Устройство и технические характеристики цифровых слуховых аппаратов. Советы по выбору слухового аппарата

С помощью слухового анализатора человек ориентируется в звуковых сигналах окружающей среды, формирует соответствующие поведенческие реакции, например оборонительные или пищедобывательные. Способность восприятия человеком разговорной и вокальной речи, музыкальных произведений делает слуховой анализатор необходимым компонентом средств общения, познания, приспособления.

Общая характеристика

Адекватным раздражителем для слухового анализатора являются звуки, т.е. колебательные движения частиц упругих тел, распространяющихся в виде волн в самых различных средах, включая воздушную, и воспринимающиеся ухом. Звуковые волновые колебания (звуковые волны) характеризуются частотой и амплитудой. Частота звуковых волн определяет высоту звука. Человек различает звуковые волны с частотой от 20 до 20 000 Гц. Звуки, частота которых ниже 20 Гц (инфразвуки) и выше 20 000 Гц (20 кГц) (ультразвуки), человеком не ощущаются. Звуковые волны, имеющие синусоидальные или гармонические колебания, называют тоном. Звук, состоящий из не связанных между собой частот, называют шумом. При большой частоте звуковых волн тон высокий, при малой - низкий. Второй характеристикой звука, которую различает слуховая сенсорная система, является его сила, зависящая от амплитуды звуковых волн. Сила звука или его интенсивность воспринимаются человеком как громкость. Ощущение громкости нарастает при усилении звука и зависит также от частоты звуковых колебаний, т.е. громкость звучания определяется взаимодействием интенсивности (силы) и высоты (частоты) звука. Единицей измерения громкости звука является бел, в практике обычно используется децибел (dB), т.е. 0,1 бела. Человек различает звуки также по тембру («окраске»). Тембр звукового сигнала зависит от спектра, т.е. от состава дополнительных частот (обертонов), которые сопровождают основной тон (частоту). По тембру можно различить звуки одинаковой высоты и громкости, на чем основано узнавание людей по голосу.

Чувствительность слухового анализатора определяется минимальной силой звука, достаточной для возникновения слухового ощущения. В области звуковых колебаний от 1000 до 3000 в 1 секунду, что соответствует человеческой речи, ухо обладает наибольшей чувствительностью. Эта совокупность частот получила название речевой зоны. В данной области воспринимаются звуки, имеющие давление меньше 0,001 бара (1 бар составляет приблизительно одну миллионную часть нормального атмосферного давления). Исходя из этого в передающих устройствах, чтобы обеспечить адекватное понимание речи, речевая информация должна передаваться в речевом диапазоне частот.

Отделы слухового анализатора

Периферическим отделом слухового анализатора, превращающим энергию звуковых волн в энергию нервного возбуждения, являются рецепторные волосковые клетки кортиева органа (орган Корти), находящегося в улитке. Слуховые рецепторы (фонорецепторы) относятся к механорецепторам, являются вторичными и представлены внутренними и наружными волосковыми клетками. У человека приблизительно 3500 внутренних и 20 000 наружных волосковых клеток, которые расположены на основной мембране внутри среднего канала внутреннего уха. Внутреннее (звуковоспринимающий аппарат), а также среднее (звукопередающий аппарат) и наружное ухо (звукоулавливающий аппарат) объединяются в понятие орган слуха.

Наружное ухо за счет ушной раковиныобеспечивает улавливание звуков, концентрацию их в направлении наружного слухового прохода и усиление интенсивности звуков. Кроме того, структуры наружного уха выполняют защитную функцию, охраняя барабанную перепонку от механических и температурных воздействий внешней среды.

Среднее ухо (звукопроводящий отдел) представлено барабанной полостью, где расположены три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. От наружного слухового прохода среднее ухо отделено барабанной перепонкой. Рукоятка молоточка вплетена в барабанную перепонку, другой его конец сочленен с наковальней, которая в свою очередь сочленена со стремечком. Стремечко прилегает к мембране овального окна. Площадь барабанной перепонки (70 мм 2) значительно больше площади овального окна (3,2 мм 2), благодаря чему происходит усиление давления звуковых волн на мембрану овального окна примерно в 25 раз. Рычажный механизм косточек уменьшает амплитуду звуковых волн примерно в 2 раза - следовательно, происходит такое же усиление звуковых волн на овальном окне. Таким образом, среднее ухо усиливает звук примерно в 60-70 раз. Если же учитывать усиливающий эффект наружного уха, то эта величина вырастает в 180-200 раз. Среднее ухо имеет специальный защитный механизм, представленный двумя мышцами - мышцей, натягивающей барабанную перепонку, и мышцей, фиксирующей стремечко. Степень сокращения этих мышц зависит от силы звуковых колебаний. При сильных звуковых колебаниях мышцы ограничивают амплитуду колебаний барабанной перепонки и движение стремечка, предохраняя тем самым рецепторный аппарат внутреннего уха от чрезмерного возбуждения и разрушения. При мгновенных сильных раздражениях (удар в колокол) этот защитный механизм не успевает срабатывать. Сокращение обеих мышц барабанной полости осуществляется по механизму безусловного рефлекса, который замыкается на уровне стволовых отделов мозга.

