BÀI GIẢNG THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI Giảng viên: Vi Thị Ngọc Mĩ Thái Nguyên, năm 2012. 1 .MỤC LỤC CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI ÂM THANH MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN. . Âm thanh. Sóng âm là sự biến đổi các tính chất của môi trường đàn hồi khi năng lượng âm truyền qua. Sóng âm có thể truyền trong vật chất thể rắn, lỏng, khí. Sóng âm không truyền được trong chân không. Âm thanh là các dao động cơ học của các phân tử, nguyên tử hay các hạt làm nên vật chất và lan truyền trong vật chất như các sóng. Cả tiếng ồn và âm nhạc đều là các âm thanh. Trong việc truyền tín hiệu bằng âm thanh, tiếng ồn là các dao động ngẫu nhiên không mang thông tin. Khi kích thích dao động âm trong môi trường thể khí thì những lớp bị nén và những lớp khí bị dãn được hình thành. Trạng thái nén và dãn lần lượt được lan truyền từ ngồn âm dưới dạng sóng dọc (phương dịch chuyển của dao động trùng với phương truyền âm). Sự biến đổi áp suất tổng xung quanh áp suất tĩnh bằng 1 lượng nhỏ p = P - P0 , biểu thị thanh áp. Đơn vị áp suất 1 pascal, viết tắt là Pa = N/m2 1 bar = 106 dyne/cm2 = 105Pa Ví dụ: áp suất tĩnh P0 của khí quyển ở điều kiện tiêu chuẩn xấp xỉ 1 bar = 10 6 thanh áp trung bình trong không khí. Lý thuyết sóng xác định đặc tính sóng âm bởi phương trình sóng: V2p = ∂2 p ∂2 p ∂2 p 1 ∂2 p + 2 + 2 = 2 2 ∂x ∂y ∂z c ∂t 2 Thanh áp p(x,y,z) là hàm cảu các biến không – thời gian. Trong trường hợp riêng, nếu ∂y 2 = 0 , ∂z 2 = 0 thì ta có sóng phẳng. Khi đó, x nghiệm của phương trình sóng: p = f t − là hằng số khả vị của biến t, x xác định c ∂2 p ∂2 p đơn trị theo giá trị pha t − , với đặc tính: x c 2 .x + ∆x x f ( t 0 + ∆t ) − 0 = f t0 − 0 c c Do đó: ∆x =c ∆t C là tốc độ truyền năng lượng âm (gọi tắt là tốc độ âm). Cường độ âm I là công suất âm thông qua một đơn vị diện tích mặt sóng. Mật độ năng lượng âm ε là năng lượng âm trong một đơn vị thể tích trường âm. I = pv = εc. . Thính giác Thính giác là một trong năm giác quan. Đây là khả năng tiếp thu âm thanh bằng cách phát hiện các dao động qua một cơ quan như tai. Ở con người và các động vật có xương sống khác, việc nghe được thực hiện chủ yếu bởi thính giác: các dao động được tai phát hiện và chuyển thành các xung thần kinh mà bộ não thu nhận Không phải mỗi loài động vật đều nghe được tát cả các loại âm thanh. Mỗi loài có một khoảng nghe được có độ to (cường độ) và độ cao (tần số) cảu âm thanh. a. Cảm thụ về tần số. Dải tần 16 ÷ Hz là phạm vi tần số âm mà tai người có thể cảm thụ được, gọi là âm tần. dưới 16 Hz là hạ âm. Trên 20kHz là siêu âm. Cảm thụ về tần số âm, thể hiện “độ cao” của âm. Khi tăng liên tiếp tần số thì tai người cảm thụ thấy bậc biến thiên bằng nhau về độ cao âm. Trong âm học, người ta thường dùng đơn vị Octave (oct). Số oct tương ứng với tần số fn được xác định như sau: n = log 2 fn f ≈ lg n f0 f0 Trong đó fn là tần số đo f0 là tần số chuẩn. Vậy 1oct tương ứng với biến thiên gấp 2 lần so với tần số chuẩn f 0. Khoảng âm tần chiếm 10 oct. Cực tiểu biến thiên tương đối của tần số mà tai người nhậ ra được gọi là ngưỡng vi phân của độ thính giác theo tần số. Ngưỡng này phụ thuộc vào giá trị khởi đầu của tần số, cũng phụ thuộc vào biên độ và tốc độ di tần. Vậy sự cảm thụ về tần số âm gần với quy luật log2 theo tần số. b. Cảm thụ về biên độ. Cảm thụ về biên độ âm thể hiện “độ to” của âm, thường gọi là âm lượng. Âm lượng không chỉ phụ thuộc vào biên độ âm mà còn phụ thuộc vào tần số và hàng loạt yếu tố khác. Ví dụ, khi tác động lâu một âm thanh biên độ không đổi thì âm lượng giảm đi. 3 .- Ngưỡng nghe được: là mức thanh áp nhỏ nhất của âm đơn mà tai người còn cảm thụ được, nó là mức chuyển từ trạng thái nghe thấy sang trạng thái không nghe thấy và ngược lại. Ngưỡng nghe được phụ thuộc tần số, lứa tuổi người nghe, biện pháp bố trí nguồn âm,. Thanh áp hiệu dụng của dao động điều hòa 1000 Hz bằng -5 N/m2 gọi là ngưỡng nghe được tiêu chuẩn. - Ngưỡng chói tai: là mức thanh áp lớn nhất mà tai người còn chịu đựng được, là mức giới hạn khả năn
