Короткі теоретичні відомості.

Аудіометрія — це поширений в медицині метод визначення пониження (втрати) слуху.

У діагностиці використовуються також інші звукові методи дослідження: аускультація (прослуховування звуків, що виникають усередині організму), фонокардіографія (запис звуків, що супроводжують роботу серця), перкусія (аналіз звуків, що виникають при постукуванні спеціальним молоточком тіла).

Розуміння суті вказаних методів, а також інших питань, пов'язаних з роботою звукоприймаючого і голосового апарату людини, потребують знань основних понять акустики.

Енергетичною характеристикою звукової хвилі є інтенсивність I. Інтенсивність (сила) звуку - середня за часом енергія, що переноситься звуковою хвилею через одиничний майданчик перпендикулярний до напряму розповсюдження хвилі за одиницю часу; вимірюється у Вт/м² .

Для кількісної оцінки інтенсивності частіше використовується поняття "рівень інтенсивності ", що дорівнює десятковому логарифму відношення визначеної інтенсивності до еталонної Вт/м²:

(3.14)

Значення приблизно відповідає середньому порогу чутливості для людей з нормальним слухом для чистого тону з частотою 1000 Гц. Існують ще два пороги: поріг дискомфорту — і поріг болю — . При частоті 1000 Гц - 10 ²Вт/м² , = 10 Вт/м².

За формулою (3.14) рівень інтенсивності (РІ) виражено в белах (Б). 1 Бел РІ відповідає збільшенню інтенсивності, у порівнянні з еталонним, у 10 разів. Звичайно РІ виражають у децибелах (дБ). 1дБ = 0,1 Б і тоді:

(3.14а)

Співвідношення (3.14) і (3.14а) використовуються також для порівняння інтенсивності будь-яких двох звуків.

Важливою характеристикою звукової хвилі є звуковий тиск. Для плоскої хвилі інтенсивність пов'язана з ефективним значенням звукового тиску Р співвідношенням:

(3.15)

де — щільність тканини, с — швидкість звуку у даному середовищі.

Виразимо рівень інтенсивності (3.14а) через звуковий тиск, на який безпосередньо реагує вухо. Підставимо (3.15) в (3.14а), одержимо:

(3.16)

де Р — ефективне значення звукового тиску, що нас цікавить, Р_О = 2 • 10^-5 Па (паскаль) — звуковий тиск на порозі чутливості для частоти тону з частотою 1000 Гц, що відповідає еталонній інтенсивності . Величину:

, (3.17)

називають рівнем звукового тиску.

Порівнюючи (3.16) і (3.14а) бачимо, що для одного і того ж звуку:

(3.18)

Нарешті, ще однією фізичною характеристикою звукової хвилі є її акустичний (гармонічний) спектр, що показує, які гармонійні тони містить даний звук.

Фізіологічними характеристиками відчуття звуку є висота тону, тембр і гучність. Висота тону залежить, головним чином, від частоти звуку. Тембр — якісна характеристика звуку, яка дозволяє на слух розрізняти звуки однакової частоти, що випускаються різними джерелами. Тембр визначається акустичним спектром звуку. Гучність — рівень слухового відчуття звуку над його порогом. Гучність залежить від інтенсивності і частоти звуку. З визначення гучності виходить, що існує мінімальна порогова інтенсивність звуку, при якій звук не викликає відчуття. Ця порогова інтенсивність різна для різних частот і виявляється найменшою для частот 2500—3000 Гц. Кількісна характеристика гучності заснована на законі Вебера-Фехнера, згідно якого для даної частоти гучність (рівень гучності) звуку з інтенсивністю I пропорційна логарифму , тобто:

, (3.19)

де к — безрозмірний коефіцієнт, а — відповідає порогу чутливості для даної частоти.

Введена характеристика гучності є відносною, як і рівень інтенсивності або рівень звукового тиску. Тому називають рівнем гучності.

Рівень інтенсивності (3.14), визначається за відношенням до постійної величини, що є однаковою для усіх частот. Рівень гучності звуку (3.6) визначається за відношенням до порогової інтенсивності, що є різною для різних частот.

Для частоти 1 кГц порогова інтенсивність = . Якщо у (3.19) к = 1, то вважають, що для цієї частоти чисельні значення рівня гучності та рівня інтенсивності даного звуку співпадають. Для визначення рівня гучності звуку іншої частоти, потрібно знайти рівногучний йому чистий тон з частотою 1кГц. Рівень інтенсивності (звукового тиску) знайденого звуку у дБ дає характеристику гучності звуку, що нас цікавить. Знайдений таким чином дБ гучності називають фоном.

Із сказаного виходить, що для частоти 1кГц рівень гучності у фонах співпадає з рівнем інтенсивності (звукового тиску) того ж звуку у децибелах, для інших частот цієї рівності немає.

При погіршенні слуху порогова інтенсивність, а отже і рівень порогової інтенсивності для даної частоти, збільшується. Величина різниці між рівнем порогової інтенсивності у нормі (для якої існує державний стандарт) та рівнем порогової інтенсивності досліджуваного слуху, називається пониженням (втратою) слуху:

Графік залежності пониження слуху ( ) від частоти v - називається аудіограмою.

Для отримання аудіограми застосовують спеціальні прилади - аудіометри. Для побудови аудіограми можна використовувати також генератори звукової частоти (ГЗ). Ці прилади дозволяють визначити рівні інтенсивності, а отже, і рівні звукового тиску на порозі чутливості ( ) для різних частот та побудувати графік залежності цих рівнів від частоти - криву порогу чутливості. Зіставляючи знайдені пороги з відповідними величинами для нормального вуха (ДОСТ), знаходять втрату слуху на кожній частоті та будують аудіограму (див. малюнок).

Генератор звукової частоти виробляє синусоїдальну напругу, частоту якої можна змінювати від 0 до 20 кГц. Якщо підключити цю напругу до гучномовця або телефону, чутно чисті тони відповідної частоти. У генераторі є атенюатор - пристрій, що дозволяє зменшувати потужність на виході генератора, а, отже зменшити інтенсивність звуку (звуковий тиск) на необхідне число децибел, у порівнянні з максимальним значенням, яке може дати генератор.

У генераторі ГЗ-18 є атенюатор зі ступінчастим регулюванням по 10 дБ і плавне регулювання інтенсивності про до 12 дБ за допомогою ручки регулювання виходу.