В барабанной полости поддерживается давление, равное атмосферному, что очень важно для адекватного восприятия звуков. Эту функцию выполняет евстахиева труба, которая соединяет полость среднего уха с глоткой. При глотании труба открывается, вентилируя полость среднего уха и уравнивая давление в нем с атмосферным. Если внешнее давление быстро меняется (быстрый подъем на высоту), а глотания не происходит, то разность давлений между атмосферным воздухом и воздухом в барабанной полости приводит к натяжению барабанной перепонки и возникновению неприятных ощущений («закладывание ушей»), снижению восприятия звуков.

Внутреннее ухо представлено улиткой -спирально закрученным костным каналом, имеющим 2,5 завитка, который разделен основной мембраной и мембраной Рейснера на три узкие части (лестницы). Верхний канал (вестибулярная лестница) начинается от овального окна, соединяется с нижним каналом (барабанная лестница) через геликотрему (отверстие в верхушке) и заканчивается круглым окном. Оба канала представляют собой единое целое и заполнены перилимфой, сходной по составу со спинномозговой жидкостью. Между верхним и нижним каналами находится средний (средняя лестница). Он изолирован и заполнен эндолимфой. Внутри среднего канала на основной мембране расположен собственно звуковосприни- мающий аппарат - орган Корти (кортиев орган) с рецепторными клетками, представляющий периферический отдел слухового анализатора. Основная мембрана вблизи овального окна по ширине составляет 0,04 мм, затем по направлению к вершине она постепенно расширяется, достигая у геликотремы 0,5 мм. Над кортиевым органом лежит текториальная (покровная) мембрана соединительнотканного происхождения, один край которой закреплен, второй - свободен. Волоски наружных и внутренних волосковых клеток соприкасаются с текториальной мембраной. При этом энергия звуковых волн трансформируется в нервный импульс.

Проводниковый отдел слухового анализатора представлен периферическим биполярным нейроном, расположенным в спиральном ганглии улитки (первый нейрон). Волокна слухового (или кохлеарного) нерва, обра образованные аксонами нейронов спирального ганглия, заканчиваются на клетках ядер кохлеарного комплекса продолговатого мозга (второй нейрон). Затем после частичного перекреста волокна идут в медиальное коленчатое тело метаталамуса, где опять происходит переключение (третий нейрон), отсюда возбуждение поступает в кору (четвертый нейрон). В медиальных (внутренних) коленчатых телах, а также в нижних буграх четверохолмия располагаются центры рефлекторных двигательных реакций, возникающих при действии звука.

Корковый отдел слухового анализатора находится в верхней части височной доли большого мозга (верхняя височная извилина, 41-е и 42-е поля по Бродману). Важное значение для функции слухового анализатора имеют поперечные височные извилины (извилины Гешля).

Слуховая сенсорная система дополняется механизмами обратной связи, обеспечивающими регуляцию деятельности всех уровней слухового анализатора с участием нисходящих путей. Такие пути начинаются от клеток слуховой коры, переключаясь последовательно в медиальных коленчатых телах метаталамуса, задних (нижних) буграх четверохолмия, в ядрах кохлеарного комплекса. Входя в состав слухового нерва, центробежные волокна достигают волосковых клеток кортиева органа и настраивают их на восприятие определенных звуковых сигналов.

Или глухотой, слуховые аппараты являются шансом вновь почувствовать себя полноценными, воспринимая окружающие звуки. Данные устройства подбираются индивидуально врачом-сурдологом, одной консультации продавца здесь будет недостаточно.

Самое главное на начальном этапе - понять, какие бывают слуховые аппараты, рассмотреть особенности их видов и цены на них. Далее нужно определиться с мощностью прибора, понять есть ли у него возможность усиления звука, подробно остановиться на его характеристиках, ознакомиться с отзывами. Если устройство неграмотно подобрано, оно не только не даст возможность хорошо слышать, но и усугубит уже существующие сложности со слухом.

Слуховой аппарат представляет собой специальное устройство, способное усиливать звуки окружающего мира . Основной функцией прибора является преобразование сигнала, который идет от источника, так, чтобы он мог восприниматься плохо слышащим лицом с хорошей степенью.

