Исследование мышления диспетчера

2. СЛУХОВОЙ АНАЛИЗАТОР.

 Назначение  слухового анализатора - прием и  анализ сигналов, передаваемых колебаниями упругой среды в диапазоне 16-20 000 герц.

 В системах управления значительная часть информации поступает к человеку в форме звуковых сигналов. Отражающие эти сигналы ощущения вызываются действием звуковой энергии на слуховой анализатор. Он состоит из уха, слухового нерва и сложной системы нервных связей и центров мозга. В аппарат, обозначаемый термином ухо, входят: наружное (звукоулавливающий аппарат), среднее (звукопередающий аппарат) и внутреннее (звукоснимающий аппарат) ухо. Ухо воспринимает

определенные  частоты звуков благодаря функциональной способности 
волокон его мембраны к резонансу. Физиологическое значение наружного и 
среднего уха заключается в проведении и усилении звуков. Слуховой 
анализатор человека улавливает форму волны, частотный спектр чистых 
тонов и шумов, осуществляет анализ и синтез в определенных пределах 
частотных компонент звуковых раздражений, обнаруживает и опознает звуки 
в большом диапазоне интенсивностей и частот. Слуховой анализатор 
позволяет дифференцировать звуковые раздражения и определять 
направление звука, а также удаленность его источника. Источником 
звуковых волн может быть любой процесс вызывающий местное изменение 
давления или механические напряжения в среде. Слуховой аппарат человека 
воспринимает как слышимый звук колебания с частотой 16 - 20000 Герц; ухо 
наиболее чувствительно к колебаниям в области средних частот - от 1000 до 
4000 Герц. Звуки частот ниже 16 Герц называются инфразвуками, а выше 
20000 Герц - ультразвуками. Инфразвуки и ультразвуки также могут 
оказывать влияние на организм, но оно не сопровождается слуховым ощущением.

   Физически звук характеризуется амплитудой (интенсивностью), частотой и формой звуковой волны. Интенсивностью звукового сигнала принято считать силу звука. Основными количественными характеристиками слухового анализатора являются абсолютный и дифференциальный пороги. Нижний абсолютный порог соответствует интенсивности звука в децибелах, верхний порог - интенсивность, при которой возникают различные болевые ощущения (щекотание, покалывание, головокружение и т. д.). Между ними расположена область восприятия речи. При уровне 120 децибел звук становится дискомфортным, при 130 децибелах вызывает неприятное ощущение. Верхней границей слухового поля является порог болевого ощущения, мало зависящий от частоты и близкий к 140 децибел.

   Человек оценивает звуки, различные по интенсивности, как равные по громкости, если частоты их также различны. Субъективное ощущение интенсивности звука называется громкостью и измеряется в фонах. Уровень громкости в фонах численно равен интенсивности звука в децибелах для чистого тона частотой 1000 Герц. Различие между уровнем громкости и уровнем интенсивности звука тем больше, чем ниже его частота и слабее звук. Субъективная оценка громкости зависит от времени действия звука на рецептор. С характеристикой громкости тесно связана характеристика раздражающего действия звуков. Ощущение неприятности звуков возрастает с увеличением их громкости и частоты.

   Длительность звукового раздражителя, необходимая для возникновения ощущения, так же не является постоянной величиной. При достаточно высокой интенсивности и частоте, слуховое ощущение возникает уже при длительности звукового раздражителя, равной всего 1 мсек.

 Оценка громкости  и высоты очень коротких звуков затруднена. Любой звук оценивается только как  щелчок. С увеличением длительности звука слуховое ощущение постепенно проясняется: человек начинает различать высоту и громкость. Минимальное время, необходимое для отчетливого ощущения высоты тона, равно примерно 50 мсек.

 Дифференцировка двух звуков по частоте и интенсивности  также зависит от отношения их по длительности и от интервала между ними. Как правило, звуки, равные по длительности, различаются точнее, чем неравные.

 Слуховой  анализатор обеспечивает отражение  и положения источника звука  в пространстве: его расстояние и  направление относительно субъекта. Короткие дистанции порядка 1-2 метров оцениваются довольно грубо, с точностью до десятков сантиметров. С увеличением дистанции до 3 метров точность оценки возрастает примерно вдвое, однако на дистанции 4 метра она вновь снижается. Расстояние до движущегося объекта определяется на слух точнее, чем до неподвижного. Звук, громкость которого увеличивается, воспринимается как приближающийся, и - наоборот. При приближении звучащего тела к слушателю частота звуковых колебаний увеличивается, а при его удалении уменьшается (эффект Доплера). Это отражается в слуховых ощущениях в форме изменения высоты звука. Значительное влияние на оценку расстояния оказывает тембр. Более тембрированный звук (более сложная форма звуковой волны) обычно оценивается как более удаленный, а менее тембрированный - как более близкий.

 Точность  определения направления зависит  также от положения источника  звука относительно координат человеческого тела. Наиболее точно дифференцируются направления в горизонтальной плоскости. При этом на первом месте по точности оказывается правое направление, затем левое и переднее направление.

 Если источник звука находится прямо перед  человеком, то звуковые волны достигают обоих ушей одновременно. Если же он отклоняется вправо или влево, то время прихода звука к одному уху будет короче, чем к другому. Этой разностью и определяется оценка направления источника звука.

