1 боб. Физиологик акустика асослари

1.4. Товуш жадаллигининг дифференциал эшитиш бўсағаси

Товуш жадаллиги мембрана толасининг тебраниш амплитудаси яна бир толага тегмагунча оширилганда эшитиш бўсағаси ўзгармас қолади. Бир тола тебраниб кейинги толага теккан заҳоти, эшитиш бўсағаси сакраб ошади. Товуш жадаллиги ошган сари асосий мембрананинг қўзғалиш зонаси кенгая боради ва қўшни толалар ҳам тебрана бошлайди, натижада улар ҳам нерв катакчаларини бирин - кетин қўзғатади. Уларнинг ҳар бири эшитиш марказига импульс юборади. Эшитиш бўсағаси қўзғалган толалар (катакчалар) сони ошган сари сакраб оша боради. Эшитишнинг бундай сакрашли ўзгариши жадалликни ажратиш бўсағаси деб аталади. Бундай сакрашлар сони ўрта частоталарда 250 дан ошмайди, паст ва юқори частоталарда уларнинг сони камая боради ва частота диапазонида 150 га яқиндир. Ниҳоят товуш жадаллиги яна ҳам оширилганда оғриқ сезила бошланади - оғриқ бўсағаси (оғриқ сезиш бўсағаси) бошланади. Оғриқ бўсағаси жуда катта жадалликда пайдо бўлади. Оғриқ бўсағасининг энг катта қиймати 800 Гц кузатилади (1 Вт/м² яқин). Паст ва юқори частоталар томон бу қиймат секин-аста пасая боради. Шундай қилиб, товуш фақат частота бўйича эмас, балки амплитуда бўйича ҳам алоҳида (дискрет) эшитилади. Частота ва амплитуда бўйича товуш дискретлигини инобатга олиб бутун эшитиш бўсағасида 22000 яқин элементар градацияларни аниқлаш мумкин. Бу кўрсаткич нерв толаларининг сонига тахминан тенгдир. Иккита бир хил частотали товуш жадаллигининг минимал ажратилиш фарқи товуш жадаллигининг дифференциал эшитиш бўсағаси деб аталади.

Аммо, товуш босими ёки товуш энергияси кўринишидаги товуш кучи, товуш баландлигини сезиш ёки субъектив товуш кучи деб аталувчи ўлчов бирлиги бўла олмайди.
Товуш баландлигини товуш кучининг субъектив ўлчами сифатида қандай баҳолаш мумкин? Бунга 1846 йилда Вебер ифодалаган психофизик қонун асос бўлаолади, унга кўра минимал эшитилаётган айрим рағбатлантирувчи товуш жадаллиги минимал ошувчи қийматини унинг дастлабки қийматига нисбати ўзгармасдир. Товуш кучини (товуш рағбатлантирувчиси) J орқали белгилаб, Вебер қонунини қуйидаги кўринишида ёзамиз
(1.1)
бу ерда, - жадалликнинг ўсиши, уни товуш жадаллиги J га қўшганда J ва J+ ўртасидаги товушлар баландлиги аниқ бўлсин.
нисбат тахминан 10% ташкил этади. Яна бир бор таъкидлаб ўтамиз, бу нисбат асаб тизимлари хусусиятлари билан боғлиқ бўлиб, у фақат товуш таъсирида намоён бўлиб қолмасдан балки кўриш, сезиш ва б.қ. ҳам намоён бўлади, шунинг учун ҳам умумий физиологик қонун номини олган. Кейинчалик Вебер назариясини 1860 йилда Фехнер ривожлантирди. Фехнер ўсишни чексиз кичик dJ деб олиб, уни сезиш ҳиссининг кичик ўсиши dE га пропорционал деб ҳисоблади.
Бу ҳолда
(1.2)
бунда, dJ- жадалликнинг ўсиши; dE - мос ҳолда «сезиш ҳиссининг чексиз кичик ўсиши», А-сезиш ҳиссининг ўлчов бирлигига боғлиқ бўлган ўзгармас катталик.
(1.2) формулани интеграллаб қуйидаги ифодани оламиз:
(1.3)
Бунда, С- интеграллаш доимийси. Эшитиш бўсағасида Е=0 ва J=J₀ деб ҳисоблаб С ни топамиз
C= - AlnJ₀ (1.4)
ва машҳур Вебер - Фехнер номи билан аталувчи логарифмик қонун формуласини ҳосил қиламиз, унга кўра бир хил нисбий ўзгарувчи қўзғотувчи куч бир хил абсолют ўзгарувчи эшитиш ҳиссиётини уйғотади, яъни эшитиш ҳиссини (Е) қўзғатиш логарифмига пропорционал
(1.5)
Эшитиш ҳиссини баҳолаш учун «бел» (а=1) деб номланган ўлчов бирлиги қабул қилинган. Бу ўлчам жадалликнинг ўн каррали нисбатига тенг, шунинг учун ундан кичикроқ ўлчов бирлиги - децибел (дБ), 0,1 бел киритилган. (1.5) формулани ўнлик логарифмда ифодалаймиз
(1.6)
Бу формула, товушни ҳис этиш сатҳи ўлчамини беради. Товуш эшитиш ҳисси ўлчамини баҳолашда децибел шкаласини қўллашнинг яна бир қулайлиги шундаки, сезишнинг минимал ўсиши тахминан 0,5 дБ га тенг. Эшитишнинг логарифмик қонуни ва эшитилувчи товушлар жадаллигининг диапазони кенг бўлганлиги сабабли объектив баҳолаш мақсадида жадаллик сатҳи тушунчаси киритилган
(1.7)
бунда, I₀-нолинчи жадаллик, бу жадаллик I₀=10^-12 Вт/м² ёки 10^-12 Р₀²/400, яъни I₀=2^.10^-5 Па тенг. Демак, жадалликнинг оғриқ сатҳи тахминан 120 дБ тенг.
Товуш жадаллиги ва товуш босимининг квадрат нисбатига асосан
(1.8)
бунда, I₀ -нолинчи сатҳдаги товуш босими, Р₀=2^.10^-5 Па ёки Р₀=r_а=ρ^.с=400 кг/см² тенг; r_а= ρ^.с - тўлқиннинг акустик қаршилиги. Р₀=2^.10^-5 Н/м² одам қулоғининг 1000 Гц частотадаги стандарт эшитиш бўсағаси деб ҳисоблаб қуйидаги ифодани оламиз:
L_p=20lgp+94, дБ. (1.9)
Товуш жадаллиги сатҳи қиймати қуйидагича аниқланади:

L=10lg I+120, дБ (1.10)

(1.9 ёки 1.10) формулалари орқали аниқланадиган сатҳ, децибелларда ифодаланган товуш босими сатҳи деб аталади.