实验十一 人耳听觉听阈的测量

实验十一 人耳听觉听阈的测量

【实验目的】

1． 掌握听觉听阈的测量方法； 2． 测定人耳的听阈曲线。 3． 了解人耳的痛阈曲线。

【实验仪器】

FD-AM-B 人耳听觉听阈测量实验仪。由声频范围标准正弦波发生器、频率计、功放电路、数字声强指示表(dB 表)、全密封头戴耳机(监听级)等组成。

【实验原理】

1．声强级、响度级和等响曲线（包含听阈曲线和痛阈曲线）：

能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。其频率范围通常为20~20000Hz 。描述声波能量的大小常用声强和声强级两个物理量。声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，用符号I 来表示，其单位为W/m 2。而声强级是声强的对数标度，它是根据人耳对声音强弱变化的分辨能力来定义的，用符号L 来表示，其单位为分贝，L 与I 的关系为：

)dB (lg 10)B (lg

0I I

I I ==L 式中规定I 0=10-12W/m 2；频率为1000Hz 。

人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。一般来说它随着声强的增大而增加，但两者不是简单的线性关系，因为还与频率有关。不同频率的声波在人耳中引起相等的响度时，它们的声强（或声强级）并不相等。在医学物理学中，用响度级这一物理量来描述人耳对声音强弱的主观感觉，其单位为方(Phon)，它是选取频率为1000Hz 的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级数值（注意：单位不相同！），然后将被测的某一频率声音与此基准声音比较，若该被测声音听起来与基准音的某一声强级一样响，则这基准音的响度级（数值上等于声强级）就是该声音的响度级。例如：频率为100Hz 、声强级为72dB 的声音，与1000Hz 、声强级为60dB 的基准声音等响，则频率为100Hz 声强为72dB 的声音，其响度级为60方。1000Hz 、40dB 的声音，其响度为40方。以频率的常用对数为横坐标，声强级为纵坐标，绘出不同频率的声音与1000Hz 的标准声音等响时的声强级与频率的关系曲线，称为等响曲线。图1表示正常人耳的等响曲线。

引起听觉的声音，不仅在频率上有一范围，而且在声强上也有一定范围。对于任意在人耳听觉范围内的如20Hz 至20000Hz 的频率来说，声强还必须达到某一数值才能引起人耳听觉。能引起听觉的最小声强叫做听阈，对于不同频率的声波听阈不同，听阈与频率的关系曲线叫做听阈曲线。随着声强的增大，人耳感到声音的响度也提高了，当声强超过某一最大值时，声音在人耳中会引起痛觉，这个最大声强称为痛阈。对于不同频率的声波，痛阈也不同，痛阈与频率的关系曲线叫做痛阈曲线。由图1可知，听阈曲线即

为响度级为0方的等响曲线，痛阈曲线则为响度级为120方的等响曲线。

图1 人耳等响曲线

2．在临床上常用听力计测定病人对各种频率声音的听阈值，与正常人的听阈进行比较，借以诊断病人的听力是否正常。

【仪器简介】

仪器安装在287×207×100(mm)实验箱内，仪器面板图2所示。

FD-AM-B人耳听觉听阈测量实验仪是一种医学物理的实验仪，是适合医学专业本科生、研究生开设的医学物理实验仪器，该实验利用声波方面的声强、声强级、响度、响度级和听觉曲线等物理知识，完成了对人耳听阈曲线测量的实验，为临床听力仪的正确应用打好基础。按面板上的指示，插上耳机即可做听阈测量的实验。

* 仪器的智能键控信号源操作说明如下：

该键盘由4个按键组成。

1．复位键

复位信号频率，仪器设定复位（初始）频率为1000Hz。

2．确认键

任何设置后必须按下确认键，设定的频率才能有效输出。仪器对设置频率值进行限制，如设置频率值高于20000Hz则输出有效频率只能为20000Hz，如设置频率低于20Hz 则输出有效频率只能为20Hz。

3．选位键

频率数字显示有5位，分别为个、拾、百、千、万。选位键能按次序分别选中其中一位，被选中的一位数码管会闪烁，这时只能对闪烁的被选中的位进行修改操作，修改完成后，按下确认键闪烁就会停止，输出有效频率。

4．加1键

对被选中的位的数字进行修改，按下加1键，就会对选中的位的数字进行加l，每按

一次数字加1，依次改变数字为0~9。

图2 FD-AM-B人耳听觉听阈测量实验仪

* 仪器应用说明：

FD-AM-B人耳听觉听阈测量实验仪是一种医学物理的实验仪，不是医学测量仪器，故其声强（dB）指示都是相对值，因为要正确测量音频信号通过头戴耳机送到耳膜的声强级（人耳通过头戴耳机听到的真实声强级）是相当复杂的。仪器定义为：测量者在1000Hz 时，调节声强，使声强（dB）指示为0（dB），然后调节校正旋钮，使自己刚刚能听到，此时声强为0dB (这种校正适合听力正常者，一般误差不大)。FD-AM-B人耳听觉听阈测量实验仪的声强指示范围为-5dB~55dB，一般的听阈测量已经能满足。

【实验内容】

1．熟悉听觉实验仪面板上的各键功能，接通电源，打开电源开关，指示灯亮，预热5分钟。

2．在面板上将耳机插入，把仪器各选择开关按到选定位置。

3．被测者戴上耳机，背向主试人（医生）和仪器（或各人自行测试）。

4．测量

（1）按说明要求选择测量频率（仪器初始为1000Hz）。

（2）调节“衰减”旋钮，（衰减粗调和微调二个旋钮）使声强指示为0dB。调节“校准”旋钮，使被测者刚好听到1000Hz的声音（整个听阈测量实验内“校准”旋钮不能再调节。）

（3）选定一个测量频率，用渐增法测定：将衰减旋钮调至听不到声音开始，逐渐减

小衰减量，（可交替调节粗调和微调）当被测人刚听到声音时主试人（或自己）停止减小衰减量，此时的声强（或声强级）为被测人在此频率的听觉阈值，其衰减分贝数用L1表示。

（4）同一个频率用渐减法测定：步骤基本同（3），只是将衰减旋钮先调在听得到声音处，然后再开始逐渐增大衰减量，直到刚好听不到声音时为止，与步骤（3）一样，对相应同一频率的声音，可得到相同的听觉阈值，其衰减分贝数用L2表示。

（5）令L=(L1+L2)/2（负值）——所测频率衰减分贝数的平均值，（相对声强）

（6）改变频率，重复（1）~（6）步骤，分别对64Hz、128Hz、256Hz······等9个不同的频率进行测量，这样就可以得到右耳或左耳9个点的听觉阈值，连起来便是听阈曲线。

5．了解痛阐的测量

本实验不做痛阈的测量。由于仪器已对输出到耳机的声功率进行了衰减，仪器不能输出达到测痛阈时的声强，（以保护实验学生耳朵不受到损伤）。痛阈测量方法可参考听阈测量，一般调到耳朵感到受不了就可以了（主要是掌握测量原理）。