Чтобы данное явление произошло, аппарат должен усилить звуковой сигнал, изменить его характеристики, как частотные, так и динамические, опираясь на особенности у человека.

Важно понять на начальном этапе, какое устройство нужно больному, оценить ключевые требования. Например, бинауральное применение дает возможность работать обоим ушам , улучшает речевые возможности, оптимизируя локализацию. Но аппараты такого типа подойдут не каждому, поскольку цена достаточно высока.

Сурдолог проводит аудиометрию - измерение остроты слуха, определение слуховой чувствительности к звуковым волнам разной частоты

Устройство должно подбираться особенно тщательно при помощи квалифицированного врача. Хорошо, если в окружении плохослышащего будет тот, кто поможет на начальном этапе эксплуатации.

Виды слуховых аппаратов

Наиболее частым является вопрос, какой слуховой аппарат лучше. Выбор обширен, поэтому данный вопрос не имеет четкого ответа. Для конкретного лица лучшим станет такой прибор, который выбран и настроен специально под него, то есть индивидуально подобранный .

Предварительно придется обсудить со специалистом особенности недуга, потребности, бюджет, стиль жизни, ожидания и так далее. На основании всего вышеперечисленного и будет рекомендован конкретный, подходящий именно вам прибор.

Исходя из «наполненности» приборов имеется несколько типов их классификации. Рассмотрим какие бывают виды слуховых аппаратов и как они называются.

Способ обработки сигнала

Типы устройств зависят даже от такого параметра, как обработка сигнала:

1. Аналоговые устройства работают за счет нескольких составляющих. Микрофон обеспечивает прием колебаний звука, преобразуя их в сигналы электрического типа, попадающие далее в усилитель. Растущие сигналы переходят к телефону, который в свою очередь преобразует колебания в звуковые.
2. Устройства цифрового типа дополнительно преобразуют аналоговые сигналы в цифровые. Далее идет их обработка с применением современных достижений. В основе стоит работа электронной интегральной схемы.

Внешний вид заушного цифрового аппарата с наиболее распространенными названиями его составных частей

Цифровые технологии, которые особенно стремительно развиваются в последнее время, дали возможность получить невиданные ранее возможности в области слуховой коррекции. Минимальное количество «помех» сделали звучание аппаратов максимально чистым, близким к природному.

Метод настройки

Типы слуховых аппаратов по методу настройки:

1. Непрограммируемые , то есть настраиваемые вручную, где громкость корректирует владелец через регулятор.
2. Программируемые . Подключение происходит к компьютеру при помощи кабеля, настраивается цифровым методом. Настройки можно сохранять или корректировать. Большинство таких устройств позволяют хранить в памяти две или больше программ, настроенных по-разному.

Усиление сигнала

В зависимости от усиления сигнала аппараты бывают:

1. Линейного типа . Дают более сильные сигналы, несмотря на то, какой у них параметр слышимости на единицу. При начальном уровне звукового давления имеют более 130 дБ на выходе. Имеется возможность корректировки параметра выхода, который устанавливается пользователем при неприятном для него уровне звука.
2. Нелинейные . Параметр усиления, наделенный возможностью автоматической настройки, зависит от размера поступающего сигнала. До момента достижения поступающего сигнала конкретной отметки (порога срабатывания), коэффициент будет неизменным, как и у линейных приборов. Коэффициент начинает снижаться, когда идущий сигнал становится больше установленного порога. Он в свою очередь определяется протезистом, опираясь на индивидуальные особенности пациента.

Способы звукопроведения

Методы звукового проведения также могут отличаться:

1. Костный тип проводимости используется при . Аппарат аналогичен вибратору костного типа. При выходе сигнал становится вибрационным.
2. Проводимость воздушная применяется при любых слуховых потерях. Передатчиком выступает специальный вкладыш.

Слуховой аппарат костной проводимости

Конструктивная классификация

Исходя из того, где носится устройство, они могут быть четырех видов:

• внутриушные;
• очковые;
• заушные.

Внутриушные приборы устанавливаются в отверстие уха полностью. Составляющие находятся в самом аппарате, изготовленном индивидуально, опираясь на индивидуальное строение пациента, его особенности.

Слуховое устройство может быть внутриканальным. Его устанавливают достаточно далеко, но при этом ушная часть раковины полностью не закрыта. Это самый маленький слуховой аппарат, снаружи он не заметен, этим и многих привлекает.

