Fizica de sunet - simptome de sunet de defecte cardiace dobândite

Valuri. Înțelegerea caracteristicilor fizice ale tonurilor și murmurele inimii imposibile fără cunoștință cu elementele de bază ale fizicii sunetului.
Sunetul este oscilant, mișcarea ondulatorie. undele sonore sunt produse și distribuite într-o varietate de medii: aer, lichide, solide și țesuturi ale unui organism viu.
- Un exemplu de mișcare de oscilație simplă poate fi un leagăn pendul. Dacă îl resping din poziția sa de echilibru sub influența gravitației va fi la o rată de creștere să se mute înapoi în poziția sa de echilibru. La punctul de echilibru pendulul se va dezvolta viteza maximă și, cu toate că forța de gravitație nu va mai fi influențată, este inerția continua deplasarea. Acum gravitate
Acesta are un efect inhibitor. Ajunge la punctul final, pendulul se va opri, dar imediat sub efectul gravitației se reia mișcarea inversă (fig. 1). O astfel de oscilație a pendulului menționat la propria sa, sau liber.


Fig. 1. Vibratiile pendulului.
/ - poziția ravnovesiya- 2, 3 - puncte extreme de deviație.
oscilațiile Process pendulului poate fi reprezentat ca tranziția energia potențială (pendulului într-o poziție de deformare extremă) în cinetică (pendul în mișcare) și energia cinetică în potențial.
Firește, în pendulul condiții experimentale furnizate în sine, în cele din urmă se oprească din cauza windage și frecare în suspensie.
În exemplul pendulului oscilațiilor cantitățile de bază pot fi determinate prin caracterizarea mișcării orice oscilatorie.
Domeniul de aplicare al pendulului, cea mai mare abaterea de la poziția sa de echilibru, numită amplitudinea de oscilație (A). Timpul pentru care a pendulului va face una oscilație completă sau intervalul de timp dintre două treceri succesive ale corpului printr-o poziție de echilibru în aceeași direcție se numește perioada de oscilație (T). Numărul de oscilații complete ale unui pendul în 1 secundă este frecvența de oscilație (f).

Perioada și frecvența pentru orice fluctuație proces sunt legate de:

De exemplu, în cazul în care durata unei perioade este egal cu al doilea V50 1 secundă oscilație repetată de 50 de ori t ,,. E. Frecventa Oscilația este de 50 de cicluri pe secundă.

Fig. 2. oscilațiile de înregistrare pendul.
Unitatea de frecvență de a lua o oscilație pe secundă. Această unitate se numește "Hertz" (Hz).
oscilațiile grafic registru pendulului poate fi efectuată după cum urmează. Pendulul este întărită pischik sub care banda (Fig. 2) se mișcă cu viteză uniformă. Astfel, fluctuațiile în proces se înregistrează ca o curbă. Curve oferă o indicație a formei de vibrații pentru a măsura amplitudinea și, dacă se cunoaște viteza de bandă, setați perioada și frecvența de oscilație (Fig. 3).
Această diagramă se numește undă sinusoidală. oscilații sinusoidale reprezintă cel mai simplu tip de oscilație, ele sunt, de asemenea, numite armonice.
Așa cum am arătat mai sus, în condițiile experimentale amplitudinea oscilației este redusă treptat, iar oscilația în cele din urmă se oprește - pendulul se oprește.
O astfel de oscilație se numește decolorare. Curba de oscilație amortizată prezentată în Fig. 4.

Fig. 3. oscilații sinusoidale.
Dl perioadă de oscilație și amplitudinea.