【数据处理】

以频率的常用对数为横坐标（并分别注明测试点的频率值），声强级值为纵坐标，在计算纸上用上面所得数据定点，连起来便为听阈曲线。

3．了解听力诊断

对照正常曲线可以对被测者听力进行鉴定。

【附录】

临床听力测试简介：

临床听力检查是诊断和鉴别听力障碍的主要方法，同时也是耳鸣诊断中不可缺少的检查项目。听力检查方法包括主观测听法和客观测听法两大类：

1．主观测听法：又称行为测听法。主要是根据受试者对声音刺激的行为反应来评估听力。行为反应包括口述、举手、按指示灯电钮等，以及其它受试对象主观意识支配的一切行为活动与躯体活动。常用的检查方法有：音叉试验、纯音听阈测试（俗称电测听）及阈上功能检查等。

2．客观测听法：整个测试过程及测试结果不受被测者主观意识的影响。它不但可以测试传导性聋的病变性质，亦可判断感音神经性聋的病变部位，即确定病变是在中耳、耳蜗、听神经、脑干或听觉皮质中枢。客观测听法的优点是简便、快速、精确、重复性好，并且可应用于婴幼儿、精神病病人或其他不合作的病人，以及法医鉴定等。客观测听法包括声导抗测试法，电反应测听法和耳声发射等。

实验五-人耳听阈曲线的测定

实验五 人耳听阈曲线的测定 ( Determination of the Auditory Threshold Curve) 【实验目的】 （1） 掌握听觉实验仪的使用方法； （2） 测定人耳的听阈曲线。 【实验器材】 听觉实验仪、立体声耳机等。 【实验原理】 1。声强级、响度级和等响曲线（包含听阈曲线和痛阈曲线） 能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。其频率范围为20—20000赫兹。描述声波能量的大小常用声强和声强级两个物理量。声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，用符号I 来表示，其单位为W/m 2。而声强级是声强的对数标度，它是根据人耳对声音强弱变化的分辨能力来定义的，用符号L 来表示，其单位为分贝，L 与I 的关系为： L=lg )(lg 10)(0 0dB I I B I I ?= 式中规定I 0=10-12 W/m 2 （频率为1000赫兹） 人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。一般来说、它随着声强的增大而增加、但两者不是简单的线性关系，因为还与频率有关，不同频率的声波在人耳中引起相等的响度时、它们的声强（或声强级）并不相等。在医学物理学中用响度级这一物理量来描述人耳对声音强弱的主观感觉，其单位为叻 （Phon ），它是选取频率为1000赫兹的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级数值（注意：单位不相同！），然后将被测的某一频率声音与此基准声音比较，若该被测声音听起来与基准音的某一声强级一样响、则这基准音的响度级（数值上等于声强级）就是该声音的响度级。例如：频率为100HZ ，声强级为72dB 的声音，与1000Hz 、声强级为60dB 的基准声音等响，则频率为100Hz 声强为72dB 的声音，其响度级为60昉；1000Hz 、40dB 的声音，其响度为40昉。以频率的常用对数为横坐标，声强级为纵坐标，绘出不同频率的声音与1000Hz 的标准声音等响时的声强级与频率的关系曲线，得到的曲线称为等响曲线。图5-1表示正常人耳的等响曲线。 引起听觉的声音，不仅在频率上有一范围，而且在声强上也有一定范围。就是说，对于任意在声波范围内（20Hz~20000Hz ）的频率来说，声强还必须达到某一数值才能引起人耳听觉。能引起听觉的最小声强叫做听阈，对于不同频率的声波听阈不同，听阈与频率的关系曲线叫做听阈曲线。随着声强的增大，人耳感到声音的响度也提高了，当声强超过某一最大值时，声音在人耳中会引起痛觉，这个最大声强称为痛阈。对于不同频率的声波，痛阈也不同，痛阈与频率的关系曲线叫做痛阈曲线。由上图可知听阈曲线即为响度级为0昉的等响曲线，痛阈曲线则为响度级为120昉的等响曲线。 在临床上常用听力计测定病人对各种频率声音的听阈值，与正常人的听阈进行比较，借以诊断病人的听力是否正常。

人耳能听到的声音频率到底是多少

振动的物体能使邻近的空气分子振动，这些分子又引起它们邻近的空气分子振动，从而产生声音(Sound)，声音以声波的形式传递，这种传递过程叫声辐射(Sound Radiation)。由于分子振动产生的声波的方向与波传递的方向相同，所以是一种纵波(Iongitudinal wave)。声波仅存在于声源周围的媒质中，没有空气的空间里不可能有声波。声音不仅可在空气内传递，也可在水、土、金属等物体内传递。声音在空气中的传播速度为340m/s(15℃时)。 声波在单位时间内的振动次数称为频率(frequency)，单位赫(Hz)。人耳能够听到的声音的整个范围是20~20000Hz，一般把声音频率分为高频、中频和低频三个频带。听觉好的成年人能听到的声音频率常在30~16000Hz之间，老年人则常在50~10000Hz之间。 声波在传播过程中，空气层的密部和疏部向前移动，如图1–1。由于空气的固有弹性，上述那种疏密的压力变化将依次向四外传播，辐射出一系列有规则的波。声波的波长(wave length)就是这一段路程的长，恰好排列波的一个密部和一个疏部。波长与声源的振动频率和声音传播的速度有关。知道了声波的传播速度和频率，就可以算出波长：C=l·f(式中，C为声波的传播速度m/s；l为声波的波长m；f为声波的频率Hz，) 振动物体产生的声波，也就是空气里的压缩波，传到我们耳朵里就变成各种乐音、谐音或噪声。在声音世界里除基音外，大量存在的是复合音，而频率与基音频率成整数倍的所有分音称为谐音(harmonic tone)，频率比基音高的所有分音统称泛音(over tone)，泛音的频率不必与基音成整数倍关系。乐音内的各个音在频率上都有一定比例，例如，高8度的音的振动频率是基音的频率的2倍。如果同时发出两个或两个以上的音，人耳可以听到悦耳的谐音(和声)，也可能听到刺耳的噪声。当两个音的振动频率之比为较小的整数比时，如1:2、4:4，会得到悦耳的谐音，当频率比为较大的整数比时，如8:9、8:15，听到的将是令人生厌的噪声。乐器在发出基音的同时，总会伴随着一系列泛音的出现，由于不同乐器的泛音并不相同，所以它们发出的同一个音也不相同，就是这些泛音决定了一个乐器所发声音的音色。 频率相同的正弦波之间在时间上的相对位移，称为相位(phase)，用度表示。声波与其它波一样，它整个一周为360°的相位变化，同相声波互相加强，异相声波互相减弱，或倾向互相抵消。 声源的振幅越大，声音越响，声波的幅度能量按高于或低于正常大气压的压力变化量度，这个变化部分的压强就称声压(sound pressure)，以帕斯卡(Pa)计量。人耳听觉的声压范围很大，约2´10~2´10Pa。为了方便计算，在实用上通常都以对数方式的声压级(sound pressure level)表示。0dB是基准，它以人耳刚能听到的声压2´10Pa的1000Hz频率的声音为标准。 声压级变化3dB，声压增加倍，大多数人要在声压级增加6~10dB时，响度才有加倍感觉。人耳能分辨的最小响度变化是1dB。离声源距离每增大1倍，声压级降低6dB，两个声源并存，声压级增加3dB。 声波在传播过程中，遇到障碍物时，只要障碍物的尺寸大于或接近声波的波长，就会产生反射(reflection)而改变其传播方向。部分声波则能绕过障碍物的边缘传播，而声波在通过窄孔时，则将趋向均匀扩散（diffusion)，这就是声绕射(衍射，diffraction)。对频率越高的声音，声绕射越不易产生，其传播辐射的指向性越强。频率越低的声音，由于声绕射作用，障碍物