Внутриушные слуховые аппараты

Карманный слуховой аппарат - устройство, которое можно носить в кармане, состоящее из корпуса, наделенного микрофоном, источником питания и усилителем. Телефон аппарата соединен с корпусом, располагается в ухе со вкладышем. Такое устройство может обладать очень хорошими характеристиками мощности, поскольку микрофон и телефон друг от друга находятся на расстоянии, а это не дает акустическую обратную связь.

Очковый слуховой аппарат - прибор, устанавливаемый на дужке очков. Вибратор у такого аппарата находится на внутренней части. Когда человек одевает очки, вибратор надежно стыкуется с мастоидом - сосцевидным отростком.

Заушный прибор располагается за раковиной уха. При помощи специальной трубочки к нему прикрепляется вкладыш, который и находится в проходе. Он обеспечивает проход звука в ухо, а также надежно фиксирует устройство. Такой прибор дает хорошее усиление и дополнительные возможности, в сравнении с другими аппаратами. Пользуется большой популярностью.

Карманный слуховой аппарат (слева) и очковый слуховой аппарат (справа)

Вкладыш, который так и называется «ушным вкладышем» - важнейшая часть заушного слухового прибора. От него многое зависит, а в частности успешное протезирование. Они бывают стандартного типа и индивидуальные, изготавливаемые непосредственно под потребности и запросы больного. У индивидуального вкладыша множество неоспоримых преимуществ, среди которых отличная форма, оптимальный размер, герметичность, надежность фиксации и так далее. Без него нельзя рассчитывать на 100% успешное слуховое протезирование.

Итак, все вышеперечисленные современные приспособления наделены немалым количеством положительных сторон, подбираются они индивидуально. Для оптимального подбора ушного аппарата нужно опираться на степень и , форму слухового канала.

Понять это сможет только профессионал, а именно сурдолог. В его компетенции помощь в подборе нужного вида аппарата, который будет полностью соответствовать потребностям конкретного человека.

Каждый человек, который имеет нарушения слуха, должен пройти детальное медицинское обследование. По его результатам врач может назначить слуховой аппарат. Сегодня существует довольно много разновидностей данных устройств, которые позволяют улучшить качество жизни.

Слуховые аппараты

Слуховой аппарат считается сложным устройством, которое позволяет компенсировать . Многие люди путают данные приборы с бюджетными усилителями звука. Однако последние лишь увеличивают громкость звуков, тогда как слуховые аппараты делают речь более четкой и внятной, очищая ее от посторонних шумов. Это очень важно для слабослышащих людей с разной степенью , и имеющих инвалидность.

Схема работы

Слуховые аппараты оснащены микрофоном, который улавливает звук. После чего сигнал попадает на усилитель. Данный элемент увеличивает громкость звуков и передает их на телефон. Именно там они трансформируются в звуковые вибрации.

Современные устройства оснащены также микропроцессором. Он отвечает за обработку полученной информации. Благодаря этому удается отделить речь от посторонних звуков. Помимо этого, данный элемент позволяет менять звуковые характеристики с учетом индивидуальных особенностей пациента.

Схема работы цифрового слухового аппарата

Виды, характеристики

Все слуховые аппараты можно разделить на две группы – аналоговые и цифровые. Первая группа устройств считается устаревшей. Они обладают простым принципом действия, который заключается в одинаковом увеличении громкости звуков на всех частотах. В условиях повышенного шума это вызывает сильный дискомфорт. Управлять уровнем громкости помогает лишь специальный регулятор.

Аналоговые устройства значительно уступают электронным. Слух обычно снижается неравномерно по разным частотам. Аналоговые приборы не могут подстраиваться под данную особенность.

Обладают несколькими бесспорными достоинствами. Они имеют компактные размеры и просты в применении. Такие приспособления можно настраивать с учетом индивидуальных особенностей. Качество звука, которое передается данными приборами, намного выше. Благодаря их применению можно сделать речь более разборчивой.

Помимо этого, данные устройства имеют возможность полной автоматизации. В данном случае человеку не требуется ничего регулировать – при необходимости это сделает сам аппарат.

Современные слуховые аппараты

В зависимости от способа настройки выделяют такие виды устройств:

1. Непрограммируемый аппарат – его нужно настраивать вручную посредством специальных регуляторов.
2. Программируемый прибор – посредством кабеля подключается к компьютеру. Настройка данного устройства проводится в цифровом виде, что позволяет учитывать особенности слуха.

По способу усиления существуют такие группы приспособлений:

1. Линейные – увеличивают интенсивность звуков вне зависимости от громкости на одинаковую величину.
2. Нелинейные – оснащены функцией автоматического регулирования усиления. Их работа зависит от уровня звукового сигнала.