Fig. 4. Curba o oscilație amortizată.
Compararea neamortizate vibratiilor (armonice libere) și amortizate, putem vedea că acesta din urmă nu este un proces discontinuu, deoarece starea de mișcare nu se va repeta exact (de exemplu, deviația maximă a pendulului nu se repetă). Cu toate acestea, caracteristicile oscilatii amortizate au aceleași concepte ca și pentru caracteristicile persistente.
În cazul în care distinge oscilații cu degradare lentă și rapidă (fig. 5).
În natură, în domeniu, toate vibrațiile sunt amortizate din cauza frecării. Cu toate acestea, natura și tehnologia și un tip comun de oscilație, atunci când corpul vibrant sunt variabile periodic forță externă. Dacă închideți orice organism și rocă, care acționează pe ea prin forță, amploarea și direcția de care se schimbă periodic, dar acest lucru

Cauza, organismul va oscila nu este independent, nu liber, și sub influența fragil. Aceste vibrații sunt numite pe plan intern, spre deosebire de oscilațiile fără contact-descrise mai sus. oscilații forțate ale corpului pot apărea cu orice frecvență, care este determinată de schimbările de frecvență ale forței externe.
Fluctuații izolate pendul, am discutat mai sus, sunt determinate de proprietățile pendulului.

Figura 5. Curba lent (stânga) și rapid (dreapta) de amortizare.
Situația este diferită în cazul oscilațiilor are loc într-un sistem de pendule interconectate de legătură elastice. Mișcarea de oscilație a pendulului de la una la alta nu se transmite instantaneu. Fiecare pendul ulterior, datorită inerției în mișcare treptat. Prin urmare, mișcarea oscilatorie se transmite de la unul la altul pendulului la o anumită rată, care depinde de forțele elastice și de inerție datorate pendule. Această rată este mai mare, cu atât mai mult flexibilitatea și pendulele greutate mai mică.
mișcare de oscilație descrisă este numită unda.
De fapt, vibrațiile izolate ale corpului nu există. Indiferent de mediul nu a fost corpul oscilant, provoacă o fluctuație a mediului, ceea ce duce la formarea și propagarea undelor.
Unda de sunet este o mișcare de vibrație, care se propagă într-un mediu specific. De exemplu, discursul conversațional sunete datorează vibratiile lor de origine ale corzilor vocale și propagarea undelor sonore prin aer. sunete cardiace (tonuri și zgomot) sunt rezultatul vibrațiilor diferitelor structuri anatomice (supape, firele chirurgicale) și sânge. Unda acustică propagates, astfel, la țesuturile înconjurătoare și ajunge la suprafața pieptului.
Puterea sunetului. Dacă frecvența de oscilație, așa cum sa menționat mai sus, determinată de numărul de oscilații pe unitatea de timp, forța oscilațiilor depinde de mărimea amplitudinii de oscilație. Cu cât amplitudinea, cu atât mai puternic sunet. Prin urmare, este clar că unda sonoră se propagă, poartă cu ea o anumită cantitate de energie în direcția mișcării sale. Sunetul auzit prin mutarea unei surse de sunet de oscilații val de energie de sunet.
Rezistența sau intensitatea sunetului este măsurată prin cantitatea de energie transportată de către un val de sunet în 1 secundă printr-o suprafață de 1 cm2.
Gama de sunet de schimbare este enormă. Cele mai slabe sunetele percepute de urechea noastră, au o intensitate 1SN6 W / SM21. Puterea de aceeași intensitate a sunetului este 10-2 W / cm2. Astfel, diferența dintre cele mai slabe și cele mai puternice sunete de SH14 (!).
Pentru a evita astfel de numere uriașe în acustică sunt la scară logaritmică și introduce conceptul de decibeli (dB).
Dacă luăm intensitate minimă tonul uman perceptibile 2000 Hz, la care urechea umană este cea mai sensibilă, ca o unitate, iar toate sunetele mai puternice exprimate în logaritm zecimal al acestei unități, vom obține o serie de numere prime 0-14 (! G 1 = lg = 0- 1014 14).
Aceste numere se numesc Bellamy. Pentru comoditate, fiecare alb este împărțit în 10 părți - decibeli. Astfel, este de 0,1 dB logaritmul zecimal al raportului dintre cele două intensități. Numărul de decibeli dat de formula:
în cazul în care 10 - puterea sunetului, luată ca unitate și I1 - forță
sunetul măsurat.
W - watt. .................. ................................ ..............
Utilizarea la scară decibel permite întreaga gamă largă de intensități sonore prevăzute în 140 de unități (pozitive și negative).
Relația dintre dB și wați per 1 cm2 din următoarele caracteristici:

