Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Wydział fizjoterapii

Laboratorium z Biofizyki

Audiometryczne badanie słuchu

Magdalena Tobiasz

Grupa 6

Zespół 2

27 III 2006

·       Obiektywne i subiektywne cechy dźwięku

Cechy obiektywne ( fizyczne):

-częstotliwość

-          natężenie

-          struktura widmowa

Cechy subiektywne (psychologiczne)

-          wysokość

-          głośność

-          barwa

·       Propagacja fali dźwiękowej w różnych ośrodkach

Fale dźwiękowe to rodzaj fal ciśnienia. Media, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Drgania mają kierunek oscylacji zgodny z kierunkiem ruchu fali (fale podłużne). Ze względu na zakres częstotliwości można rozróżnić trzy rodzaje tych fal:
•   infradźwięki - poniżej 20Hz,
•   dźwięki słyszalne 20Hz - 20kHz - słyszy je większość ludzi,
•   ultradźwięki - powyżej 20kHz.
Dodatkowo ze względu na ogromne amplitudy i medium wyróżniono fale sejsmiczne, które wytwarza troposfera okrywająca Ziemię. Prędkości rozchodzenia się fal dźwiękowych:
Medium   Temperatura °C
Prędkość m/s

powietrze -331,3
wodór -1268
tlen -317,2
woda -1450
ołów -1230
aluminium - 5100
miedź -3560
żelazo - 5130

·       Podstawowe zjawiska falowe. Dyfrakcja i interferencja

Dyfrakcja to zjawisko fizyczne zmiany kierunku rozchodzenia się fali na krawędziach przeszkód. Jeżeli wiązka fal przechodzi przez wąską szczelinę lub omija bardzo cienki obiekt, to zachodzi zjawisko ugięcia. Zgodnie z zasadą Huygensa każdy punkt w pobliżu krawędzi przeszkody staje się nowym źródłem fali. Jeżeli uwzględnimy zjawisko interferencji, to można zauważyć, że za przeszkodą pojawią się obszary wzmocnienia i osłabienia rozchodzących się fal.

Zjawisko dyfrakcji występuje dla wszystkich rodzajów fal, np. fal elektromagnetycznych, fal dźwiękowych oraz fal materii.

Interferencja to zjawisko nakładania się fal. Interferencja jest przypadkiem ogólniejszego zjawiska superpozycji fal będącej przykładem superpozycji rozwiązań równań różniczkowych.

W fizyce wyróżnia się dwa rodzaje interferencji. Optyka najczęściej rozpatruje przypadek interferencji fal sinusoidalnych o zbliżonej częstotliwości i amplitudzie fali. Akustyka i analiza sygnałów częściej zajmują się nakładaniem się fal o złożonych kształtach.

·       Poziom natężenia i poziom głośności dźwięku

Wrażenie głośności odczuwane przez odbiorcę jest zależne od natężenia dźwięku i czułości ucha. Ma ono charakter subiektywny i jest trudne do określenia. Natężenie dźwięku można zmierzyć natomiast głośność dźwięku można jedynie ocenić jako jakościowo różną w porównaniu z głośnością innego dźwięku.

·       Prawo Webera Feschnera

Najmniejszy zauważalny przyrost bodźca, czyli próg różnicy DIo, jest proporcjonalny do natężenia I bodźca już działającego.

Na podstawie tego prawa – przy upraszczających założeniach- można wnioskować, że przyrost odczucia głośności jest proporcjonalny do logarytmu natężeń dźwięków porównywanych.

·       Biofizyka zmysłu słuchu

Za pośrednictwem zmysłu słuchu otrzymujemy informacje o otaczającym nas świecie. Nośnikiem informacji jest fala dźwiękowa. Fale te dostarczają informacji tylko wtedy gdy odbiorca przypisuje im konkretne znaczenie. Zmysł słuchu oraz narząd mowy są środkiem porozumiewania się za pomocą fal akustycznych. Zadaniem ucha jest pośredniczenie w przekazywaniu informacji, zakodowanych w stanach fizycznych fali akustycznej do ośrodka układu nerwowego. Te stany fizyczne fali dźwiękowej są sygnałami informacyjnymi przyjmowanymi na wejściu układu jakim jest ucho. Natomiast sygnałami „zrozumiałymi” dla ośrodkowego układu nerwowego są impulsy bioelektryczne czyli impulsy nerwowe. Ucho jest więc układem, którego zadaniem jest przetwarzać sygnały informacyjne, związane z falą akustyczną, na ciągi impulsów bioelektrycznych przekazywanych za nerwem słuchowym do ośrodkowego układu nerwowego.