В зависимости от метода звукопроведения существуют такие виды аппаратов:

1. Устройство костной проводимости – используется при . В этом случае телефон сделан в форме костного вибратора. Он располагается за ухом и плотно прилегает к сосцевидному отростку. После чего усиленный сигнал трансформируется в вибрационный, а не звуковой.
2. Прибор воздушной проводимости – применяется для коррекции различных видов слуховых нарушений. Звук с телефона поступает через ушной вкладыш, который помещают в слуховой проход.

В зависимости от локализации устройства существуют такие виды слуховых аппаратов:

1. – отличается простотой применения и надежностью. Такие устройства можно размещать за ухом. С их помощью удается компенсировать любые нарушения слуха. Подобные аппараты подходят для всех в том числе и .
2. – компактное мини приспособление, которое помещают в ушную раковину. Такие модели позволяют компенсировать довольно . Корпус устройства делают по индивидуальному слепку, который в точности повторяет строение уха. Благодаря этому удается добиться максимального комфорта.
3. – находится внутри слухового прохода. Такие модели имеют самые маленькие размеры. Они не видны окружающим, поскольку находятся внутри слухового прохода. С помощью подобных приспособлений удается добиться отличного качества звука и прекрасной разборчивости речи.

Виды слуховых аппаратов

Чтобы , нужно учитывать немало критериев. По принципу действия такие устройства бывают цифровыми и аналоговыми. Первая категория позволяет получить более качественное звучание. Такие модели можно настраивать под индивидуальные потребности человека. Многие производители такой техники полностью отказались от изготовления аналоговых приборов.

При выборе обязательно нужно определиться с количеством приборов. Конечно, бинауральное применение устройств для двух ушей обладает целым рядом преимуществ. Так, оно помогает выявлять источник звука, обеспечивает хорошую разборчивость речь, справляется с эффектом тени головы.

Тем не менее, данный вид применения слуховых аппаратов показан не всем. Некоторые люди и вовсе сталкиваются с определенными сложностями или не испытывают в них особенной необходимости. Большое значение имеет и цена устройства – оно будет стоит значительно дороже.

Выбирая аппарат, обязательно нужно учитывать его мощность. Данный показатель должен иметь достаточный запас. Это поможет компенсировать снижение слуха, поскольку устройство обычно покупают сразу на несколько лет.

Немаловажное значение имеет число каналов. Под данным термином понимают диапазон частот, в котором можно регулировать усиление. Благодаря большому количеству каналов можно настроить аппарат в зависимости от конкретного нарушения слуха. Это позволяет добиться максимальной разборчивости речи.

Еще одним ключевым параметром считается система компрессии. Она заключается в неравномерном усилении звуков, которые имеют различную громкость. Благодаря этому аппарат можно настроить так, чтобы тихие звуки были слышны, тогда как громкие при этом не будут вызывать дискомфорта.

Еще одним важной особенностью является возможность подавления шума. Наличие данной системы делает применение аппарата более комфортным в условиях повышенного шума. Существуют устройства, которые могут подавлять шум и при этом усиливать речь.

При выборе непременно следует обращать внимание на наличие системы микрофонов. Данные элементы могут быть направленными или ненаправленными. Самым лучшим вариантом считается адаптивная направленность, которая меняется автоматически в зависимости от обстановки. Также очень удобно пользоваться аппаратами, которые позволяют самостоятельно управлять направленностью микрофона.

При устройства нужно отдавать предпочтение известным компаниям, которые имеют огромный опыт изготовления подобных устройств. Такие организации имеют богатый выбор аппаратов и аксессуаров к ним. Помимо этого, подобные компании предоставляют на свою продукцию гарантию и имеют отличную систему сервисных центров.

Если же выбрать прибор малоизвестного производителя, есть риск появления проблем с сервисным обслуживанием. Также могут возникнуть сложности с настройкой или приобретением аксессуаров.

Как подключить слуховой аппарат

Сверхмощные приборы

Одним из главных параметров, который необходимо учитывать при покупке слухового аппарата, является мощность. Она должна быть достаточной, чтобы усиливать звуки в настоящее время и впоследствии, ведь проблемы со слухом могут прогрессировать.

Сегодня в продаже есть приборы не только средней или малой мощности, но и сверхмощные, карманные или заушные устройства. Последняя категория применяется при . Обычно их используют при снижении слуха до 120 дБ.

Смотрите в нашем видео отзывы о разных видах слуховых аппаратов:

Правильно подобранные слуховые аппараты помогают компенсировать потери слуха и вернуться к полноценной жизни. Чтобы решить данную задачу, рекомендуется вовремя обратиться к врачу. После тщательной диагностики специалист выберет оптимальное устройство, которое компенсирует ухудшение слуха.

С помощью звуковых сигналов человек получает до 10% информации.

