人機工程學-聽覺

1、人機工程學人機工程學Man-Machine EngineeringMan-Machine Engineering 綜述綜述 聽覺機能及其特征聽覺機能及其特征 聽覺是人類獲得外界信息的重要途徑之一，僅次于視覺而居第二位。 聽覺在許多方面不同于視覺。聽覺是以在時間上連續(xù)為特征的它超于一種慢速的信息傳遞，沒有視覺的產(chǎn)生那么直接。視覺往往受到環(huán)境的空間和亮度的限制，而聽覺則仍可發(fā)揮作用。在人際間的社會交往中，聽覺是主要的溝通渠道。 綜述綜述 外耳外耳 包括耳廓和外耳道，有保護耳孔，集聲和傳聲的作用。中耳中耳 包括鼓膜和鼓室，鼓室中有三塊聽小骨，它們由關節(jié)連接成一個杠桿聯(lián)動系統(tǒng)一聽骨鏈。另外還有一條通向

2、候部的耳咽管，其主要功能是維持中耳內部和外界氣壓的平衡及保持正常聽力。鼓膜和聽骨鏈是主要的傳音裝置。內耳內耳 包括耳蝸、前庭和半規(guī)管。耳蝸是聽覺感受器的所在部位，內充滿淋巴液，耳蝸內的基底膜上的科蒂氏器含有感受聲波刺激的毛細胞，是聽覺感受器。聽覺過程正常情況下，一般認為有以下三個階段： 1、將空氣中的聲波轉變?yōu)闄C械振動，耳廓將收集到的外界聲波，經(jīng)外耳道傳至鼓膜，引起鼓膜與聲波發(fā)生同步振動。 2、將機械振動轉變?yōu)橐后w波動，鼓膜的振動將推動中耳內起杠桿傳動作用的聽骨鏈，經(jīng)放大后通過卵圓窗進入內耳，引起耳蝸內淋巴液的波動。 3、將耳蝸內淋巴液的波動轉變?yōu)樯窠?jīng)沖動。這些波動引起基底膜的振動，從而使科蒂

3、氏器官內所含的毛細胞受到刺激而發(fā)動神經(jīng)沖動。沖動經(jīng)耳蝸聽神經(jīng)最后傳至聽覺中樞，產(chǎn)生聽覺。聽覺的物理特性 具有正常聽力的青少年能夠覺察到的頻率范圍大約是1620000Hz。一般人的最佳聽聞頻率范圍是2020000Hz。對于1000Hz4000Hz頻率的聲波，人的感受性最高。 人耳對聲音頻率的感覺很靈敏，對于5004000Hz的聲波，頻率相差3%就能分辨出來。 人耳能分辨高低不同的音調，當不同的聲波傳到基底膜時，會產(chǎn)生不同的共振，低音可使基底膜上的長纖維產(chǎn)生共振，高音可使短纖維產(chǎn)生共振。不同纖維上的聽覺細胞產(chǎn)生的興奮，沿不同神經(jīng)纖維送到大腦皮質的不同部位，因而產(chǎn)生高低不同的音調感覺。 聲音參數(shù)綜述

4、綜述頻率（音高）振動次數(shù)或每秒完成的周期數(shù)（周期越小，頻率或音高越大）衡量單位 赫茲（Hz）聲壓級（響度）聲波的強度，振幅，或者壓力的移動。最初以為貝爾進行衡量?，F(xiàn)在將貝爾劃分成10個管理單位，即分貝（dB）持續(xù)時間聲音呈現(xiàn)的時間量或者是一個聽者聽到聲音的時間量。節(jié)拍/韻律聲音隨時間推移的分布情況（短促的，持續(xù)平穩(wěn)的，間歇性的，變化的等）。音色復雜的聲音由很多頻率（演講，噪音，音樂等）構成。頻率強度關系產(chǎn)生獨特的聲音特性或品質。 聽覺和噪音聽覺和噪音 噪音能引起暫時的或永久性的聽力損傷。內耳中毛細胞尤其易損。當我們還是胎兒時，這些細胞就開始工作了。出生后，耳朵就不再制造新的毛細胞了。因此，毛細

