в обоих налравлснннх. Таким образом, шар как бы раздувается и стягивается, или пульсирует .

Звуковое no.ie пульсирующего шара испытывают двумя уравнеииянн:

p{t,r)=Re

const

v{t,r) = Re (const -f-) -/-- А j .

(6) (7)

где ро - плотность среды. Вндно, что амплитуда звукового давления изме-ияетсн пропорционально 1/г. т.е. с увеличением расстонния от центра сферы

Рнс. 14. Вид сферической волны, образованной любым пульсирующим излучателем звука, размеры которого малы по сравнению с длиной волны (на больших расстояниях от излучателя волна становится плоской).

виплит>да давлении уменьшается, причем прн каждом удвоении расстояния амплитуда уменьшается вдвое. Эта зависимость в двойном логарифмическом масштабе показана па рис. 13.

Амплитуда колебательной скорости на больших (г 2лгД расстояниях от источника спвдает также пропорционально 1/г. Вблизи сферы (г<21*гД) амплитуда уменьшается пропорционально 1/г. На больших расстояниях от сферы звуковое давление п колебательная скорость снифазны. Отношение p(tj/v(t) представляет собой чисто активное сопротивление, принимающее эначеинс характернстнческого сопротивления среды zo=poc.

Уравнения поля сферической волны с достаточной степенью приближении справедливы не только для пульсирующих сфер, по н для пульсирующих излучателей другой формы, в том числе и для случаев колебания отдельных частей поверхности излучателя (рнс. 14). Такое приближение возможно, если точка изнереигА достаточно удалена от излучателя н размеры излучателя налы по сравнению с длиной волны

Первое условие удовлетворяется легко, второе - сложнее. Закрытый ящик гронкоговорителн обычных размеров (большан сторона равна около 30 см) может считаться сферическим излучателем только для частот не выше нескольких сотен герц. На более высоких частотах нзлучеике в разных направлениях различно. Однако длн верхних частот условия сферического излучателя могут быть восстановлены, если к громкоговорителю через специальную камеру присоединить одним концом отрезок трубы. Тогда противоположный (откры-

тый) конец трубы будет представлять собой пульсирующий излучатель, размеры которого определяют диаметром трубы. Эта возможность ноделнро-ванин небольших сферических излучателей была использована Мнллсон, 1958, Шоу н Тераинши, 1967.

С увеличением расстояния от любого пзлучатетя можно считать излучаемую волну все более плоской.

Звуковое давление и колебательная скорость становятся практически син* фазными, н искривление фронта волны в пределах препятствия конечных размеров становится все менее заметным. Даже для обычных -ромкоговоритслей уже на расстоянии 3 м разность пзнеряеных микрофоном уровней при его смещении перпендикулярно оси нзл)-чателя иа ±9сн (размер головы чело-века) не превышает 1 дБ. Таким образом, микрофон перемещается практи-

Рис. 15. Фронт отраженной волны, представленный как фронт зеркально-отображенного источника,

/ - первый фронт волны; Г-второй рвженный) фронт волны: 3 -точке на; 4-реальный источник звука: 5 зеркально-отображенный источник звука.

Б- 5 ---- : \.

ческн в плоскости одинакового звукового давления. Искривление фронта волны становится малозаметным, мы инеем поле почти плоской волны.

Звуковое поле источника перед плоской отражающей стеной может быть представлено как результат наложения неискаженного собстаеиного поля н предполагаемого зеркально расположенного источника (рис. 15). Это значительно облегчает объяснение свойств пространственного слуха в закрытых помещениях. В гл 3 будет показано, что в закрытых помещениях решающее для слухового восприятия значенпе имеет фронт волны, поступающий к органу слуха первым. Распространение первых фронтов легко может быть прослежено на модели с зеркально-отображенным нсточпикон звука.

В заключение рассмотрим головной телефон (наушник), который в качестве источника звука широко применяют в слуховых экспериментах. Головные телефоны используют в тех случаях, когда для цепей измерений необходимо исключить явлении дифракции, затенения, резонанса наружного уха, взаимное влияние сигналов у обоих ушей, т.е. все явления, которые имеют место и свободном звуковом поле. По типу конструкции различают тстсфоны-вклады-ши и телефоны воздушной и костпой проводимости.

Первые плотно вставляются в с.1>ховой канал, вторые охватывают ушную раковину, прилегая к голове, третьи более или менее плотно прижимаются к ушной раковине.

До сих пор считалось, что головной телефон создаст одниаковое звуковое давление во всем присоединенном объеме, т.е. что он нагружен как бы иа камеру давления. Это мнение не соответствует дсйствительиостн и отчастп является причиной того, что некоторые свойства простраиствсиного слуха долго оставались н объяснимыми. Если учесть объем замыкаемого телефоном пространства, то можно видеть, что иа частотах выпге 1 кГц процессы следует рассматривать как встиовые (Б. Виллчур, 1969). Иметю эта область частот, т. с. область выше 1 кГц, особеиио важна для пространственного слуха.

1.3.3. Акустические зонды

Важнейшими дли эксперта входнынп величинами в слуховом эксперименте являются звуковые сигналы у барабапной перепонки. Длн того чтобы измерять эти сигналы или хоти бы иггналы в слуховом канале близ перепонок,

Рнс. 16. Акустический зонд для изыерсвнй звукового давлелня в канале.

7 - ынкрофоивмЯ псюль ТИМ Брюаль Кьер 4134; 1 -упдс ковусвый переходннк: 4 - ii ii6p n .

слуховоу

>ное кольцо: 5 -

иеобходиуы специальные звукопрнеуные устройства. Они должны удовлетворять следующиу требованиям: их присутствие в слуховой канале не должно заметно искажать поле, должны позволять проводить изуерснин параметров

сигналов во всеу диапазоне звуковых частот, должны быть безопасныуи ллн эксперта.

Этим условиям удовлетворнют так называеуые акустические зонды. Акустический зонд представляет собой кокденсаториыВ уикрофон, к которому присоединена тонкая трубка. Такая система есть не что ниое, как нрнеуинк звукового давления: на выходе микрофона развивается электрическое напряжение, пропорциональное звуковоуу давлению на входе трубки. Правда, коэффициент пропорциональности вследствие резонансных ивленнй н затухания в трубке зонда сильно зависит от частоты. Акустические зонды нмеют круговую характеристику направлен-иостн, т. е. онн одинаково чувствительны к звукам, прнходящну по всеу направлениям. Это можно пояснить на основании закона обратимости. Еелн бы такой преобразователь звука работал в режиме нзлу-Рис. 17. Акустический зонд в работе чатсля (что для конденсаторного