Характерными особенностями слухового анализатора являются следующие способности:

• - быть готовым к приему информации в любой момент времени;
• - воспринимать звуки в широком диапазоне частот и выделять необходимые;
• - устанавливать со значительной точностью месторасположение источника звука.

В связи с этим слуховое представление информации осуществляется в тех случаях, когда оказывается возможным использовать указанные свойства слухового анализатора. Наиболее часто слуховые сигналы применяются для сосредоточенного внимания человека-оператора (предупредительные сигналы и сигналы опасности), для передачи информации человеку-оператору, находящемуся в положении, не обеспечивающем ему достаточной для работы видимости объекта управления, приборной панели и т.п., а также для разгрузки зрительной системы.

Для эффективного использования слуховой формы представления информации необходимо знание характеристик слухового анализатора. Свойства слухового анализатора оператора проявляются в восприятии звуковых сигналов. С физической точки зрения звуки представляют собой распространяющиеся механические колебательные движения в слышимом диапазоне частот.

Механические колебания характеризуются амплитудой и частотой. Амплитуда - наибольшая величина измерения давления при сгущениях и разрежениях. Частота/- число полных колебаний в одну секунду. Единицей ее измерения является герц (Гц) - одно колебание в секунду. Амплитуда колебаний определяет величину звукового давления и интенсивность звука (или силу звучания). Звуковое давление принято измерять в паскалях (Па).

Основные параметры (характеристики) звуковых сигналов (колебаний):

• - интенсивность (амплитуда);
• - частота и форма, которые отражаются в таких звуковых ощущениях, как громкость, высота и тембр.

Воздействие звуковых сигналов па звуковой анализатор определяется уровнем звукового давления (Па). Интенсивность (сила) звука (Вт/м) определяется плотностью потока звуковой энергии (плотностью мощности).

Для характеристики величин, определяющих восприятие звука, существенными являются не столько абсолютные значения интенсивности звука и звукового давления, сколько их отношение к пороговым значениям (У0 = 10"12 Вт/м2 или Р0 = = 2 o 10~° Па). В качестве таких относительных единиц измерения используют децибелы (дБ):

где Ь - уровень интенсивности звука и звукового давления; ] и Р - соответственно интенсивность звука и звуковое давлением/о и Р0 - их пороговые значения.

Интенсивность звука уменьшается обратно пропорциональны квадрату расстояния; при удвоении расстояния она снижается на 6 дБ. Абсолютный порог слышимости звука составляет (принят) 2 o 10~5 Па (Ю-12 Вт/м2) и соответствует уровню 0 дБ.

Пользование шкалой децибел удобно, так как почти весь диапазон слышимых звуков укладывается менее чем в 140 дБ (рис. 2.11).

Громкость - характеристика слухового ощущения, наиболее тесно связанная с интенсивностью звука. Уровень громкости выражается в фонах. Фон численно равен уровню

Рис. 2.11.

звукового давления в дБ для чистого тона частотой 1000 Гц. Дифференциальная чувствительность к изменению громкости К= (Л///) наблюдается в диапазоне частот 500-1000 Гц. С характеристикой громкости тесно связана характеристика раздражающего действия звука. Ощущение неприятности звуков возрастает с увеличением их громкости и частоты.

Минимальный уровень определенного звука, который требуется для того, чтобы вызвать слуховое ощущение в отсутствие шума, называют абсолютным порогом слышимости. Значение его зависит от топа звука (частота, длительность, форма сигнала), метода его осуществления и субъективных особенностей слухового анализатора оператора. Абсолютный порог слышимости имеет тенденцию с возрастом уменьшаться (рис. 2.12).

Высота звука, как и его громкость, характеризует звуковое ощущение оператора. Частотный спектр слуховых ощущений простирается от 16-20 до 20 000^22 000 Гц. В реальных условиях человек воспринимает звуковые сигналы на определенном акустическом фоне. При этом фон может маскировать полезный сигнал. Эффект маскировки имеет двоякое значение. В ряде случаев фон может маскировать полезный (нужный) сигнал, а в некоторых случаях - улучшать аку

Рис. 2.12.

стическую обстановку. Так, известно, что имеется тенденция маскировки высокочастотного тона низкочастотным, который менее вреден для человека.

Слуховой анализатор способен фиксировать даже незначительные изменения частоты входного звукового сигнала, т.е. обладает избирательностью, которая зависит от уровня звукового давления, частоты и длительности звукового сигнала. Минимально заметные различения составляют 2-3 Гц и имеют место на частотах менее 10 Гц, для частот более 10 Гц минимально заметные различения составляют около 0,3% частоты звукового сигнала. Избирательность повышается при уровнях громкости 30 дБ и более и длительности звучания, превышающей 0,1 с. Минимально заметные различения частоты звукового сигнала существенно уменьшаются при его периодическом повторении. Оптимальными считаются сигналы, повторяющиеся с частотой 2-3 Гц. Слышимость, а следовательно, и обнаруживаемость звукового сигнала зависят от длительности его звучания. Так, для обнаружения звуковой сигнал должен длиться не менее 0,1 с.