·       Podstawy audiometrii

AUDIOMETRIA [łac.-gr.], zespół metod służących ocenie sprawności narządu słuchu; audiometria tonalna określa próg słyszenia tonów o różnej częstotliwości, a także bada takie cechy słyszenia nadprogowego, jak zmęczenie słuchowe, zdolność rozróżniania przyrostów natężeń, rozróżniania niewielkich zmian częstotliwości i in.;

audiometria słowna określa zdolność rozumienia mowy i polega na badaniu testami słownymi o różnym stopniu trudności i zmiennym natężeniu;

audiometria odpowiedzi wywołanych rejestruje potencjały bioelektr. powstające w uchu wewn., nerwie stat.-słuchowym, pniu mózgu czy korze mózgowej przy percepcji bodźców akust. (np. elektrokochleografia);

audiometria impedancyjna ocenia sprawność przewodzenia dźwięku w uchu środk., opierając się na pomiarach impedancji akustycznej. Audiometria tonalna i audiometria słowna są metodami subiektywnymi, które wymagają czynnej współpracy badanego, zaś audiometria odpowiedzi wywołanych i audiometrią impedancyjną zalicza się do obiektywnych metod badania słuchu

·       Izofony

Izofona to krzywa jednakowego poziomu głośności. Dana krzywa izofoniczna ma tę samą wartość, na przestrzeni różnych częstotliwości, liczoną w, fonach, ale różną liczoną w decybelach. Wynika to z różnego odbioru częstotliwości przez ludzkie ucho.

Ze względu na swój subiektywny charakter, krzywe izofoniczne nie mają ścisłego kształtu, ani położenia i różnią się w zależności od metod badawczych użytych do ich wyznaczenia.

Izofony "normalnego" ucha wg. Fletchera i Munsona. Wartości fonów są oznaczone na niebiesko.

·       Próg słyszalności

Jest to najmniejsze natężenie dźwięku (Io)- zaledwie słyszalne lub najmniejsze ciśnienie akustyczne (po) dające ledwie dostrzegalne wrażenie słuchowe. Próg słyszalności zależy od częstotliwości. Dla tonu 1000 Hz statystycznie wynosi Io = 10 –12 W x m-2 lub po = 2x 10 –5 Pa.

·       Infradźwięki i ultradźwięki

Ultradźwięki są to drgania ośrodka zachodzące z częstotliwościami większymi niż 20KHz. Drgania te są niesłyszalne dla ludzi, jednak słyszą je m.in. psy, nietoperze, delfiny

Infradźwięki są to fale dźwiękowe niesłyszalne dla człowieka, których częstotliwość jest za niska, aby odebrało je nasze ucho. Infradźwięki maja bardzo dużą długość fali - powyżej 17 m, przez to słabo tłumione mogą rozchodzić się na znaczne odległości.

Część praktyczna

Zad 1

Poziom natęrzenia fali akustycznej o natęrzeniu I=10-4  wynosi:

10-4 = 10-2

L=10 log

L= 10 log

L= 10 log 10-10

L= -100 dB

Zad 2

Sygnał akustyczny o I=10-5 i czasie trwania 200ms przekazuje blonie bembenkowej o powierzchnii 0,5 cm2 energię o wartości:

Wnioski:

Z wykresu wynika, iż większośc tonów słysze o 10 dB lepiej na ucho lewe niż na ucho prawe. Dolny próg słyszalności to 10 dB a górny 65 dB. Pomiar ten jest obarczony pewnym błędem wynikającym z warunków przeprowadzania doświadczenia (hałas na sali) oraz opuźnienia czasu raeacji wynikającego z fizyczności procesu słyszenia.