În plus față de intensitatea sunetului - un factor fizic obiectiv, există, de asemenea, un concept fiziologic al intensității sonore subiective a sunetului. Acesta din urmă este legată

Fig. 6. Adăugarea a două valuri (A și B) și formarea undei rezultat (C).
sunete cu auditive analizor caracteristici de percepție (pentru detalii, vezi cap. II).
sunete complexe. La înregistrarea audio ton pur de o anumită frecvență se formează curba simplă oscilație sinusoidală. Cu toate acestea, curbele de propagare în aer (sau alte suporturi), undele sonore au o formă complexă, și în sunete, cum ar fi zgomotul, ele nu au o formă stabilă.
In formarea sunetelor complexe însumării undelor cu frecvențe diferite și unda rezultantă amplitudami- are o formă complexă (Fig. 6). După o anumită perioadă de timp, curba se repetă m. E. Adăugarea a două unde sinusoidale se obține o oscilație periodică, dar forma este mai complexă. Adăugarea unui număr mai mare de oscilații cu un raport multiplu de frecvență (1: 2: 3: 4 ...) și amplitudini diferite oferi noi oscilații rezultante forme complexe, dar de fiecare dată când va fi oscilații periodice.
Orice oscilație periodică complexă, astfel, este suma oscilații armonice.
Pe baza teoremei lui Fourier orice oscilație periodică complex poate fi reprezentat printr-o sumă de oscilații sinusoidale, care cuprinde o frecvență fundamentală și un număr de multipli de frecvență ulterioare sau armonice (supratonuri).
Această reprezentare a unui oscilație complex se numește descompunerea spectrală.
procese non-recurente, cum ar fi sunetul împușcătura pot fi reprezentate ca suma oscilații armonice și în consecință cantitatea de spectru de frecvențe. Cu toate acestea, această sumă și varietatea sa difere semnificativ de reprezentarea spectrală a proceselor periodice. În cazul în care acestea din urmă au un spectru de linie, deoarece frecvențele sunt multipli întregi ai frecvenței fundamentale, mai aproape împreună, astfel încât, atunci când linia de spectru oscilație non-periodice, care nu pot fi divizate și obținut spectru continuu (Fig. 7).
Clasificarea sunetelor. În forma și caracterul undei de sunet pentru a distinge între trei tipuri de sunete.

1. boom sonic. Scoală-te în timpul arderii, explozie, impactul oricăror corpuri grele și m. P. unda de soc care corespunde acestor sunete este un singur val.
2. sunete muzicale sau tonuri. Oscilații cauzate de sursa de sunet periodică. Ele constau dintr-un număr de repetarea continuu val de aceeași lungime și formă. Acestea sunt sunetele instrumentelor muzicale, cântăreți.

sunete muzicale (tonuri) sunt caracterizate nu numai de puterea și înălțimea, dar, de asemenea, tonul.

Vibrațiile de frecvențe diferite corespund diferitelor înălțimi senzație de tonuri. Oolshe Frecvența de oscilație, cea mai mare pitch, cu atât mai mic - tonul de mai jos.
Este cunoscut faptul că sună aceeași înălțime reproduse pe diferite instrumente (vioară, clarinet, pian), un cântăreț sau un cântăreț va fi diferit

Fig. 7.
și - o linie de oscilații de spectru și protsessa- b periodice - oscilație și proces nonperiodic spectru continuu (pentru Krasil'nikov VA).
alte „culoare“ speciale, claritatea sau moliciune, expresivitate mai mică sau mai mare. Aceasta este calitatea sunetului, sa unică „pictură“ și numit timbrul.
ton simplu, pur dă o undă sinusoidală. Fiecare complex este format din un tonuri sonore muzicale cu un număr de raport simplu de frecvență multiplă cu tonul fundamental și conotațiile (așa cum sa menționat mai sus). În muzică, trebuie să facem acest lucru cu sunete complexe, bogate în nuanțe. Timbrul sunetului mai plin și mai diversă decât atât mai mult pentru a. Tonul de bază amestecat cu accente de diferite concentrații.