Наряду с рассмотренными звуковыми сигналами в управлении используются речевые сигналы для передачи информации или команд управления от оператора к оператору. Важным условием восприятия речи является различение длительности и интенсивности отдельных звуков и их комбинаций. Среднее время длительности произнесения гласного звука равно примерно 0,36 с, согласного 0,02-0,03 с. Восприятие и понимание речевых сообщений существенно зависят от темпа их передачи, наличия интервалов между словами и фразами. Оптимальным считается темп 120 слов в мин, интенсивность речевых сигналов должна превышать интенсивность шумов на 6,5 дБ. При одновременном увеличении уровня речевых сигналов и шумов при постоянном их отношении разборчивость речи сохраняется и даже несколько увеличивается. При значительном увеличении уровня речи и шума до 120 и 115 дБ разборчивость речи ухудшается на 20%. Распознавание речевых сигналов зависит от длины слова. Так, односложные слова распознаются в 13% случаев, шестисложные - в 41%. Это объясняется наличием в сложных словах большого числа опознавательных признаков. Имеет место повышение до 10% точности распознавания слов, начинающихся с гласного звука. При переходе к фразам оператор воспринимает не отдельные слова или их сочетания, а смысловые грамматические конструкции, длина которых (до уровня 11 слов) не имеет особого значения.

Полезно знать, что используемые стереотипные словосочетания, фразеологизмы распознаются значительно хуже, чем это можно ожидать. Увеличение количества альтернативных слов, возможных словосочетаний, фраз повышает правильность распознавания. Однако включение фраз, допускающих неоднозначность толкования их смыслового содержания, приводит к замедлению процесса восприятия.

Таким образом, вопрос организации звукового и речевого взаимодействия "оператор - оператор", "техническое средство - оператор" является не тривиальным, и его оптимальное решение оказывает существенное воздействие на безопасность производственных процессов.

Значительная часть информации поступает к оператору в форме звуковых сигналов. Особенно широко звуковые сигналы используются при передаче речевых сообщений. С помощью звуковых сигналов оператор получает до 10% всей поступающей информации.

Основными параметрами звуковых колебаний являются интенсивность, частота и форма, которые отражаются в слуховых ощущениях как громкость, высота, тембр. Интенсивность звука оценивается по звуковому давлению, которое измеряется в динах на квадратный сантиметр.

Так как диапазон давлений, ощущаемых ухом, чрезвычайно широк (от 2·10 -4 до 2·10 2 дин/см 2), интенсивность звука выражается в логарифмических единицах по отношению к уровню I 0 =2·10 -4 дин/см 2 . Такой единицей является децибелл

где I - величина измеряемого звукового давления.

Частота звуковых колебаний измеряется в герцах. Один герц есть частота такого звукового колебания, период которого равен одной секунде. Диапазон частот, воспринимаемых ухом, лежит в пределах от 16 до 20000 гц. Особое значение в этом диапазоне имеют частоты от 200 до 3500 гц, соответствующие спектру человеческой речи.

Все звуки могут быть разделены на простые и сложные. Колебания, происходящие с одной частотой, называются простыми звуками или чистыми тонами. Все остальные звуки рассматриваются как сложные. Нерегулярные звуковые колебания называются шумом. Особо выделяется белый шум - звук, содержащий все слышимые частоты.

Интенсивность, частота и форма являются физическими (объективными) характеристиками звуковых волн, однако ими не могут быть еще количественно оценены вызываемые звуком ощущения. Поэтому для описания слухового ощущения необходимо ввести специальные параметры и единицы их измерения. Субъективными аналогами рассмотренных физических характеристик являются громкость, высота и тембр звука. Хотя эти субъективные параметры не могут быть столь же измерены, как физические, они необходимы для иллюстрации связей между звуком и слуховым ощущением.