实验三 人耳听觉听阈的测量

实验三 人耳听觉听阈的测量 【实验目的】 (1)掌握听觉听阈的测量方法； (2)测定人耳的听阈曲线。 (3)了解人耳的痛阈曲线（必须在老师的辅导下完成）。 【实验原理】 1．声强级、响度级和等响曲线（包含听阈曲线和痛阈曲线）: 能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。其频率范围通常为 20—20000Hz 。描述声波能量的大小常用声强和声强级两个物理量。声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，用符号I 来表示，其单位为W/m 。而声强级是声强的对数标度，它是根据人耳对声音强弱变化的分辨能力来定义的，用符号L 来表示，其单位为分贝，L 与I 的关系为： ()()dB I I dB I I L 0 0lg 10lg ?== 式（1）中规定 Io = 10-12 W /cm ； 频率为 1000Hz 。 人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。一般来说、它随着声强的增大而增加、但两者不是简单的线性关系，因为还与频率有关，不同频率的声波在人耳中引起相等的响度时、它们的声强（或声强级）并不相等。在医学物理学中，用响度级这一物理量来描述人耳对声音强弱的主观感觉，其单位为昉（Phon ），它是选取频率为 1000Hz 的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级的数值（但是单位不相同），然后将被测的某一频率声音与此基准声音比较，若该被测声音听起来与基准音的某一声强级一样响、则这基准音的响度级就是该声音的响度级。例如：频率为 100Hz ，声强级为 72dB 的声音，与 1000Hz 、声强级为 60dB 的基准声音等响，则频率为 100Hz 声强为 72dB 的声音，其响度级为 60 昉；1000Hz 、40dB 的声音，其响度为 40 昉。 以频率的常用对数为横坐标，声强级为纵坐标，绘出不同频率的声音与 1000Hz 的标准声音等响时的声强级与频率的关系曲线，得到的曲线称为等响曲线。图3.1 表示正常人耳的等响曲线。

人耳的听觉特征

人耳得听觉特征 1、振动产生声波,声波传播至耳,耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢,形成声音得存在感觉。声音得传播过程(自然状态):当一个物体受外力作用时,产生一个往复得弹性振动,这样就产生了声波,经过介质(物体、空间或水)向四面八方传播。当人耳接受声波得振动,通过听觉神经传达给大脑。 2、声音得产生就是物理现象,人对声音得感觉就是生理、心理活动。 ①构成人耳听觉特性得要素 构成声音产生与存在得客观因素就是:振幅、频率、谐波 构成人耳对声音得听觉特性得要素就是:响度、音调、音色 ⑴响度:就是人耳对声音强弱得感觉程度。它首先决定于声音得振幅,其次就是频率。声学中把描述响度、振幅、频率之间得关系曲线叫等响度曲线。单位:分贝(dB) 与振幅得关系:a、声压级越高,人耳感觉声音响度越大b、人耳得声压范围就是:0——120 dB 与频率得关系:a、4—5KHz附近得声音最响,因外耳道与其产生共鸣b、低声压时,低频区得音响度大于高频音得响度c、常见声源得声压级dB λ窃窃私语:20——35 女高音:35——105 男λ高音:40——95 λ小提琴:40——100 交响乐:80 dB 小鼓:55——105 打雷:120λ dB λ教师讲话:50——60 飞机起飞(3m处):140 dB ⑵音调(音高):就是人耳对声音高低得感觉,其变化主要取决于声音频率得对数值,其次就是取决于声音得振幅。 频率越高,人耳感觉得音调随之升高,频率增加一倍,声学中称之增加一个“倍频程”,音乐

上叫“提高一个八度”。音调单位:美(mei)音调与频率得关系: a、人耳听觉得频率范围:20Hz——20KHz,其中700——3000Hz为最灵敏区 b、语言得频率范围范围就是100——10 KHz 音乐得频率范围就是50——15 KHz 音调与声压(振幅)得关系: a、1K——2 KHz 以上得高音区,声压增大感觉音调提升 b、500 Hz以下得声音,声压增大,感觉声音低沉,音调下降 ⑶音色(音品):指声音得音调与响度以外得音质差异。它与声音得频谱结构、包络与波形有关。发音体得泛音结构不同频率特性曲线、种类不同造成音色结构得不同。 声音得物理特性 声音得构成及关系 客观:振幅(大、小);频率(快、慢);谐波 主观:响度;音调(音高);音色(音品) 振幅:声波得振动幅度,它得大小影响人耳对声音强弱得感觉强度(即响度)单位:分贝(dB) 频率:声波每秒钟振动得次数。它直接影响人耳对声音高低(音调)得感觉。单位:赫兹(Hz) 谐波:指声波得波形。包括瞬间状态。它直接影响人们对声音音质差异(音色)得感觉。(如乐器不同,相同得“i”听觉则不相同。) 声音得传播 ⑴直达声:就是室内任一点直接接收到声源发出得声音。 它就是接收声音得主体,又叫主达声,不受空间界面影响,其声强基本上就是与听点到声源间距离得平方成反比衰减。 ⑵早期反射声:指延迟直达声50ms以内到达听声点得反射声,对声音起到增强作用;在大空间内,因反射距离远,易形成回声,产生空间感。

