2015-06-28
1675
Лабораторная работа выполняется на учебной установке ФМБ-1, предназначенной для исследования спектральной характеристики уха на пороге слышимости. Аудиометр представляет собой звуковой генератор чистых тонов различной частоты и интенсивности. Структурная схема аудиометра приведена на рисунке 5.
Рис. 5. Структурная схема аудиометра
Основной частью прибора является генератор 2 электрических колебаний звуковой частоты, напряжение на который подается от сети через стабилизированный источник питания 1. Кнопки переключения частот 4 «УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ» позволяют получить гармонические различной частоты в звуковом диапазоне. Интенсивность изменяется регуляторами 3 «ИНТЕНСИВНОСТЬ ГРУБО» и «ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЛАВНО». В наушниках 6 происходит преобразование электрических колебаний в звуковые сигналы. Кнопки-переключатели «КАНАЛЫ» наушников 5 позволяют подавать сигнал раздельно на правый и левый наушники.
Важным приспособлением является аттенюатор – специальный делитель напряжения, ослабляющий выходное напряжение при каждом новом положении ручек. Наличие двух аттенюаторов с плавной и грубой регулировкой позволяет с достаточной степенью точности ослаблять сигнал в широких пределах. Принципиальная схема аттенюатора, используемого в работе, приведена на рис. 6.
|
|
|
Для расчета коэффициента ослабления схемы рис. 6 а) представим её в виде эквивалентной схемы рис. 6 б), в которой две части каждого из потенциометров R'=20 кОм и R''=20 кОм представлены раздельно.
R '=20 кОм= R 3+ R 1; (2.1)
R ''=20 кОм= R 4+ R 2
где R1 и R2 – показания цифрового LCD индикатора на передней панели установки.
Коэффициент ослабления (усиления) по определению:
K = 20lg(U вых/ U вх) [дБ] (2.2)
а) б)
Рис. 6. Схема аттенюатора лабораторной установки ФМБ-1
Исходя из схемы рис. 6: U вых= U R2. Падение напряжения на сопротивлении 
: 
, где I R2R4 – ток через ветвь цепи, содержащую резисторы R 2- R 4. Общий ток в цепи 
, где 
, при этом величина 
– полное сопротивление ветви R 1||(R 2+ R 4), рассчитываемое как 
. Учитывая, что 
[кОм], получим:
(2.3)
.
Падение напряжения на 
найдем как 
, где 
– входное напряжение, поступающее с генератора, 
(согласно выражения (3)). Тогда получим:
(2.4)
В точке соединения резисторов 
общий ток разветвляется и далее течет по двум веткам: через резистор и параллельную ему цепь 
. Ток через сопротивление равен по закону Ома 
. Или согласно соотношениям (4):
(2.5)
Тогда ток через ветвь найдем как разность между общим током 
и током, проходящим через :
(2.6)
Откуда записывая выходной сигнал 
, снимаемый с резистора в виде:
(2.7)
Подставляя найденные соотношения (7) в формулу (2), получим коэффициент ослабления в виде:
|
|
|
[дБ] (2.8)
где 
[кОм], [кОм]. Величины и измеряются встроенным омметром и обрабатываются микропроцессором по формуле (8) в [кОм]. В результате чего на экран LCD ЖКД дисплея выводится значение коэффициента ослабления 
, рассчитанного по формуле (2.8).
Каждому коэффициенту усиления (ослабления) К соответствует свое определенное значение интенсивности звука L (1.2), причем в ограниченном диапазоне можно считать, что интенсивность L линейно зависит от коэффициента К. Поэтому, чтобы аудиограмма имела обычный вид, изображенный на рис. 4, вводятся поправочные коэффициенты α и k0, определяемые экспериментально для каждой установки и типа наушников. Коэффициент k0 определяется для каждого прибора на основании средних данных, полученных у людей с нормальным слухом и условно определяет начало отсчета оси 0Ln. Коэффициент 
учитывает зависимость интенсивности звука (1.2) от значений сопротивлений резисторов и для данного прибора.
Таким образом, окончательная расчетная формула для определения порога восприятия для данной частоты:
[дБ] (2.9)
Для данной установки принять a = 149; 
k 0= − 10 дБ. Коэффициенты могут зависеть от типа подключенных наушников, поэтому при смене типа наушников рекомендуется установку перекалибровать.
Пусть, например, в процессе измерения было получено следующее значение коэффициента усиления (ослабления) К, при котором испытуемый начинает слышать звук (по показаниям цифрового измерительного прибора): K = 0,11
По формуле (2.9), получаем значение порога восприятия для данной частоты:
[дБ]
Нанеся рассчитанные точки на график для различных частот, получим аудиограмму для правого либо левого уха.
