Institutionen för hälsovetenskap och medicin 2 Kod: Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7 hp Kurskod: HÖ115 Tentamenstyp Individuell salstentamen Tentamenstillfälle Uppsamling 1 Provkod 5, Ljudalstring, ljudutbredning, ellära och elektroakustik Datum 214-2-1 Tid 3 timmar Kursansvarig Susanne Köbler Tillåtna hjälpmedel Miniräknare Linjal Språklexikon vid behov Övrig information Tentamensformuläret ska lämnas in tillsammans med tentamenssvaren! Formelsamling finns sist i tentamensformuläret. Resultat: Max poäng: 54p Väl godkänd: 46p Godkänd: 37,5 Ditt resultat:
Ljudets egenskaper 1) Inom fysiken beskriver man ljud som en longitudinell mekanisk vågrörelse. Vad kännetecknar en longitudinell mekanisk vågrörelse? 2a) Under en hörselmätning används en ren ton med en periodtid på,25 ms och amplitud 35 db HL. Beräkna tonens frekvens. 2b) Det tomma diagrammet i figur 1 ska innehålla spektrumet för den rena tonen som beskrevs i uppgift 2a. Komplettera diagrammet enligt följande anvisningar: korrekta axelrubriker som innehåller både beteckning och enhet båda axlarna ska utformas logaritmiskt korrekta siffervärden vid skalorna korrekt spektral form av tonen. (5p) Figur 1 2c) Tonen används under en hörselmätning för att få fram ett audiogram. Först mäter man tontrösklar genom hörtelefoner där ljudet breder ut sig via luften i hörselgången, sedan genomförs även en mätning med så kallad benledning, där ljudet leds via skallbenet till innerörat. Beräkna tonens våglängd under benledningsmätningen. 2d) Om man utförde en beräkning av våglängden även för mätningen med hörtelefon, hur skulle resultatet se ut i förhållandet till våglängden som beräknades i uppgift 2c)? Motivera ditt svar. (4p)
Ljudutbredning 3a) En monopol-ljudkälla sänder ut ljud i ett fritt fält. Beskriv och rita hur ljudutbredningens vågformer ser ut nära källan och vid långt avstånd 3b) När du befinner dig nära ljudkällan (vid 2 m avstånd) gör du en ljudnivåmätning och noterar att ljudkällan håller en ljudtrycksnivå på 55 db SPL. Kommer en normalhörande person, som befinner sig ca 5 m från ljudkällan att kunna uppfatta ljudet? Visa hur du resonerar för att komma fram till ditt svar. (3p) 3c) Kan du resonera på samma sätt som i uppgift 3b om du föreställer dig att ljudet breder ut sig i en föreläsningssal (bortsett från att man inte kan avlägsna sig 5 m i en föreläsningssal) 4) Du flyttar till en ny lägenhet som består av 2 rum, kök och helkaklat badrum. Efter att du har flyttat in och skaffat en hel del inredning, mattor och gardiner, hängt upp tavlor och lampor, bjuder du till inflyttningsfest. Din brors familj kommer och dina tre brorsbarn har övat på en kort sång som de sjunger för dig. För att vara säker inför föreställningen övar de sången i badrummet innan de presenterar den för de resterande närvarande. Efter sångstunden undrar yngsta barnet varför sången lät så annorlunda när barnen sjöng i badrummet jämfört med när de sjöng i vardagsrummet. Ge en förklaring med hjälp av begreppen absorption, reflektion och efterklang. (6p) 5) När man slår på en stämgaffel hör man en svag ton när man håller stämgaffeln nära örat. Tonen blir mycket starkare när man sätter stämgaffeln på exempelvis bordskivan. Ange och förklara den akustiska effekten som ligger bakom detta. 6) När flera toner med en viss styrka spelas upp samtidigt kan det uppstå interferens. Förklara kortfattat termen samt hur ljudets slutgiltiga styrka kan påverkas av fenomenet. (3p) 7a) En bredbandig signal spelas upp till höger av dig. Du kan ändå höra signalen även i ditt vänstra öra. Vad heter effekten detta beror på? 7b) Effekten är inte lika effektiv för alla frekvenser. Vilka frekvensområden kommer att kunna höras bäst i ditt vänstra öra? Motivera ditt svar! (3p)
Filtrering Kod: 8a) Vilken typ av filter beskriver figur 2? Ange brytfrekvenser och attenuation rate. (4p) Figur 2 8b) Signalen som illustreras i figur 3 filtreras med filtret i figur 2. Rita in den resulterande signalen i det tomma diagrammet (figur 4) och ta enbart med frekvensband där den filtrerade signalen kan uppfattas av det mänskliga örat. (4p) Figur 3 Figur 4
Ellära och elektroakustik 9a) Rita en jordad krets med en växelspänningskälla på 22V och två motstånd R1 och R2 där R1=15 och R2=3. Motstånden ska vara parallellkopplade. (4p) 9b) Beräkna strömmen (I tot ) för kretsen. Visa dina beräkningar. (3p) 1a) De flesta elektriska utrustningar drivsmed likspänning. Via elnätet levereras dock växelspänning till eluttaget. Förklara kortfattat varför det är på detta viset. 1b) För att en elektrisk utrustning som kräver likspänning ska kunna fungera med spänningen som levereras till eluttaget krävs en speciell komponent (som ibland kan vara inbyggt i utrustningen men ibland finns som en del av kabeln som ansluts till vägguttaget). Vad heter denna komponent? 11) Figur 5 visar en schematisk bild av en vanlig elektroakustisk utrustning. Vad visar figuren? Figur 5
Formelsamling c luft = 34 m/s c vatten(2⁰) = 1485 m/s c muskelvävnad = 1545 m/s c ben = 1485 m/s f n (2n 1) c 4l Kirchhoffs lag för seriekoppling: Kirchhoffs lag för parallellkoppling R tot = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + U in = U 1 + U 2 + U 3 + U 4 +. I = konstant över hela kretsen +.. I tot = I 1 + I 2 + I 3 + I 4 +. U = konstant över hela kretsen [ ] [ ] [ ] [ ] L p p 2 log 2μPa p p dbspl L I I 1 log 12 W 1 2 m I I dbsil