Samenvattingen Audiologie en geluidsleer toetsweek 1.1
Audiologie
Geluidsleer
Hoofdstuk 1: Geluid
1.1 Inleiding
1.1.1 Wat is geluid?
Geluid een gewaarwording die alleen bestaat doordat er een luisteraar is die het
geluid waarneemt. Het lijkt alsof de verschijnselen geluid en gewaarwording
onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn.
Natuurkundigen zullen geluid willen omschrijven als een natuurkundig verschijnsel.
Voor hen geldt dat geluid vibraties zijn die opgewekt worden door een trillend
elastisch voorwerp of lichaam en dat ze zich voortplanten door een medium,
bijvoorbeeld lucht, waarmee geluids-, of trillingsenergie wordt overgedragen. Dit
geeft aan dat er geluid aanwezig kan zijn, ook al is de gewaarwording afwezig.
Geluid is zowel een trilling als een gewaarwording. Geluid is een hoorbare trilling.
1.1.2 De betekenis van het waarnemen
Het waarnemen van geluiden is van vitale betekenis voor de mens. In de eerste
plaats is een goed gehoor een voorwaarde voor een goede uitwisseling van
informatie van de taal door spraak en voor de taal-spraakontwikkeling.
In de 2de plaats geeft het al of niet bewust kunnen horen van allerlei ons vertrouwde
geluiden, waarin de mens als het ware is ‘ingebed’ , een gevoel van rust en
zekerheid. Ook wek- en waarschuwingsgeluiden geven de luisteraar de mogelijkheid
te anticiperen op zijn eigen handelen en gedrag.
Het gehoor is nog pregnanter invoelbaar indien wij het leven van een doofgeborene
bezien. Het niet kunnen waarnemen van signalen uit de geluidswereld rondom ons
kan leiden tot een diepe vorm van bestaansverschraling.
1.1.3 De nauwkeurigheid van het waarnemen
Het zal verwondering wekken dat het auditieve systeem tijdens het waarnemen in
staat is ons in te lichten over de aard van de geluidsbron en over de richting waar
deze zich bevindt en soms ook over de afstand tot ons. Daarnaast is het
gehoororgaan in staat om op zeer fijnzinnige en genuanceerde wijze kleine
verschillen in geluiden, maar ook snelle opeenvolgende veranderingen in een geluid,
te onderscheiden.
Het auditieve systeem is tot zeer fijnzinnige geluidswaarnemingen in staat.
,1.1.4 Audiologie
De wetenschap van de audiologie houdt zich bezig met de studie naar de relatie
tussen de karakteristieke fysische eigenschappen van geluidstrillingen die het oor
van de luisteraar bereiken en de hoorsensaties of geluidsgewaarwordingen die zij
veroorzaken. Ook omvat de audiologie het onderzoek naar de werking van het
auditieve systeem, dat in staat is deze geluidssensaties teweeg te brengen.
Audiologie is de wetenschap waarin natuurkunde, zintuigfysiologie en
psychoakoestiek zijn vervat.
1.2 Geluidstrillingen
1.2.1 Inleiding
Geluid wordt opgewekt door een geluidsbron die in trilling wordt gebracht. Geluid
wordt hoorbaar indien de trillingen voldoende snel zijn en de geluidsbron via een
medium voldoende geluidsenergie kan afgeven.
Geluiden kunnen worden geclassificeerd worden in 3 hoofdgroepen:
- Klankkarakter ( muziekinstrument of zangstem)
- Impulskarakter (handgeklap of pistoolschot)
- Ruiskarakter (bladgeritsel, applaus branding v.d. zee)
Geluid heeft een medium nodig om zich voort te planten. Dit medium kan een gas
zijn, een vloeistof of een vaste stof. De snelheid van de voortplanting van geluid door
diverse stoffen is zeer verschillend, zoals de volgende tabel laat zien
Tabel 1.1
GAS VLOEISTOF VASTE STOF
Lucht: 340 m/s Water: 1440 m/s Koper: 4700 m/s
Waterstof: 1285 m/s Kwik: 1450 m/s Aluminium: 6260 m/s
1.2.2 De sinusvormige trilling (sinus = baai, welving)
Een bijzondere trilling is de sinusvormige trilling.
Uitwijking u als functie van de tijd t weergeeft, kortweg de ‘sinus’ genoemd.
Denk aan een veer, stemvork en de slinger.
1.2.3 Kenmerken van een sinusvormige trilling
Sinusvormige trillingen zijn belangrijk omdat deze door veel objecten gegenereerd
kunnen worden.