1. Zgomot. Reprezentați lovituri succesive non-recurente. Astfel, de exemplu, zgomotul produs de vânt în frunzele de copaci, fier Clank, scârțâind și m. P.

Zgomotul nu se poate distinge pasul obertonov- și, prin urmare, zgomotele nu sunt timbrului.
Sursa de sunet este deosebit de ușor de a deveni un corp având o mare elasticitate, cum ar fi siruri de oțel întinse, prinse la o placă de oțel de capăt, clopot, etc. n. Sursa de sunet poate fi lichid corp și gaze. De exemplu, de multe ori „cântând“ conducte de apă „zumzet“ aer în coșul de fum. Pe principiul oscilanta instrumentelor de suflat aranjate coloana de aer și organe.
Analiza de sunet. Noi nu insista asupra unui număr de analiză de sunet „vechi“. În prezent, analiza audio poate fi efectuată în două moduri principale:, folosind dispozitive speciale fizic analizoare și graphoanalitical, utilizând analiza matematică bazată pe teorema Fourier (analiza Fourier).
Metodele fizice de sunet de cercetare bazată pe înlocuirea analiza directă a unei analize de sunet de oscilații. În acest caz, sunetul primit de microfonul este convertit in vibratii electrice care sunt amplificate. Desigur, microfonul și amplificatorul nu ar trebui să introducă distorsiuni.
Pentru efectuarea analizei de oscilații electrice cu ajutorul unor dispozitive speciale - analizoare care aparate principiul vor fi explicate mai jos.
În acest sens, am dori să citez Kharkevich: „Faptul că tendința actuală în domeniu constă în faptul că toate tipurile de măsurători sunt reduse pe cât posibil, la puterea. Această tendință este justificată, în primul rând, disponibilitatea unei game largi de precizie de top-notch si instrumente extrem de sensibile, și flexibilitate de măsurare în al doilea rând, specifice. Fără a intra în detalii tehnice, observăm doar posibilitatea de a clasifica contorului la orice distanta de obiectul de măsurare, și care vă permit să efectuați măsurători electrice -Măsurarea schimbă rapid valorile. Pentru a face acest lucru, există osciloscoape electromecanice, cât și pentru procese foarte rapide - e“.
Studierea spectrului sonor sau un conținut de frecvență (informații), precum și distribuția de energie (intensitatea) frecvență poate fi efectuată prin intermediul unui spectrometru de sunet. Semnalul sub formă de oscilații electrice care apar în microfonul atunci când este expusă la sunet intră în spectrometru, în care este amplificat și trece printr-un sistem de filtrare, transmisiv strict lățime de bandă limitată.
„Indicații“ vor schimba filtrele și alimentat la CRT ecran.
Timpul necesar pentru a colecta „dovezi“ de filtre, determină timpul instrumentului de analiză.
Capacitatea de a separa cele două lângă fiecare alte linii spectrale (frecvență) determină rezoluția analizorului.
Cu cât rezoluția analizorului (mai multe filtre), cu atât mai mult timpul necesar pentru a colecta „indicațiile“ filtre, astfel, în consecință, timpul de analiză mai lungă.
Metoda descrisă mai sus este adecvată numai spectrometrie de sunet pentru procese se repetă periodic. În cazul în care procesul este o singură dată, se poate transforma într-un lot. În acest scop, se înregistrează una dintre metodele de înregistrare și propagat, și apoi într-o anumită legătură într-un fel toate intrările. La redarea de proces, astfel, devine periodică.