5、胞一旦損壞就不能再生。僅僅一次暴露在極大的噪音下或者長期接觸各種不安全的有害噪音就能破壞并永久性的殺死毛細胞。沒有人能馬上注意到聽力的損傷，因為耳朵通常不會出現(xiàn)疼痛或流血癥狀。 記?。?不可持續(xù)在高噪音環(huán)境鍛煉你的耳朵。 不可對長時間的高噪音環(huán)境不理會。 如果有人一直“習慣于”聽大的聲音，那么說明他們可能已經(jīng)罹患某些永久性的聽力損傷。綜述綜述暫時性聽力障礙 注意這些行為： 一直在拉耳朵 很大聲或者很小聲地說話 發(fā)燒，耳引流液，平衡問題 或者兒童表現(xiàn)出反常的煩躁易怒，易 疲勞，或者注意力不集中有害的噪音水平 很多人認為聽力損傷只會發(fā)生在當人們聽到巨大的突然爆發(fā)的噪音下（比如，放鞭炮）。但實際上更

6、經(jīng)常的聽力受損是由于長時間接觸有害噪音所致。日常上學期間的噪音（例如，公共汽車，午餐，體育館，音樂，商店，樂隊等）能超過一個工廠八小時工作日的噪音總量 游戲的聲音是很大的；兒童和父母為此不得不大吼大叫地交流。 在家里（例如，電動自行車，CD播放機，玩具） 娛樂活動中（例如，視頻游戲，體育賽事，滑板練習） 聲音多響是太響？聲音多響是太響？ 分貝分貝 活動活動 140 搖滾音樂會，爆竹搖滾音樂會，爆竹 120 臂車，雪地車，打雷臂車，雪地車，打雷 110 電鋸電鋸 100 木工房木工房 90 割草機，電瓶車割草機，電瓶車以上是有害噪音的危險區(qū)以上是有害噪音的危險區(qū) 80 城市交通城市交通 60 普

7、通會話普通會話 40 冰箱嗡嗡聲冰箱嗡嗡聲 20 私語聲私語聲 0 正常的聽覺閾限正常的聽覺閾限綜述綜述信號噪音比（信噪比）信號噪音比（信噪比） 如果一個教師的聲音（到達學生耳朵如果一個教師的聲音（到達學生耳朵的）是的）是55dBA,55dBA,而背景噪音是而背景噪音是50dBA50dBA，那么，那么信噪比信噪比=+5 dBA=+5 dBA。教師的聲音（信號）比。教師的聲音（信號）比背景噪音大背景噪音大5 dBA5 dBA。 教室的信噪比能從教室的信噪比能從+5+5到到-7 dBA-7 dBA。遺憾。遺憾的是，這與教育工效學要求并不匹配，的是，這與教育工效學要求并不匹配，因為學生需要至少是因為

8、學生需要至少是+15 dBA+15 dBA高于背景噪高于背景噪音的信噪比才能聽到教師授課。音的信噪比才能聽到教師授課。綜述綜述 聲音和距離聲音和距離 距離每增加一倍，音量會減少距離每增加一倍，音量會減少6dB6dB。 靠近教師的兒童能夠在舒服的音量強度靠近教師的兒童能夠在舒服的音量強度下聽到教師的聲音；然而，兒童坐得越遠聽下聽到教師的聲音；然而，兒童坐得越遠聽到教師的聲音會越輕。到教師的聲音會越輕。 例如在教室環(huán)境中，如果一個兒童坐在例如在教室環(huán)境中，如果一個兒童坐在離教師離教師3 3英尺的地方聽到教師的聲音是英尺的地方聽到教師的聲音是55dB 55dB ，那么坐在那么坐在6 6英尺地方的兒童

9、聽到的聲音是英尺地方的兒童聽到的聲音是49 49 dB dB （55-6=4955-6=49）。兒童在）。兒童在1212英尺的地方聽到英尺的地方聽到的聲音在的聲音在43 dB 43 dB ，然而其他兒童在教室的后，然而其他兒童在教室的后面面(24(24英尺外英尺外) )聽到的聲音強度級別只比耳語聽到的聲音強度級別只比耳語（37 dB 37 dB ）響一點點。）響一點點。綜述綜述僅僅大聲講話并不能解決問題僅僅大聲講話并不能解決問題 當教師在教室走動，轉頭，或者有阻礙話語中一些聲波的運動的物體擋在教師和在聽的兒童中間時，教室內的信噪比是變化的。 這看起來教師應站在一個地方不動并使聲音沿著同一個方向

10、傳播，但是有的教師會把以上情況當做有利條件，將學生座位分布在整個房間的不同優(yōu)勢點。這樣老師就能調整信噪比來適合單個學生及學習活動。綜述綜述 聲音反射聲音反射 當聲源停止振動后，聲音仍在房間內存在的現(xiàn)象。當聲源停止振動后，聲音仍在房間內存在的現(xiàn)象。 在空且大的運動館拍手，你能聽到反射聲或回響。在空且大的運動館拍手，你能聽到反射聲或回響。如果沒有吸收聲音的材料，聲音傳播時會繼續(xù)碰撞如果沒有吸收聲音的材料，聲音傳播時會繼續(xù)碰撞墻壁，窗戶，天花板，地板從而產(chǎn)生更長的反射時墻壁，窗戶，天花板，地板從而產(chǎn)生更長的反射時間或者回聲。房間的回響升高房間總的噪音級別，間或者回聲。房間的回響升高房間總的噪音級別，

