяют инфразвуки природного и промышленного происхождения. К природным источникам относят ураганы, штормы, цунами, землетрясения, извержения вылканов, крупные водопады, сильные грозы. В эту группу включен ветер, возникающий между высотными зданиями, а также хлопающие двери. Промышленными (техногенными) причинами инфразуковых колебаний являются движущийся автомобильный транспорт, сельскохозяйственные тракторы, самолеты, вибростолы, промышленные установки аэродинамического и ударного действия, вентиляционные системы промышленных зданий.

Во время сильных порывов ветра уровень инфразвуковых колебаний (частота 0,1 Гц) достигает на верхних этажах высотных зданий 140 децибел, то есть даже несколько превышает порог болевого ощущения уха в диапазоне слышимых частот.

Воздействие шума с низкочастотной и инфразвуковой составляющей на работников в промышленном производстве или на транспорте (автомобильном, авиационном, морском и речном) сопровождается увеличением общей заболеваемости и увеличением числа болезней, характерных для действия шума и инфразвука. Это указывает на суммирование неблагоприятных эффектов при сочетанном влиянии шума и инфразвука. В структуре заболеваемости преобладают болезни органов слуха, дыхания, кровообращения, пищеварения, кожи и подкожной клетчатки, нервной системы, а ведущее место среди них занимают нейросенсорная тугоухость и артериальная гипертензия. При наличии на рабочих местах одновременно шума и инфразвука условия труда должны оцениваться на одну ступень выше.

При выборе средств и способов защиты от низкочастотного шума и инфразвука необходимо иметь в виду, что специализированных средств защиты от инфразвука нет; в производственных условиях инфразвук часто сочетается с интенсивным шумом; большинство средств индивидуальной защиты, предназначенных для защиты органа слуха, малоэффективны на частотах ниже 500 Гц (ослабление звука не превышает 15 дБ).

При воздействии инфразвука с уровнями, превышающими ПДУ, и интенсивного шума необходимо обеспечить защиту не только органа слуха, но и центральной и вегетативной нервных систем, сердечно-сосудистой системы, органов дыхания. Разработаны промышленные образцы наушников и экспериментальные образцы противошумных шлемов и жилетов, существенно снижающих уровень акустической энергии в низкочастотном и инфразвуковом диапазонах.

Важная роль в обеспечении защиты от низкочастотных шумов и инфразвука на рабочих местах принадлежит мероприятиям по оптимизации условий профессиональной деятельности — применению коллективных средств защиты, снижению продолжительности пребывания в зоне шума, чередованию периодов работы и отдыха.

Большое значение для понимания процессов образования инфразвука на производстве, разработки мероприятий по доведению его уровней до гигиенического норматива, обоснованию способов индивидуальной и коллективной защиты, выбору средств индивидуальной защиты имеет производственный контроль условий труда за факторами рабочей среды.

Для защиты населения от низких инфразвуковых частот звукоизоляция крайне неэффективна — требуются очень толстые и массивные звукоизолирующие перегородки. Также неэффективны звукопоглощение и акустическая обработка помещений. Поэтому основным способом борьбы с инфразвуком является уменьшение шума в источнике, по пути распространения, в ограниченном пространстве.

Понижение уровня инфразвука в источнике предполагает уменьшение колебаний вибрирующего объекта, возмущающих сил. Понижение уровня инфразвука по пути распространения достигается применением реактивных глушителей. Понижение уровня инфразвука в ограниченном пространстве осуществляется увеличением жесткости ограждений.

Нормативный общий уровень звукового давления инфразвука на территории жилой застройки 75 дБ лин., в жилых и общественных помещениях – 90 дБ лин. (СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки»), уровни инфразвука на рабочих местах не должны превышать 95-100 дБ лин. (СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах»).

2. Ихлов Б.Л. Инфразвук, микроволны и профилактика заболеваний // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 2

3. Нехорошев А.С.// Санитарно-эпидемиологический надзор за источниками инфразвука и эффективностью мероприятий по профилактике его воздействия на организм работающих. – ГОУВПО Санкт-Петербургская ГМА им.И.И.Мечникова ФАЗСР.

4. СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки»

5. СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах»

Источник

Диапазон каких частот воспринимает звуки человеческое ухо

Самая низкая частота, которая может быть воспринята человеческим ухом, составляет от 15 до 20 цикл/сек. Тоны, звуки, шумы, имеющие меньшую частоту колебаний, не могут быть услышаны. Звуки, частота колебаний которых меньше, чем 15 цикл/сек (т.е. звуки, не воспринимаемые человеческим ухом) объединяются под общим названием инфразвуков. Наивысшая частота, которую воспринимает здоровое человеческое ухо, находится в границах от 24000 цикл/сек. до 28000 цикл/сек. Периодические колебания, имеющие более высокую частоту (также не слышимые человеком), называются ультразвуками.

Между инфразвуками и ультразвуками находится область слухового восприятия. Эта область включает приблизительно 10,5 октав.
Высота звука определяется частотой колебаний первого гармонического тона, т.е. самого низкого тона.

Способность к восприятию высоких звуков зависит от возраста человека. После 50-ти лет верхняя граница области слухового восприятия начинает опускаться, примерно до 5000 цикл/сек.

Орган слуха человека обладает способностью реагировать на незначительные изменения частоты звуковой волны. В связи с этим вводится понятие о пороге слышимости звуков различной частоты, под этим определением подразумевается минимальное различие в высоте двух звуков, которое может быть воспринято человеческим ухом. Слуховой аппарат наиболее чувствителен к звукам с частотой колебаний от 1000 цикл /сек до 3000 цикл/сек, музыкальное ухо воспринимает сравнительно небольшие различия в высоте отдельных звуков, лежащих в этих пределах; т.е. порог слышимости звуков различной частоты в диапазоне 1000—3000 цикл/сек очень мал.

Диапазон слухового восприятия у животных гороздо шире, чем у человека. Собаки, например, слышат очень высокие звуки, характеризующиеся частотой колебаний, равной 30000 цикл/сек и даже 50000 цикл/сек; могут реагировать на звук специального свистка с очень большой частотой колебаний, причем человек этого звука уже не слышит.

Частицы среды, в которой осуществляется колебательное движение, оказывают давление на поверхность, на которую падает звуковая волна. Звуковое давление измеряется в барах. Бар — это давление, равное 0,987 атмосферы. В акустике пользуются значительно меньшей единицей измерения — микробаром, которому соответствует давление, производимое силой, равной 1 дине на площать в 1 сма. В аудиометрической практике звуковое давление измеряется в логарифмических относительных единицах. Соотношение энергии, заключенной в двух звуках I1 и I2 служит для измерения интенсивности звуков. Единицей измерения является децибел (дб) — 10 log I1 к I2. Таким образом, в децибелах выражается соотношение определенных величин интенсивности звуков. Децибел не является абсолютной характеристикой звука, эта величина выражает лишь соотношение двух сил. За условную единицу при измерении силы звука в относительных единицах принимается давление, равное 0,0002 дины на 1 см2 площади, что соответствует интенсивности самого слабого тона с частотой 1000 цикл/сек, слышимого нормальным ухом.

Уровни интенсивности колебаний сложных звуков и шумов в децибелах

Таблица уровней интенсивности в фонах

Источник

Строение, функции и особенности органа слуха человека

Полезные статьи и актуальная информация от специалистов по слуху «Аудионика»

Ухо человека – сложный орган, который помогает поддерживать связь с внешним миром и дает человеку информацию о его расположении и перемещении в пространстве. Оно состоит из трех отделов: наружного, среднего и внутреннего. Уникальное строение органа слуха обеспечивает: прием, передачу звука и преобразование энергии колебания в нервный импульс.

Строение органа слуха

Звуки окружают человека с самого рождения. Выделяются 3 отдела органа слуха:

Наружное ухо – видимая часть органа. Оно представлено ушной раковиной и наружным слуховым проходом. Раковина – хрящ воронковидной формы, покрытый кожей. На ее поверхности находятся разные образования: ямки, завитки, возвышенности. Они помогают улучшать качество звука, делают его более громким и направляют в слуховой проход.

К раковине присоединяются волокна ушных мышц. В процессе эволюции человек утратил возможность «шевелить ушами», чтобы точнее локализовать звуки, эти мышцы работают у редких «счастливчиков». Кожный покров раковины имеет сальные и потовые железы.

Описывая строение органа слуха, анатомы указывают, что наружная часть канала имеет хрящевые стенки, а контактирующая со средним ухом – костные. Структуры среднего и внутреннего уха располагаются в теле височной кости.

Среднее ухо представлено полостью, объем которой составляет чуть более 1 кубического сантиметра. В ней расположены три маленькие слуховые косточки, которые соединены между собой в цепочку:

Они названы так по своему сходству с предметами обихода. Стремечко соединяется с окном преддверия. Среднее ухо также связано с носоглоткой посредством евстахиевой трубы.

