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 механизм действия 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 генератора создают 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.