实验十一 人耳听觉听阈的测量

实验十一 人耳听觉听阈的测量 【实验目的】 1． 掌握听觉听阈的测量方法； 2． 测定人耳的听阈曲线。 3． 了解人耳的痛阈曲线。 【实验仪器】 FD-AM-B 人耳听觉听阈测量实验仪。由声频范围标准正弦波发生器、频率计、功放电路、数字声强指示表(dB 表)、全密封头戴耳机(监听级)等组成。 【实验原理】 1．声强级、响度级和等响曲线（包含听阈曲线和痛阈曲线）： 能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。其频率范围通常为20~20000Hz 。描述声波能量的大小常用声强和声强级两个物理量。声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，用符号I 来表示，其单位为W/m 2。而声强级是声强的对数标度，它是根据人耳对声音强弱变化的分辨能力来定义的，用符号L 来表示，其单位为分贝，L 与I 的关系为： )dB (lg 10)B (lg 0I I I I ==L 式中规定I 0=10-12W/m 2；频率为1000Hz 。 人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。一般来说它随着声强的增大而增加，但两者不是简单的线性关系，因为还与频率有关。不同频率的声波在人耳中引起相等的响度时，它们的声强（或声强级）并不相等。在医学物理学中，用响度级这一物理量来描述人耳对声音强弱的主观感觉，其单位为方(Phon)，它是选取频率为1000Hz 的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级数值（注意：单位不相同！），然后将被测的某一频率声音与此基准声音比较，若该被测声音听起来与基准音的某一声强级一样响，则这基准音的响度级（数值上等于声强级）就是该声音的响度级。例如：频率为100Hz 、声强级为72dB 的声音，与1000Hz 、声强级为60dB 的基准声音等响，则频率为100Hz 声强为72dB 的声音，其响度级为60方。1000Hz 、40dB 的声音，其响度为40方。以频率的常用对数为横坐标，声强级为纵坐标，绘出不同频率的声音与1000Hz 的标准声音等响时的声强级与频率的关系曲线，称为等响曲线。图1表示正常人耳的等响曲线。 引起听觉的声音，不仅在频率上有一范围，而且在声强上也有一定范围。对于任意在人耳听觉范围内的如20Hz 至20000Hz 的频率来说，声强还必须达到某一数值才能引起人耳听觉。能引起听觉的最小声强叫做听阈，对于不同频率的声波听阈不同，听阈与频率的关系曲线叫做听阈曲线。随着声强的增大，人耳感到声音的响度也提高了，当声强超过某一最大值时，声音在人耳中会引起痛觉，这个最大声强称为痛阈。对于不同频率的声波，痛阈也不同，痛阈与频率的关系曲线叫做痛阈曲线。由图1可知，听阈曲线即

音频不同频率对人耳的听觉的影响

音频不同频率对人耳的听觉的影响 16K～20KHz频率：这段频率范围实际上对于人耳的听觉器官来说，已经听不到了，因为人耳听觉的最高频率是15.1KHz。但是，人可以通过人体和头骨、颅骨将感受到的16～20KHz频率的声波传递给大脑的听觉脑区，因而感受到这个声波的存在。这段频率影响音色的韵味、色彩、感情味。如果音响系统的频率响应范围达不到这个频率范围，那么音色的韵味将会失落；而如果这段频率过强，则给人一种宇宙声的感觉，一种幻觉，一种神秘莫测的感觉，使人有一种不稳定的感觉。因为这些频率大多数是基音的不谐和音频率，所以会产生一种不安定的感受。这段频率在音色当中强度很小，但是很重要，是音色的表现力部分，也是常常被人们忽略的部分，甚至有些人根本感觉不到它的存在。 12K～16KHz频率：这是人耳可以听到的高频率声波，是音色最富于表现力的部分，是一些高音乐器和高音打击乐器的高频泛音频段，例如镲、铃、铃鼓、沙锤、铜刷、三角铁等打击乐器的高频泛音，可给人一种"金光四射"的感觉，强烈地表现了各种乐器的个性。如果这段频率成分不足，则音色将会会失掉色彩，失去个性；而如果这段频率成分过强，如激励器激励过强，音色会产生"毛刺"般尖噪、刺耳的高频噪声，对此频段应给予一定的适当的衰减。 10K～12KHz频率：这是高音木管乐器的高音铜管乐器的高频泛音频段，例如长笛、双簧管、小号、短笛等高音管乐器的金属声非常强烈。如果这段频率缺乏，则音色将会失去光泽，失去个性；如果这段频率过强，则会产生尖噪，刺耳的感觉。 8K～10KHz频率：这段频率s音非常明显，影响音色的清晰度和透明度。如果这频率成分缺少，音色则变得平平淡淡；如果这段频率成分过多，音色则变得尖锐。 6K～8KHz频率：这段频率影响音色的明亮度，这是人耳听觉敏感的频率，影响音色清晰度。如果这段频率成分缺少，则音色会变得暗淡；如果这段频率成分过强，则音色显得齿音严重。 5K～6KHz频率：这段频率最影响语音的清晰度、可懂度。如果这段频率成分不足，则音色显得含糊不清；如果此段频率成分过强，则音色变得锋利，易使人产生听觉上的疲劳感。 4K～5KHz频率：这段频率对乐器的表面响度有影响。如果这段频率成分幅度大了，乐器的响度就会提高；如果这段频率强度变小了，会使人听觉感到这种乐器与人耳的距离变远了；如果这段频率强度提高了，则会使人感觉乐器与人耳的距离变近了。 4KHz频率：这个频率的穿透力很强。人耳耳腔的谐振频率是1K～4KHz所以人耳对这个频率也是非常敏感的。如果空虚频率成分过少，听觉能力会变差，语音显得模糊不清了。如果这个频率成分过强了，则会产生咳声的感觉，例如当收音机接收电台频率不正时，播音员常发出的咳音声。 2K～3KHz频率：这段频率是影响声音明亮度最敏感的频段，如果这段频率成分丰富，则音色的明亮度会增强，如果这段频率幅度不足，则音色将会变得朦朦胧胧；而如果这段频率成分过强，音色就会显得呆板、发硬、不自然. 1K～2KHz频率：这段频率范围通透感明显，顺畅感强。如果这段频率缺乏，音色则松散且音色脱节；如果这段频率过强，音色则有跳跃感

实验三人耳听觉听阈的测量

实验三 人耳听觉听阈的测量 【实验目的】 (1)掌握听觉听阈的测量方法； (2)测定人耳的听阈曲线。 (3)了解人耳的痛阈曲线（必须在老师的辅导下完成）。 【实验原理】 1．声强级、响度级和等响曲线（包含听阈曲线和痛阈曲线）: 能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。其频率范围通常为 20—20000Hz 。描述声波能量的大小常用声强和声强级两个物理量。声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，用符号I 来表示，其单位为W/m 。而声强级是声强的对数标度，它是根据人耳对声音强弱变化的分辨能力来定义的，用符号L 来表示，其单位为分贝，L 与I 的关系为： ()()dB I I dB I I L 0 0lg 10lg ?== 式（1）中规定 Io 10-12 W / cm ； 频率为 1000Hz 。 人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。一般来说、它随着声强的增大而增加、但两者不是简单的线性关系，因为还与频率有关，不同频率的声波在人耳中引起相等的响度时、它们的声强（或声强级）并不相等。在医学物理学中，用响度级这一物理量来描述人耳对声音强弱的主观感觉，其单位为昉（Phon ），它是选取频率为 1000Hz 的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级的数值（但是单位不相同），然后将被测的某一频率声音与此基准声音比较，若该被测声音听起来与基准音的某一声强级一样响、则这基准音的响度级就是该声音的响度级。例如：频率为 100Hz ，声强级为 72dB 的声音，与 1000Hz 、声强级为 60dB 的基准声音等响，则频率为 100Hz 声强为 72dB 的声音，其响度级为 60 昉；1000Hz 、40dB 的声音，其响度为 40 昉。 以频率的常用对数为横坐标，声强级为纵坐标，绘出不同频率的声音与 1000Hz 的标准声音等响时的声强级与频率的关系曲线，得到的曲线称为等响曲线。图3.1 表示正常人耳的等响曲线。