Внутреннее ухо – самое причудливое образование органа слуха человека. Оно состоит из:

Что такое орган слуха и равновесия

Ухо человека отвечает не только за восприятие и дальнейшую передачу звуковой информации. Внутреннее ухо относится к органу слуха и равновесия. Это сложное образование, в котором волна механических колебаний, как морской прибой, распространяется в лимфатической жидкости и колышет отростки нервных клеток, формируя электрический импульс. Этот сигнал несет информацию о громкости, продолжительности, высоте звука в мозг.

Другая часть внутреннего уха – орган равновесия (вестибулярный аппарат). Он состоит из: преддверия, находящихся в нем трех полукружных каналов, маточки и мешочка. Преддверие – полость округлой формы с диаметром около 5 мм. Оно находится между каналами и улиткой. Каналы взаимно перпендикулярны и в месте соединения с преддверием имеют расширения – ампулы. Каналы заполнены эндолимфатической жидкостью.

Маточка и мешочек – поля нервных клеток, которые воспринимают различные раздражения. Смена положения тела регистрируется рецепторами маточки и вызывает рефлекторную реакцию мышц, помогая человеку сохранять равновесие. Вибрация улавливается окончаниями мешочка.

От органа в головной мозг идет преддверно-улитковый нерв.

Функции органа слуха

Говоря о функциях органа слуха, физиологи описывают их в соответствии с анатомическими образованиями. Так для каждого отдела есть свои специфические задачи:

Функции слуха эволюционно тесно связаны с оповещением об опасности и коммуникациями в сообществе. Чтобы надолго сохранить способность слышать долго, необходимо соблюдать простые правила профилактики снижения слуха.

Особенности органа слуха

Органы слуха у человека парные. Что это означает? Человек может слушать одновременно правым и левым ухом. Бинауральный слух дает больше информации о звуке и усиливает его при определенных условиях.

Если источник механических колебаний находится на одинаковом расстоянии от правого и левого уха, громкость сигнала увеличивается на 50%. Значит, при одностороннем нарушении компенсация с помощью слухового аппарата даже небольшой мощности существенно улучшает качество жизни.

Это помогает избегать опасности (например, приближающегося автомобиля) и выделять полезные звуки из всего фонового шума, беседуя с одним человеком в шумном помещении.

При возникновении любых проблем со слухом, необходимо срочно пройти диагностику слуха на профессиональном оборудовании. Если обратиться за помощью вовремя, то появляется шанс на полное восстановление слуха.

Удивительные возможности слуха человека

Особые возможности связаны с адаптацией органа слуха и коркового отдела анализатора при травме, одновременном воздействии нескольких звуковых волн способностью «достраивать» разговор на основе имеющегося опыта.

Развитие височных областей коры мозга происходит постепенно в ответ на сигналы извне. Физиология органа слуха такова, что при повреждении коркового отдела анализатора окружающие нейроны могут взять на себя «обязанности» погибших клеток. Это явление носит название нейропластичность. Ее запас особенно велик у детей в раннем возрасте, что говорит о важности слуховой стимуляции для развития мозга и слуха.

Взрослые люди не обладают такой способностью, но опыт общения позволяет им восполнять информацию, которая теряется при разговоре – например, при плохой телефонной связи, беседе в шуме. Это достигается за счет усиленной работы нейронов височных областей и приводит к быстрому утомлению.

А как реагирует ухо на очень громкие звуки? Доказано, что после воздействия таких сигналов у человека развивается временное снижение слуховой чувствительности. Это так называемое постстимульное утомление. Для полного восстановления требуется до 16 часов. Такой механизм должен защищать орган слуха от повреждения, но люди, долго слушающие громкую музыку, непроизвольно «делают погромче» и вредят здоровью.

Звуки-фантомы – еще один феномен, описывающий работу органа слуха. Порой человек «слышит» низкие звуки, хотя в действительности их нет. Особенность колебаний мембраны улитки приводит к «появлению» звуков низкой частоты, в то время как источника сигнала отсутствует. Такие колебания, особенно громкие, обладают интересной способностью маскировать звуки высокой частоты до их полного исчезновения.

Органы слуха – сложные и хрупкие образования. Внимательное отношение к их состоянию позволит сохранить здоровье и предотвратить развитие ряда тяжелых заболеваний.

Орлова Наталья Михайловна

Более 7000 подобранных и настроенных аппаратов. Участник Международного семинара аудиологов в Дании.

Источник