11、因為反射回來的聲音能量會疊加在最初的聲音上。因為反射回來的聲音能量會疊加在最初的聲音上。忠告 講話時，通過面對學生來減少反射。講話時，通過面對學生來減少反射。 通過減少說話人和聽眾之間的距離來提高教室的通過減少說話人和聽眾之間的距離來提高教室的信噪比并減少反射的影響。信噪比并減少反射的影響。綜述綜述改善教室聲學條件的技巧 面對學生，縮短師生間的距離，坐的和孩子一樣高。幼兒園老師讓學生圍繞著她坐著地板上。 指著圖片和學生討論時，是面向學生而不是自己也看著圖片。在右邊的傳統(tǒng)教室里面，這位教師將自己的桌子移到能碰到學生課桌的程度。 此外，可以給有困難的學生安排靠前的座位，使他們坐在教師桌的正前方。

12、通過如地毯，窗簾，吸音磚，桌子腿保險桿這樣吸收聲音的材料覆蓋反射面（地板，墻，和天花板）來減少多余的噪音。新學校和教室的建設 選擇學校位置和設計時考慮聽覺因素（尋找安靜的區(qū)域，避開主要交通線和工業(yè)噪音源）。 將高人流的走廊設計到遠離教室的位置（食堂，開放區(qū)和禮堂） 將有特殊用途的房間置于遠離其它教室的位置（音樂室，技術、職業(yè)區(qū)和體育館）。 教室內安裝聲音處理裝置以減少噪音。包括在特殊用途區(qū)域例如食堂、體育館、影劇院、商店和音樂室安裝噪音控制裝置。機械設備 在設計時考慮噪音控制設計規(guī)范。噪音控制工程師會考慮一間教室的大小，形狀和表面參數(shù)。 讓天臺設備遠離教室（例如置于走廊上方）。 安裝低風速和低

13、音量級別的空氣調節(jié)裝置。 安裝管道消聲器或聲音吸收管道。 設計粗和長的管道來降低空氣流速。 使用較慢的風扇轉速。 避免通風單元，以及無管分離系統(tǒng)的使用。 保養(yǎng)，升級或用強制性中央空氣供暖系統(tǒng)取代有噪音的單個供暖設備。 使用吸音材料。適當?shù)奶旎ò搴偷匕逄幚砟芊謩e吸收約70%和20%環(huán)境中的聲音。能吸收教室更多的聲音，減少聲音反射，提高信噪比。外部噪音解決方案在教室的天花板安裝懸掛式吸音磚頂棚。安裝或更換門窗密封條。為建筑外殼提供的噪音隔絕材料要與隔音等級 的級別相稱。安裝降噪窗，保持門和窗關閉。教室內降低噪音的手段將過道分隔開，以方便靠攏兒童； 課堂上的教師移動要更靠近兒童； 非傳統(tǒng)的座位安排；

14、給學生桌的桌腳配置橡膠配件。 聽力保護 聽力保護設備降低（削弱）了總的信噪比，使耳蝸可以正常的反應。內耳能正常傳導聲音，而不會出現(xiàn)毛細胞過度運動而引起的聲音失真。一個相當?shù)睦泳褪窃谔柟夂軓姇r使用太陽鏡保護眼睛。 聽力保護設備有兩種基本類型：耳塞和噪音耳套。 我該如何保護自己？ 調低聲音遠離，避開很響的噪音縮短耳朵接觸噪音的時間，讓你的耳朵得到休息。如果你不能避免噪音接觸，那么：保護你的耳朵并佩戴適當?shù)穆犃ΡＷo設備（例如，耳塞或耳罩）。棉花不足以適當?shù)谋Ｗo聽力。 注意你工作和娛樂時的噪音。控制你生活中的有害噪音。檢查你所在的城鎮(zhèn)或學校里的噪音條例。一些學校通過禁止汽車，摩托車，舞蹈室和音樂會發(fā)出大的噪音來保護學生。查找關于解決玩具噪音措施方面資料 汽車的廢氣離開引擎時壓力很大，如果讓它直接排出去，將會產(chǎn)生令人難以忍受的噪聲，因此需要安裝消音器。如圖是汽車消音器的剖面圖，它里面排列著許多網(wǎng)狀的金屬隔音盤。汽車