Громкость - характеристика слухового ощущения, наиболее тесно связанная с интенсивностью звука. Уровень громкости выражается в фонах, фон численно равен уровню звукового давления в децибелах для чистого тона частотой 1000 гц, воспринимаемого как равногромкий с данным звуком. На рис. 26 приведены кривые равной громкости от нуля до 120 фонов (через каждые 20 фонов) в диапазоне частот от 20 до 20000 гц. Из рисунка видно, что за пределами звукового диапазона для получения той же громкости требуется большая интенсивность звука. Это значит, что звуковой диапазон обладает наибольшей чувствительностью. Абсолютные пороги слухового анализатора зависят во многом от частоты звукового сигнала. Значение нижнего и верхнего порогов, а также область речи показаны на рис. 26. Верхний абсолютный порог составляет 120-130 дб, область восприятия речи - 60 ¾ 100 дб,

Дифференциальный порог по интенсивности зависит от исходной интенсивности сигнала и частоты. В звуковом диапазоне он составляет примерно 0,1 от исходной интенсивности сигнала и увеличивается за пределами этого диапазона.

Дифференциальный порог по частоте также зависит от частоты и интенсивности сигнала. В звуковом диапазоне он составляет 3-5 гц при интенсивности не менее 10 дб. По мере увеличения частоты величина порога увеличивается и составляет в среднем 0,3% от частоты звуковых колебаний, т. е. различение звуков по частоте у человека более совершенно, чем по интенсивности.

Существенное влияние на пороги оказывает длительность сигнала. В особенности это проявляется при длительностях т, не превышающих 150-200 мсек. При таких длительностях значения порогов определяются энергией сигнала, т. е. произведением l·τ. Таким образом, уменьшение длительности в некоторое число раз приводит к такому же увеличению величин дифференциальных порогов и уменьшению абсолютных порогов.

Минимальная длительность звука, при которой оценивается его качество, равна 20-50 мсек. Оценка качества сигналов меньшей длительности крайне затруднена: звук воспринимается как «щелчок».

Пороги обнаружения зависят также от уровня шума. Эти зависимости для полной тишины (ПТ) и уровней шума от 10 до 60 дб приведены на рис. 27.

Слуховой анализатор обеспечивает отражение не только интенсивности, частоты и длительности звуковых колебаний, но и положения источника звука в пространстве: его расстояние и направление относительно субъекта.

Точность определения направления зависит от частоты. Для низких частот порог различения направления в горизонтальной плоскости равен 10-11°, с увеличением частоты он возрастает. Расстояние наиболее точно определяется для движущихся объектов.

Специфическим видом слухового восприятия есть восприятие речевых сообщений. Речь является наиболее эффективным средством передачи ин формации человеку.

Знание характеристик восприятия речевых сообщений необходимо для решения двух видов задач: для определения принципов разработки аппаратуры, предназначенной для передачи речевых сообщений, и для определения принципов организации речевых сообщений. Первая задача специфична для техники связи, вторая - для инженерной психологии и научной организации труда.

Речь является комбинацией сложных звуков, меняющихся по частоте и интенсивности. Наиболее высокой интенсивностью характеризуются гласные звуки, согласные-менее интенсивны. Интенсивность звука при переходе от наиболее громкой гласной к самой тихой согласной меняется на 30-40 дб. Общий диапазон изменения интенсивности речи составляет 60-100 дб, что соответствует средней мощности речевого сигнала в 10-20 мквт.

Важнейшей характеристикой восприятия речи является ее разборчивость. В условиях тишины основной характеристикой, влияющей на разборчивость речи, является интенсивность. Частота голоса не оказывает существенного влияния на разборчивость: высокий и низкий голос понимаются одинаково хорошо. При интенсивностях менее 40 дб некоторый процент слов не воспринимается, при интенсивностях менее 10-15 дб речь вообще не воспринимается. При N > 40 дб воспринимаются практически все слова. Наиболее оптимальный диапазон 60 ¾ 100 дб.

Основным фактором, влияющим на разборчивость речи в условиях шума, является отношение мощности речи к мощности шума. На рис. 28 показана зависимость процента понятых слов от соотношения мощности речи и шума. Обычно речь бывает понятной, если интенсивность речи превышает интенсивность шума на 6 дб.

Большое значение для разборчивости речи имеет организация речевого сообщения. В условиях шума двухсложные слова опознаются на 30% лучше, чем односложные, а трехсложные - на 50%. Слова с ударением на последнем слоге опознаются лучше, чем с ударением на первом. Важным фактором, влияющим на разборчивость слов, является также их вероятностная характеристика: чем чаще встречается слово, тем лучше оно опознается. Понимание речевых сообщений зависит от темпа их передачи. Оптимальным темпом считается 120 слов в минуту. Длина фразы не влияет на восприятие и понимание речи, если не превышает 10-11 слов. При большей длине существенно снижается эффективность приема, что объясняется ограниченностью объема оперативной памяти (7-9 слов в фразе).

Главная » Детский сад » Устройство и технические характеристики цифровых слуховых аппаратов. Советы по выбору слухового аппарата