Инфразвук. Источники и приемники инфразвука.
Инфразвуком называют механические (упругие) волны с частотами, метшими тех, которые воспринимает ухо челвоека (20 Гц).Инфразвук часто сопровождается слышимым шумом, например в автомашине, поэтому возникают трудности при измерении и исследовании собственно инфразвуковых колебаний.Для инфразвука характерно слабое поглощение разными средами, поэтому он распространяется на значительное расстояние. Это позволяет по распространению инфразвука в земной коре обнаруживать взрыв на большом удалении его от источника, по измеренным инфразвуковым волнам прогнозировать цунами и т.д. Так как длина волны инфразвука больше, чем у слышимых звуков, то ин-фразвуковые волны лучше дифрагируют и проникают в помещения, обходя преграды.Инфразвук оказывает неблагоприятное влияние на функциональное состояние ряда систем организма: усталость, головная боль, сонливость, раздражение и др. Предполагается, что первичный механизмдействия инфразвука на организм имеет резонансную природу. Резонанс наступает при близких значениях частоты вынуждающей силы и частоты собственных колебаний. Частота собственных колебаний тела человека в положении лежа (3-4 Гц), стоя (5-12 Гц), частота собственных колебаний грудной клетки (5-8 Гц), брюшной полости (3-4 Гц) и т.д. соответствуют частоте инфразвуков.Снижение уровня интенсивности инфразвуков в жилых, производственных и транспортных помещениях — одна из задач гигиены.
Звуковые измерения.
Звуковые колебания и волны — частный случай механических колебаний и волн. Однако в связи с важностью акустических понятий для оценки слуховых ощущений, а также и в связи с медицинскими приложениями целесообразно некоторые вопросы разобрать специально. Принято различать следующие звуки: 1) тоны, или музыкальные звуки; 2) шумы; 3) звуковые удары.Тоном называется звук, являющийся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то тон называется простым или чистым, а соответствующая плоская звуковая волна описывается уравнением. Основной физической характеристикой чистого тона является частота. Ангармоническому1 колебанию соответствует сложный тон. частота v0 такого разложения соответствует основному тону, остальные гармоники (обертоны) имеют частоты. Набор частот с указанием их относительной интенсивности (амплитуды А) называется акустическим спектром. Спектр сложного тона линейчатый; Таким образом, акустический спектр — важная физическая характеристика сложного тона.
Шумом называют звук, отличающийся сложной неповторяющейся временной зависимостью.
Шум можно рассматривать как сочетание беспорядочно изменяющихся сложных тонов. Если попытаться с некоторой степенью условности разложить шум в спектр, то окажется, что этот спектр будет сплошным.
На практике для оценки звука удобнее использовать не интенсивность, а звуковое давление, дополнительно возникающее при прохождении звуковых волн в жидкой или газообразной среде. Для плоской волны интенсивность связана со звуковым давлением зависимостью =р2/(2рс) 2,где р — плотность среды; с — скорость звука.
Шкала уровней интенсивностей звука создается следующим образом: значение Iо принимают за начальный уровень шкалы, любую другую интенсивность I выражают через десятичный логарифм ее отношения к I0:Lб = lg( / ), а для звукового давленияLб = 2Lg(p/p0).
Высота — субъективная характеристика, обусловленная прежде всего частотой основного тона.В значительно меньшей степени высота зависит от сложности тона и его интенсивности: звук большей интенсивности воспринимается как звук более низкого тона.Тембр звука почти исключительно определяется спектральным составом.Громкость — еще одна субъективная оценка звука, которая
характеризует уровень слухового ощущения.
В основе создания шкалы уровней громкости лежит важный психофизический закон Вебера — Фехнера: если увеличивать раздражение в геометрической прогрессии (т.е. в одинаковое число раз), то ощущение этого раздражения возрастает в арифметической прогрессии (т.е. на одинаковую величину).
Математически это означает, что громкость звука пропорциональна логарифму интенсивности звука. Если действуют два звуковых раздражения с интенсивностями / и /0, причем /0 — порог слышимости, то на основании закона Вебера — Фехнера громкость относительно него связана с интенсивностями следующим образом:E=k lg(I/I0), где к — некоторый коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности. Для отличия от шкалы интенсивности звука в шкале громкости децибелы называют фонами (фон).
Громкость на других частотах можно измерить, сравнивая исследуемый звук со звуком частотой 1 кГц. Для этого с помощью звукового генераторасоздают звук частотой 1 кГц. Изменяют интенсивность звука до тех пор, пока не возникнет слуховое ощущение, аналогичное ощущению громкости исследуемого звука. Интенсивность звука частотой 1 кГц в децибелах, измеренная по прибору, равна громкости этого звука в фонах.
Чтобы иметь определенные представления о различных по характеру звуках, приведем их физические характеристики. Метод измерения остроты слуха называют аудиометрией.При аудиометрии на специальном приборе (аудиометре) определяют порог слухового ощущения на разных частотах; полученная кривая называется аудиограммой. Сравнение аудиограммы больного человека с нормальной кривой порога слухового ощущения помогает диагностировать заболевание органов слуха.
Для объективного измерения уровня громкости шума используется гаумомер. Свойства шумомера приближаются к свойствам человеческого, для этого для разных диапазонов уровней громкости используются корректирующие электрические фильтры.
Диэлектрики. Диэлектрическая проницаемость биологических тканей и жидкостей. Использование прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта в медицинской аппаратуре. Пьезоэффект костной ткани.