实验五人耳听阈曲线的测定

实验五人耳听阈曲线的测定 ( Determination of the Auditory Threshold Curve) 【实验目的】 （1）掌握听觉实验仪的使用方法； （2）测定人耳的听阈曲线。 【实验器材】 听觉实验仪、立体声耳机等。 【实验原理】 1。声强级、响度级和等响曲线（包含听阈曲线和痛阈曲线） 能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。其频率范围为20—20000赫兹。描述声波能量的大小常用声强和声强级两个物理量。声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，用符2。而声强级是声强的对数标度，它是根据人耳对声音强弱变化的分辨能力来来表示，其单位为W/m号I定义的，用符号L来表示，其单位为分贝，L与I的关系为： II(B)?10?lg(dB) L=lg II00-122（频率为1000I=10 W/m赫兹）式中规定0人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。一般来说、它随着声强的增大而增加、但两者不是简单的线性关系，因为还与频率有关，不同频率的声波在人耳中引起相等的响度时、它们的声强（或声强级）并不相等。在医学物理学中用响度级这一物理量来描述人耳对声音强弱的主观感觉，其单位为叻（Phon），它是选取频率为1000赫兹的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级数值（注意：单位不相同！），然后将被测的某一频率声音与此基准声音比较，若该被测声音听起来与基准音的某一声强级一样响、则这基准音的响度级（数值上等于声强级）就是该声音的响度级。例如：频率为100HZ ，声强级为72dB的声音，与1000Hz、声强级为60dB的基准声音等响，则频率为100Hz声强为72dB的声音，其响度级为60昉；1000Hz、40dB的声音，其响度为40昉。以频率的常用对数为横坐标，声强级为纵坐标，绘出不同频率的声音与1000Hz的标准声音等响时的声强级与频率的关系曲线，得到的曲线称为等响曲线。图5-1表示正常人耳的等响曲线。 引起听觉的声音，不仅在频率上有一范围，而且在声强上也有一定范围。就是说，对于任意在声波范围内（20Hz~20000Hz）的频率来说，声强还必须达到某一数值才能引起人耳听觉。能引起听觉的最小声强叫做听阈，对于不同频率的声波听阈不同，听阈与频率的关系曲线叫做听阈曲线。随着声强的增大，人耳感到声音的响度也提高了，当声强超过某一最大值时，声音在人耳中会引起痛觉，这个最大声强称为痛阈。对于不同频率的声波，痛阈也不同，痛阈与频率的关系曲线叫做痛阈曲线。由上图可知听阈曲线即为响度级为0昉的等响曲线，痛阈曲线则为响度级为120昉的等响曲线。

医用物理实验报告参考答案

医学物理实验报告参考答案

参考答案】 实验1《长度测量》 预习报告参考答案： 一、基本知识填空 1、 不需要； 2、 0.02mm, 百分百之一（或者0.01mm ）; 0或者偶数（或者0、2、4、6、8）； 3、 0.01mm ，需要；千分之一（或者0.001）;0.004mm; 4、 1; 5、1; 6、零点读数； 二、判断正确与否，并说明原因。 （1）错误；因为50分游标测量结果的尾数应该为0或者偶数，所以该读数错误； （2）错误；因为50分游标尺的测量结果读数应该到百分之一毫米位，所以该读数应该记录为1.00mm; (3) 错误；按照50分游标尺的读数规则，该读数应该记录为5.120cm 或者51.20mm; (4) 正确；符合50分游标尺的记数规则。 实验报告填空及问答题标准答案： 【实验原理】 参考实验讲义 实验5《液体粘度的测定》 预习报告参考答案： 【实验原理】： 1、v r F ηπ6=； 2、粘滞系数； 3、 4、t rL g r m ?-=πρπη6)34(3 5、小球在无限宽广的均匀液体中下落 6、t R r rL g r m ?+- =)4.21(6)34(3πρπη 【实验内容与步骤】铅直； 2、距离L; 3、中心；4、时间；5、密度； 6、温度 【思考题】 答案1：不能。因为连续释放小球，会使得液体内部运动情况复杂，不再属于层流，导致小球受力情况发生改变。 2：根据沉降速度公式可知：g r T )(液球ρρη υ-=292减小小球直径，收尾速度会减小，减小小球密度，收尾速度也减小。 实验报告【思考题】标准答案： 1、、 量筒的上刻痕线是否可在液面位置?为什么？ 答案：不能。因为开始小球是加速运动，只有当小球所受的重力、浮力、粘滞力三力平衡后，小球做匀速运动时，才可以计时，所以不能从液面开始。 2、为什么小球要沿量筒中心轴线放入液体中？ 答案：因为圆形玻璃量筒的筒壁对小球运动产生严重影响，只能在轴线上运动，才能使筒壁横向的作用力合力为零。所以小刚球应由中心液面放入液体中。 3、用误差理论分析本实验产生误差（测量不确定度）的主要原因。怎样减小它的测量误差? 答案3：主要有小球半径测量误差、小球下落距离测量，和小球下落时间测量误差等。小球半径测量误差有两种原因：①是小球直径不均匀,因此应求平均半径；②是仪器误差。小球下落距离测量误差产生有两种原因：①用钢板米尺测 L 所带来的误差；②按秒表时，因小球刚好没有对齐标示线而产生的误差。小球下落时间测量产生误差的原因是：（1）操作人员使用秒表时反应的快慢；（2）秒表本身的一起误差分析结果可见，小球直径的误差对测量结果影响最大，所以小球不能太小，其次量筒应适当加长，以增加落球时间，从而减少时间测量的误差。