Bij sinusvormige bewegingen valt als eerste op dat trilling periodiek is, dat wil zeggen
dat na een doorlopen cyclus, de cyclus zich herhaalt. Een dergelijke cyclus wordt
,een periode genoemd. Het aantal perioden dat per seconde wordt gemaakt noemt
men de frequentie (Hz).
f= 1/T en T = 1/f
zie boek blz 6 en 7
De fase kan gedefinieerd worden als het gedeelte van de periode dat de golfvorm
reeds heeft afgelegd ten opzichte van een gekozen tijdstip. De fase geeft aan op
welk tijdstip de golfvorm door de evenwichtsstand gaat.
1.2.4 Het geluid van een stemvork
Stemvork heeft luchtdrukvariaties.
Het is bekend dat de voortplantingssnelheid van een geluidstrillling in de lucht 340
m/s bedraagt. Als λ de golflengte in meter is, dan wordt het aantal trillingen per
seconde, de frequentie f, bepaald door:
F= 340/ λ
De periodetijd bedraagt:
T= 1/f
T (s) = λ (m) / 340 (m/s)
Er is dus een winkundige relatie tussen de periodetijd, frequenties, snelheid en
golflengte.
1.2.5 Natuurlijke, gedempte en gedwongen trillingen. Resonantie
Een dergelijk systeem in beweging wordt gezet, trilt het sinusvorming (harmonisch)
met zijn natuurlijke frequentie.
In het geval dat het massabolletje en de veer helemaal geen wrijving ondervinden zal
de trilling harmonisch en continue zijn. De trilling is dan ongedempt.
1.2.6 Complexe periodieke trillingen
De meeste geluiden die wij steeds weer kunnen waarnemen zijn zogenaamd
complexe van karakter.
De frequenties worden opgebouwd uit een aantal sinusvormige trillingen. De
frequenties van de samenstellende trillingen, de grondtoon met zijn boventonen, zijn
altijd een veelvoud van de grondfrequenties.
De frequentie van de grondtoon is bepalend voor de periodiciteit en daarom voor de
toonhoogte.
, De wijze van samenstelling, de grootte van de amplitude en de fase van de
verschillende trillingen bepalen uiteindelijk de uiterlijke vorm van de complexe trilling
en daarom ook de klankkleur of het timbre van de trilling.
1.2.7 Ruis- en impulsgeluiden
Ook geluiden met een ruis- of impulskarakter zijn samen te stellen uit sinusvormige
trillingen, maar een periodiciteit, zoals bij geluiden met een klankkarakter, ontbreekt.
Tevens is de vaste systematiek van de opbouw van een grondtoon met boventonen
met alleen frequenties die een veelvoud zijn van de frequenties van de 1 e
harmonische (grondtoon) afwezig.
Een ruisgeluid bestaat uit alle frequenties tussen 0 Hz en oneindig 20.000 Hz.
De amplitude en de fase van iedere sinus hebben een willekeurige waarde.
Een ruis een signaal waarbij de uitwijking op elk volgend moment een
onvoorspelbare waarde heeft.
Een speciale ruis ‘witte ruis’. Hierbij zijn ook alle frequenties aanwezig, maar de
amplitude van iedere sinusvormige trilling schommelt in willekeurige volgorde om 1
vaste waarde.
Ook een enkele impuls of klik bevat vele frequenties. Als de klik extreem kort is,
bevat deze alle frequenties vanaf 0 Hz tot oneindig. 1/ verschil t
Audiologieboek
Luid
De periodieke opeenvolging van verdichtingen en verdunningen in Fig.2 die naar
rechts beweegt heet een lopende golf. Omdat de richting van de trilling van elk
deeltje – horizontaal in de figuur – gelijk is aan de voortplantingsrichting – naar rechts
– van de golf is het een longitudinale lopende golf. De afstand tussen twee
opeenvolgende verdichtingen van de deeltjes heet de golflengte en wordt
aangegeven met het symbool λ (afstand). Elk deeltje trilt rond een vaste positie en
bevindt zich periodiek in een verdichting en een verdunning. De tijd die een trilling
nodig heeft voor één cyclus van verdichting en verdunning heet de trillingstijd T.
Het aantal trillingen per seconde, de frequentie f van de trilling, is gelijk aan 1/T en
wordt uitgedrukt in Hertz (Hz). De vierde belangrijke grootheid in dit verband is
de voortplantingssnelheid van de golf, aangegeven met de letter ‘υ’. Aangezien de
trilling in de periodetijd T één golflengte opschuift geldt dat υ = λ/T (of υ = λ⋅f). De
voortplantingssnelheid van geluid in lucht is bij benadering 340 m/s. In een vloeistof
is de voortplantingssnelheid veel groter.
