Основы инженерной психологии

В системах управления значительная часть инфор­мации поступает к человеку в форме звуковых сигна­лов. Отражающие эти сигналы ощущения вызываются действием звуковой энергии на слуховой анализатор. Он состоит из уха, слухового нерва и сложной систе­мы нервных связей и центров мозга. В аппарат, обо­значаемый термином «ухо», входят: наружное (звуко­улавливающий аппарат), среднее (звукопередающий аппарат) и внутреннее (звуковоспринимающий аппа­рат) ухо. Ухо воспринимает определенные частоты звуков благодаря функциональной способности волокон его мембраны к резонансу. Физиологическое значение наружного и среднего уха заключается в проведении и усилении звуков. Слуховой анализатор человека улав­ливает форму волны, частотный спектр чистых тонов и шумов, осуществляет анализ и синтез в определенных пределах частотных компонент звуковых раздражении, обнаруживает и опознает звуки в большом диапазоне интенсивностей и частот. Слуховой анализатор позво­ляет дифференцировать звуковые раздражения и оп­ределять направление звука, а также удаленность его источника. Источником звуковых волн может быть любой процесс, вызывающий местное изменение дав­ления или механические напряжения в среде. Слухо­вой аппарат человека воспринимает как слышимый звук колебания с частотой 16 Гц — 20 кГц; ухо наибо­лее чувствительно к колебаниям в области средних частот — от 1000 до 4000Гц. Звуки частот ниже 16 Гц называются инфразвуками, а выше 20кГц — ультразву­ками. Инфразвуки и ультразвуки также могут оказы­вать воздействие на организм, но оно не сопровожда­ется слуховым ощущением.

Физически звук характеризуется амплитудой (ин­тенсивностью), частотой и формой звуковой волны. Интенсивностью звукового сигнала принято считать силу звука в Вт/м2. Так как сила звука пропорциональ­на квадрату звукового давления, то в практике пси­хофизиологической акустики чаще всего используется непосредственно звуковое давление, выраженное в децибелах от исходного уровня, равного 2x10—5 Па. Сила звука в децибелах определяется выражением

где J — сила звука данного сигнала; J0 — исходный уровень силы звука эталонного сигнала.

Так как, то

где а — коэффициент пропорциональности; Рзв — зву­ковое давление;— исходный уровень давления.

Давление 210 —5 Па при частоте 2000 Гц соот­ветствует силе звука, равной 10 ~12 Вт/м2, и считается абсолютным порогом звукового анализатора.

В реальных условиях деятельности человеку прихо­дится воспринимать звуковые сигналы на том или ином фоне. При этом фон может маскировать полезный сигнал, что, естественно, затрудняет его обнаружение. При разработке и конструировании акустических ин­дикаторов задача борьбы с эффектом маскировки и поисков оптимального отношения интенсивности полезного сигнала к интенсивности шума (фона) являет­ся одной из важнейших.