几种常用的听力测验法

几种常用的听力测验法 如何测试人耳听力是否正常和是否患有听觉系统疾病呢?听力测验法是诊断听觉系统疾病的一种方法。通过观察声音对人耳的刺激引起的反应，了解其听觉功能状态，进而对听觉系统疾病作出病因和定位诊断。常用的方法有以下几种。 1、表声法 听力正常者在比较安静的环境中能听到 1米距离秒表的声音，如能听到的距离缩短或完全听不到，则示有听觉损害。此法适用于群体体检时作听力是否正常的初步筛选。 2、言语测听法 言语听力可反映实用听力。常用的为耳语法，一般体检，包括招生、招工、兵役和司机年检等均采用此法。耳语发声是用呼气后的余气发日常用语，听力正常耳能听5米距离,在有听力障碍时则能听距离缩短。现代临床测听学上所谓的言语测听法系指根据特制的词表发出口声或用录声磁带放声与听力计相结合的测试法，语声的强弱可由听力计的听力级衰减器任意调节，从而测出受检耳的言语接受阈和言语识别率，反映出受检耳的听功能特点。还可以进一步将测试用词语应用电声技术使其发生畸变作为刺激声并观察受检者的感受能力以协助中枢疾病的诊断。 3、音叉试验 音叉由钢质或铝合金制成。略如“ Y”形。音叉试验分气导和骨导两种：气导试验是将击响的音叉放在受检耳的外耳道口，通过空气传声，并借助中耳的生理功能将声音放大;骨导试验是将击响的音叉以其柄端放在受检耳乳突部。各种音叉试验的原理是基于心理声学上的掩蔽效应，即当环境中有声音存在时，则人耳对特定声音的感受能力将有所降低，亦即对该特定声音的听阈值将提高，因此正常耳由于环境噪声的掩蔽骨导听力反而不及有传音障碍的聋耳。这在判定耳聋性质──传导性抑或感觉神经性有重要价值。常用的音叉试验有下列数种。 ①林纳氏试验。即同一耳的气、骨导对比试验。如气导>骨导，为林纳试验阳性(R+);反之，如骨导>气导，为林纳试验阴性(R-)。正常耳和感觉神经性聋耳为阳性，传导性聋为阴性。 ②韦伯氏试验。即骨导偏向试验。将击响的音叉柄端置于受检者头顶或前额部正中,在感觉神经性聋时,则骨导偏向听力较好的一耳;如为传导性聋，则偏向患侧。如两耳听力正常，或两耳听力损害性质相同，程度相等，则无偏向。 ③施瓦巴赫试验。即受检耳与正常耳的骨导对比试验。如受检耳听到的骨导音时间比正常耳为短，示有感觉神经性聋;如听到的时间比正常耳为长，示受检耳为传导性聋。 ④宾氏试验。即堵耳试验。先试受检耳气导，在听不到时立即用手指堵塞其外耳道口，造成人为的传音障碍，若此时声音再现，示该耳听力正常或只是轻度感觉神经性聋;若该耳本来即有传导性聋，则堵耳将对之不发生影响。 ⑤盖莱试验。此法是试验受检耳的镫骨能否活动。将击响的音叉放在受检耳的乳突部，并用咽鼓管吹张球或鼓气耳镜向耳道内加压，如镫骨可活动，加压时可使镫骨运动受限，骨导音将变弱;压力恢复常态，声音又复原，是为盖莱试验阳性(Gelle+)。若镫骨本来即已固定，则加压对之将无影响，是为阴性(Gelle-)。 4、听力计测验法 听力计有多种，各种测听法也因所用听力计的品种不同而采用相应的命名。 纯音测听。国际上评价听力即评定耳聋程度的通用方法。所用听力计通常为诊断用纯音听力计，可通过气导耳机和骨导器输出 9～11个倍频程和半倍频程纯音信号，其声级可用衰减器上下调节。现代听力计是以正常青年人的气导平均听阈声压级分贝定为0分贝,即所谓听力计气导0级或测听0级;骨导器输出的则为力分贝值或加速度分贝值。故用听力计测出的听阈，即与正常耳相比损失的听力，其计量为听力级分贝。按一定的操作规程测出两耳的气导听阈及骨导听阈，在专用听力表上绘制出听力图，则耳聋性质和听力损失程度一目了然。根据听力图形和两耳听力是否对称还可推断某些耳聋的致聋病因。应用纯音听力计的固有或附加装置可加作一些特殊试验，如双耳交替响度平衡试验、短增量敏感指数试验、音衰变试验等，可借以推断听觉系统的神经损害是在耳蜗或蜗后。 ②筛选听力计测听法。筛选听力计一般用单耳机;测试音只有 500、1000、2000和4000Hz等四个音频;听

人耳的听觉特征

人耳的听觉特征 1、振动产生声波，声波传播至耳，耳膜受到声压变化刺激听觉神经听觉神经传入大脑中枢，形成声音的存在感觉。声音的传播过程（自然状态）：当一个物体受外力作用时，产生一个往复的弹性振动，这样就产生了声波，经过介质（物体、空间或水）向四面八方传播。当人耳接受声波的振动，通过听觉神经传达给大脑。 2、声音的产生是物理现象，人对声音的感觉是生理、心理活动。 ①构成人耳听觉特性的要素 构成声音产生与存在的客观因素是：振幅、频率、谐波 构成人耳对声音的听觉特性的要素是：响度、音调、音色 ⑴响度：是人耳对声音强弱的感觉程度。它首先决定于声音的振幅，其次是频率。声学中把描述响度、振幅、频率之间的关系曲线叫等响度曲线。单位：分贝（dB） 与振幅的关系：a、声压级越高，人耳感觉声音响度越大b、人耳的声压范围是：0——120 dB 与频率的关系：a、4—5KHz附近的声音最响，因外耳道与其产生共鸣b、低声压时，低频区的音响度大于高频音的响度c、常见声源的声压级dB λ窃窃私语：20——35 女高音：35——105 男λ高音：40——95 λ小提琴：40——100 交响乐：80 dB 小鼓：55——105 打雷：120λ dB λ教师讲话：50——60 飞机起飞（3m处）：140 dB ⑵音调（音高）：是人耳对声音高低的感觉，其变化主要取决于声音频率的对数值，其次是取决于声音的振幅。

频率越高，人耳感觉的音调随之升高，频率增加一倍，声学中称之增加一个“倍频程”，音乐上叫“提高一个八度”。音调单位：美（mei）音调与频率的关系： a、人耳听觉的频率范围：20Hz——20KHz，其中700——3000Hz为最灵敏区 b、语言的频率范围范围是100——10 KHz 音乐的频率范围是50——15 KHz 音调与声压（振幅）的关系： a、1K——2 KHz 以上的高音区，声压增大感觉音调提升 b、500 Hz以下的声音，声压增大，感觉声音低沉，音调下降 ⑶音色（音品）：指声音的音调和响度以外的音质差异。它与声音的频谱结构、包络和波形有关。发音体的泛音结构不同频率特性曲线、种类不同造成音色结构的不同。 声音的物理特性 声音的构成及关系 客观：振幅（大、小）；频率（快、慢）；谐波 主观：响度；音调（音高）；音色（音品） 振幅：声波的振动幅度，它的大小影响人耳对声音强弱的感觉强度（即响度）单位：分贝（dB） 频率：声波每秒钟振动的次数。它直接影响人耳对声音高低（音调）的感觉。单位：赫兹（Hz）谐波：指声波的波形。包括瞬间状态。它直接影响人们对声音音质差异（音色）的感觉。（如乐器不同，相同的“i”听觉则不相同。） 声音的传播 ⑴直达声：是室内任一点直接接收到声源发出的声音。 它是接收声音的主体，又叫主达声，不受空间界面影响，其声强基本上是与听点到声源间距离的平方成反比衰减。

