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KAD 2007.03.26 Schall und Gehör kHz. 2 Schall – mechanische Welle : periodische Auslenkungen von Materieteilchen breiten sich räumlich in einem (elastsichen)

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Präsentation zum Thema: "KAD 2007.03.26 Schall und Gehör kHz. 2 Schall – mechanische Welle : periodische Auslenkungen von Materieteilchen breiten sich räumlich in einem (elastsichen)"—  Präsentation transkript:

1 KAD Schall und Gehör kHz

2 2 Schall – mechanische Welle : periodische Auslenkungen von Materieteilchen breiten sich räumlich in einem (elastsichen) Medium aus – longitudinale Welle – transversale Welle (nur in Festkörper) u(x,t): Auslenkung der Materieteilchen, Dichte-/Druckänderung, (Schall)Druck

3 3 Intensität = Leistungsdichte = Energiestromdichte Zusammenhang zwischen der Intensität und dem Schalldruck Kompressibilität: relative Volumenveränderung/Druck Physikalische Zusammenhänge Schallgeschwindigkeit determiniert durch die Dichte und Kompressibilität des Mediums

4 4 Absorption und Reflexion von Schallwellen Absorptionsgesetz: I = I 0 e – x,, = (Z, f) vgl.: Lichtabsorption, Ultraschallabsorption Reflexion: Snellius-Descartes Gesetz vgl.: Lichtabsorption, Ultraschallabsorption Reflexionsvermögen: Echoortung von Fledermäusen

5 5

6 6 Charakteristiken des Reizes und der Empfindung

7 7 Frequenz und Intensität System

8 k5k10k20k50k100k5001k f (Hz) Fledermaus Delphin Mensch Thunfisch Grille Hund 10 Elefant Katze Einteilung nach der Frequenz

9 9 Einteilung nach der Intensität n: (Schall)intensitäts-Pegel

10 10 Weber-Fechner Gesetz: Psychophysikalische Gesetze Wie hängt die Lautstärke (Empfindungsstärke) von der Intensität (Reizstärke) ab? Stevens Gesetz: L: Lautstärke, Einheit: phon L*: Lautheit, Einheit: sone

11 11 Kurven gleicher Lautstärke des menschlichen Ohres

12 12 Phon und Sone

13 13 Audiometrie – Audiogram subjektive Schwellenaudiometrie: die Messung der bei einer gegebenen Frequenz kleinsten Intensität, die zur Auslösung der Tonempfindung nötig ist. Hörschwelle: die Darstellung dieser Kurve Hörschwellenkurve: 0 phon objektive Audiometrie: mit Hilfe von EEG-Signal Audiogram: die Bestimmung der Abweichung der Hörschwellenkurve der Versuchsperson von der normalen Hörschwellenkurve

14 14 Stimmgebung mit einfachen Systemen Saite-EigenschwingungenHohlresonator

15 15 die Zeitfunktiondas Spektrum Einfaches Musikinstrument

16 16 Stimmgebung mit den Stimmbändern Stimmritze,die von zwei Membranen, den Stimmbändern begrenzt ist bei normaler Atmung ist die Stimmritze weit geöffnet bei Stimmgebung rücken die Stimmbänder zusammen, die Atemmuskulatur bewirkt eine Erhöhung des Luftdruckes > leichte Erweiterung der Stimmritze > Druckabfall > Verengerung der Stimmritze... usw.

17 17 TrommelfellBasilarmembranHaarzelleHörnerv mechanische Umwandlung mechano- elektrische Umwandlung mechanische Energieelektrische Energie Reizenergie Rezeptor- potential Aktions- potential elektrische - elektrische Umwandlung Signalumwandlungen bei Gehör

18 18 Das Ohr InnenohrAussenohrMittelohr Resonator- funktion ImpedanzanpassungSchall- empfindung

19 19 Das menschliche Ohr

20 20 Medium Luft Wasser Gehör- knöchelchen ovales Fenster Trommelfell F Trommel A Trommel = p Luft p Wasser Druckvergrösserung: (Hebel + Flächenverkleinerung) p Wasser /p Luft = 22,3 Funktion von Gehörknöchelchen

21 21 Mittelohr als Impedanzanpasser wegen der grossen Impedanzdifferenz von Luft und Wasser die Intensität in Wasser wäre 0,0011-mal kleiner als die Intensität in Luft wegen der Druckvergrösserung 13,7% der Intensität geht durch Impedanzanpassung (0,137 / 0,0011 = 125)

22 22 Das Corti Organ

23 23 Bewegung der laufenden Wellen auf der basilaren Membran Basilarmembrane ovalisches Fenster apikales Ende Hüllkurve der laufenden Welle Ausbreitungsrichtung t i > t i+1

24 24 Ablenkung (a) (b) elhajlás Modell: Basilarmembrane in der Ruhe Basilarmembrane bewegt sich

25 25 regenerativer Verstärker : Mitkopplung (grosse Verstärkung in einem engen Frequenzbereich) Modell heutzutage: Frequenzanalyse + aktiver nichtlinearer Filtereffekt

26 26 Haarzellen, als Mechanotranszduzern Auslenkung der Cilien Öffnung der Ionenkanale AP Impulse in die Richtung des Gehirns

27 27 Gehörverlust normale Bedingungen Bestrahlung (120 dB, 24 h) Haarzellen von Meer- schweinchen

28 28 Schallquelle Richtungsbestimmung (zweiohriges Richtungshören) Mittellinie Bestimmung der zeitlichen Verzögerung ( t) des Empfangs ein und derselben Schallwellenkomponente zwischen beiden Ohren d d: Abstand der Ohren


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