人耳听觉系统

声压、声压级： 020log(/)L p p dB = 其中p 为声波的声压，而p0为标准声压=20μPa 。L 为声压级。 除了声压和声压级外，还有声强I ，L 和I 之间的关系为： 0010log(/)20log(/)L I I dB P P == 其中I0=10-12W/m 2。 扬声器、耳机的声学表示 在心理声学试验中，一般利用扬声器和耳机将电振动转换为声波信号。这两种转换器的频率响应和非线性畸变都非常重要。图示为某三种扬声器综合体的频率响应：其中中、低频为电动扬声器，高频为压电式扬声器。这三种扬声器的组合体在消声室中测量其频率响应时，其频响为平坦的(L1)，35Hz ～16kHz 间的波动为±2dB 。 L2/L3分别为2次畸变和3次畸变信号的频谱响应(并且L2、L3曲线向上平移了20dB ，即实际曲线的纵坐标要-20dB)。对于心理声学应用而言，畸变信号要小于或等于0.1%才能保证听音效果，即畸变信号相对于平坦信号之间的幅度差为60dB 。由于图1.3中L1的平均值为85dB ，因此L2、L3应该不能超过25dB(向上平移后应<45dB)。因此该扬声器频响是不能满足0.1%的要求的。当频率>150Hz 时，畸变信号大概为0.3%(比L1小50dB ，即85-50+20==55dB 左右)。 如果声信号不是在消声室环境下通过扬声器进行传播，则房间的频率特性也要加载到扬声器频率特性上。图1.4中虚线为消声室环境下扬声器的频响，实线为相同扬声器在普通房间的频响。

可见房间明显改变了扬声器的频响。 如果声音是通过耳机进行重放的，则上述问题可差不多被克服。心理声学表明在感兴趣的频谱范围内，耳机的非线性畸变很小(小于1%-60dB)。由于心理声学实验中测量的耳机频响呈现一种带通特性，因此需要均衡器。耳机和均衡器的频响近似于自由声场的频响，比较平台(±2dB)。值得注意的是，如果使用的耳机没有加入均衡器，则耳机类似于一带通滤波器，改变了声信号的频谱，即影响了声信号的音调和响度。 2 Hearing Areas 3 Information processing in the auditory system 听觉系统的信息处理分为两部分：外周系统(Peripheral system)的预处理，神经系统(Neural system)的信息处理 外围系统的预处理是非线性的，并且处理后的声振动传给感知细胞，感知细胞中的神经终端将机械/电激励信号转换为感知电压信号，这里，听觉系统的第二部分利用神经处理过程从将声信号激励引起听觉感知。这里我们假设外围系统的结束为第一个神经键。 头和外耳 声场一般认为是自由、渐变、平坦的。任何大的物体，如听者的头，都会造成声场的畸变。

人耳听觉听阀的测量

人耳听觉听阈的测量 人耳的听力阈值反映人耳听觉的生理状况，对人耳听阈测量需要固定可闻的声波频率。对于声强相同的声音，音频不同，则人耳对其感受的频率也是不同的。本实验通过完成人耳听阈曲线的测量来使实验者更好掌握声强、声强级、响度级和听阈曲线等物理概念。 一．实验原理 （1）声强级 声波是频率范围在20-20000Hz，描述其能量大小常用声强和声强级两个概念。声强是单位时间内通过垂直声波传播方向的单位面积上的能量，用符号I表示，单位是W/m2。而 ，单位为B，其中I0=10-12W/m2，是声学中规声强级则是其声强的对数标度，有：L=log I I0 定的基准声强。但是常用的是dB，有1B=10dB。 （2）响度级和等响曲线 人耳对声音的主观感受称为响度。它随声强的怎大而怎大，但二者之间并不是简单的线性关系，因为频率也会对响度有所影响。在医学物理中，用响度级来描述人耳声音强弱的主观感受，其单位为Phon，以1000Hz的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级的数值。 能引起听觉的最小声强叫做听阈，对于不同频率的声音的听阈也是不同的。听阈与频率的关系曲线叫做听阈曲线。 二．实验装置及材料 听觉实验仪由专用的型号发生器音频放大器和全频带耳机组成。 三．实验内容 （1）必做内容：测量实验者的听阈曲线 1.接通电源，预热五分钟 2.插入耳机并带上耳机，把仪器各选择开关调到选定位置。 3.将信号发生器信号频率调节到1000Hz，调节衰减旋钮，使得听到的声音刚好为1000Hz。 调节校准旋钮，使得声强指示为0dB。 4.选定一个频率，先用渐增法：将衰减旋钮调制听不到声音，然后开始逐渐减小衰减量。 当被试者刚听到声音时，停止减小衰减。此时的声强就是被试者在此频率的听阈值L1。 5.之后再对同一频率用渐减法，可以测到L2。 6.记录两种方法得到的听阈值的平均：L?=L1+L2 。 2 7.改变频率，分别对128kHz到12kHz的九个频率进行测量。 （2）选做内容:骨传导听力图测量 1.将骨传导耳机戴在头上，听头置于耳朵后面，信号插头插入主机的相应插孔。 2.分别测出规定频率的骨传导听阈值 3.作骨传导听力图，并与气导图进行比较。 四．实验内容

第一章：声波的传播特性及人耳的听觉

第一章声波的传播特性及听觉特性 第一节声波的传播特性 声波是由物体振动产生的，当振动在一定的频率和强度范围内时，人耳就可听到。振动发声的物体称为声源，有声波传播的空间称为声场。当声源在空气中发声时，媒质质点在平衡位置附近作往复振动，媒质中振动着的质点的位移会作用到相邻质点，使后者也产生振动，于是，振动形成波动，在空间传播开来，在声源周围形成疏密交替的空气压力波，称为声波。声波在150C时，大约以340m/s的速度由声源向外传播。气体中的声波属于纵波，即波的前进方向与媒质质点的振动方向在一条直线上。 在传播过程中不受反射而向前行进的声波，称为行波。在某一时刻，空间行波相位相同各点的轨迹曲面称为波阵面，也称为波前。波阵面为平面的声波称为平面声波。 尺寸比波长小的声源所发出的声波是以球面扩展的，波阵面为球面，称为球面声波。这种声源称为点声源。现实中的声源，即使具有一定尺寸，但在距离与声源尺寸相比充分远时，也可将它看作点声源，在这样的距离处得到球面声波。当距离远到一定程度时，波阵面即与平面声波的波阵面相接近，可看作平面声波。 声能从声源沿波阵面的法线方向传播的路径称为声线，在各向同性的媒质中，声线是代表声波的传播方向。例如球面声波的声线就是球面的半径线。 声波的瞬时状态可用声压、媒质质点振速和媒质密度中的任何一个来描述。 （1）声压：有声波存在时，在静态大气压强上叠加的变化分量称为声压。 （2）质点振速：有声波存在时，媒质质点的振动速度。单位为m/s。 （3）媒质密度：单位体积内的媒质质量称为媒质密度。有声波存在时，媒质密度要产生稠密稀疏的变化。单位为kg/m3。 一、声波的反射 声波在前进过程中如果遇到尺寸甚大于声波波长的坚硬界面，会产生反射。声波从界面反射的角度与声波入射到界面的角度相等，即反射角等于入射角。反射的声波如同从界面后面与声源相对应位置处发射出来的一样，即如同在该位置处有一声源，称为虚声源，也称为镜像声源，它与界面的距离等于声源与界面的距离，如图1-1所示。 图1-1 声波的反射 当声源在一个凹界面前，声波会产生聚焦，如图1-2所示。对于播音室来说，为了声音良好扩散，应避免凹界面。

人耳辨向能力分析(I)

人耳的辨向能力分析 棕北中学张心怡 摘要本文分析了人耳辨向的几种解释，以及这些解释的不足，提出了人耳具有方向追踪能力的假设及实现原理，合理地解释了人耳的辨向能力。 1．引言 人耳是我们的重要器官，它能够让我们领略自然界的不同声音，感受这丰富多彩的有声世界。借助双耳，我们可以分辨语音，进行语言交流；可以根据发声体发出的声音，辨别发声体的远近、方向，甚至发声体的大小、材质等特征。关于人耳对声音的接收、辨识处理的机理，人类进行了不懈的探索，同时也创造出很多仪器或装置（如录音机，助听器等），部分替代或弥补人耳的功能，但是人耳对声音的接收、转换、处理过程及机理仍然有很多未解之谜，等待我们去破解。 2．人耳辨向机理 人耳没有眼睛那样的转动能力，但人耳对声源具有方向分辨能力，我们不但可以分辨声音来自空间哪个方向，我们还可以“竖起耳朵”专注倾听某个方向的声音。那么，人耳是如何实现这样的能力的呢？ 2．1 双耳效应 英国物理学家瑞利于1896年通过实验发现人的两只耳朵对同一声源的直达声具有时间差（0.44-0.5微秒）、声强差及相位差，而人耳的听觉灵敏度可根据这些微小的差别准确判断声音的方向、确定声源的位置，但依据时间差，只能局限于确定声源到我们的直线距离，不能解决三维空间声源的定位。 如图1，同一声源，如果在以双耳连线为轴线的同一圆周上移动，在上下前后位置处，声源在双耳形成的时间差、声强差等是一样的，仅仅根据时间差、声强差，我们只能确定声源到我们的直线距离，无法分辨声音来自上、下、前或后，但事实上我们是能够分辨的。

图1 2.2 耳廓效应 人的耳廓对声波的反射以及对空间声源的定向有重要的定向作用。借此效应，可判定声源的三维位置。 虽然耳廓对上下左右不同方向声音的收集效果不一样，但即使我们能够根据两耳间细微的声强差异，再配合时间差，区分声源的三维空间位置，但无法解释我们的主动指向某一方向，有方向选择性的倾听的能力。 2.3 人耳的频率滤波效应 人耳的声音定位机制与声音频率有关，对20-200赫的低音靠相位差定位，对300-4000赫的中音靠声强差定位，对高音则靠时间差定位。据此原理可分析出重放声音中的语言、乐音的差别，经不同的处理而增加环绕感。 相位差、时间差实际上等效为，声强差类似于前述耳廓效应，仍然无法解释主动指向倾听能力。 2.4头部相关传输函数 人的听觉系统对不同方位的声音产生不同的频谱，而这一频谱特性可由头部相关传输函数HRT（HeadRelated Transfer Function）来描述。 严格地讲，人的听觉系统对不同方位的声音的确会产生不同的频谱，人脑对同一声源在不同方向频谱是否能够有效区别，难于验证，但如果基于频谱差异辨别方向，那是在双耳接收到信号

人耳对不同频率声音的感受

人耳对不同频率声音的感受 听觉是个体对声音物理特征的反应，也是人们接受外界信息的主要的通道。通过听觉，人们可以获得由声音所传递的各式各样信息。当然，声音也给人们带来烦恼，例如噪音。至于噪音能引起多大的烦恼，既取决于声音的性质，也取决于听者的主观态度。 同时，人能感受的声音频率有一定的范围。大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。我们把高于20000Hz的声音叫做超声波，因为它们已超过人类听觉的上限；把低于20Hz的声音叫做次声波，因为它们已低于人类听觉的下限。动物的听觉范围通常和人不同。一些动物对高频声波反应灵敏，有些动物对低频声波有很好的反应。 那么，声音每一段的频率都有什么特点？我们对其的感觉又有什么不同呢？下面，笔者就为大家详细介绍各频率对人耳刺激的区别。 ▌16K～20KHz频率 这段频率范围实际上对于人耳的听觉器官来说，已经听不到了，因为人耳听觉的最高频率是15.1KHz。但是，人可以通过人体和头骨、颅骨将感受到的16～20KHz频率的声波传递给大脑的听觉脑区，因而感受到这个声波的存在。 这段频率影响音色的韵味、色彩、感情味。如果音响系统的频率响应范围达不到这个频率范围，那么音色的韵味将会失落；而如果这段频率过强，则给人一种宇

宙声的感觉，一种幻觉，一种神秘莫测的感觉，使人有一种不稳定的感觉。因为这些频率大多数是基音的不谐和音频率，所以会产生一种不安定的感受。这段频率在音色当中强度很小，但是很重要，是音色的表现力部分，也是常常被人们忽略的部分，甚至有些人根本感觉不到它的存在。 ▌12K～16KHz频率 这是人耳可以听到的高频率声波，是音色最富于表现力的部分，是一些高音乐器和高音打击乐器的高频泛音频段，例如镲、铃、铃鼓、沙锤、铜刷、三角铁等打击乐器的高频泛音，可给人一种“金光四射”的感觉，强烈地表现了各种乐器的个性。如果这段频率成分不足，则音色将会会失掉色彩，失去个性；而如果这段频率成分过强，如激励器激励过强，音色会产生“毛刺”般尖噪、刺耳的高频噪声，对此频段应给予一定的适当的衰减。 ▌10K～12KHz频率 这是高音木管乐器和高音铜管乐器的高频泛音频段，例如长笛、双簧管、小号、短笛等高音管乐器的金属声非常强烈。如果这段频率缺乏，则音色将会失去光泽，失去个性；如果这段频率过强，则会产生尖噪，刺耳的感觉。 ▌8K～10KHz频率 这段频率s音非常明显，影响音色的清晰度和透明度。如果这频率成分缺少，音色则变得平平淡淡；如果这段频率成分过多，音色则变得尖锐。