 Пространственная  локализация источника звука  возможна благодаря восприятию звуков одновременно двумя ушами (бинауральный слух). Бинауральный слух отличается от моноурального более высокой абсолютной чувствительностью, помехоустойчивостью, разрешающей способностью при различении изменений высоты и громкости сигналов и большей возможностью различения пространственного положения источника звука.

Пространственная  локализация источников звука осуществляется за счет:

1. разницы во времени прихода сигналов в правое и левое ухо.
2. сдвига фазы сигналов, поступающих на разные уши.
3. разницы интенсивности сигналов, приходящих к правому и левому уху 
   человека.

 Одним из наиболее эффективных средств передачи информации человеку является речь. Вопрос о характеристиках речевых сигналов возникает при разработке аппаратуры, предназначенной для передачи информации от

человека к  человеку. Однако этим его значение не ограничивается, так как открываются возможности использования речевых сигналов при обмене информацией между человеком и машиной.

  Задачи  техники связи потребовали изучения зависимости восприятия речевых сигналов от их акустических характеристик, определение разборчивости речи в условиях шума, поиска путей повышения разборчивости и тому подобное.

 Чтобы речевые  звуки были понятными, их интенсивность  должна превышать интенсивность шумов примерно на 6 децибелов. Но обнаружить звуки можно даже и в том случае, если интенсивность речи меньше интенсивности шума (примерно также на 6 децибел).

  В реальных условиях деятельности человеку приходится воспринимать звуковые сигналы на том или ином фоне. При этом фон может маскировать полезный сигнал, что, естественно, затрудняет его обнаружение. Разборчивость речи обусловлена рядом факторов. Ухо способно различать нужный голос среди 2 — 3 абонентов. Из двух одновременных сообщений точнее воспринимается поступившее на 0,2 - 0,4 секунды раньше.

 Дифференцировка сообщений возможна разделением  по смыслу, по индивидуальным голосовым характеристикам, по направлению звука, разделением на правое и левое ухо, с помощью дополнительных визуальных индикаторов. При разработке и конструировании акустических индикаторов задача борьбы с эффектом маскировки является одной из важнейших.

 Существуют  различные способы повышения  разборчивости речи в условиях шума.

1 .Зрительный  контроль.

 2.Применение  шумозаглушек при громкости речи  выше 85 децибел. Однако при громкости выше 95 децибел те же заглушки снижают разборчивость речи.

 3 .Оптимальный  выбор словаря, который должен  содержать меньше сплошных речевых  стимулов, учитывать акустические  критерии, отдавать предпочтение  привычным для определенного  контингента лиц словам, не допускать включения нестандартных терминов и команд.

 Речь обладает не только акустическими, но и некоторыми другими специфическими характеристиками. Слово имеет определенный фонетический, фонематический, слоговой, морфологический состав, является определенной частью речи, несет смысловую нагрузку. Важным фактором, влияющим на опознание слов, является их частотная характеристика. Чем чаще встречается слово, тем при более низком отношении к шуму оно опознается.

 При восприятии отдельных слов и слогов существенную роль играют фонетические характеристики. При восприятии словосочетаний в действие вступают синтаксические зависимости, а фонетические отступают на второй план.

 4.Точность  опознания. Длинные слова понимаются  лучше, чем короткие. Так как более длинное слово обладает большим числом опознавательных

признаков. Наибольшей помехоустойчивостью к шуму обладают звуки Р, Л, М, Н, хуже Ш, Ч, П, наихудшей С, Ф, Ц, Т, Г. Слова с буквой И под ударением дают на 10 %лучшую разборчивость, чем с ударной буквой А. Точнее опознаются слова с ударением на последнем слоге. Распознаваемость слов повышается, если они начинаются с гласных.

 5.Для оптимизации  строения фраз их объем не  должен превышать 7+ - 2 слов. Наиболее значащие слова следует располагать в первой трети фразы. В разрешающих фразах, командах разрешение следует в конце, после содержания действия, в запрещающих - наоборот.

6. Выполнение  специальных требований к диктору:

• большая интенсивность речи.
• большая продолжительность слогов.
• повышение вариативности звуковых высот.

• большая часть времени должна быть занята речевыми звуками, а не 
  паузами.

 Рекомендуются следующие динамические диапазоны  систем связи: Высококачественная связь — 60 децибел. Коммерческое радиовещание - 40-45 децибел.

Тракты связи  с автоматической регулировкой среднего уровня - 30 децибел. Практическая передача информации - 20 децибел.

 Оптимальным считается темп речи 60 - 80 слов в 1 минуту с интервалом между словами 1 секунда, а допустимым - до 120 слов в 1 минуту.

З.ТАКТИЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР.

 Тактильный  анализатор обеспечивает восприятие прикосновения (слабого давления), боли, тепла, холода и вибрации. Для каждого из этих ощущений (кроме вибрации) в коже имеются специфические рецепторы, либо их роль выполняют свободные нервные окончания.

 Каждый микроучасток кожи обладает наибольшей чувствительностью  к тем раздражителям, для которых  на этом участке имеется наибольшая концентрация соответствующих рецепторов. Поэтому можно выделить на коже точки и участки с избирательной чувствительностью к холоду, теплу, боли и прикосновениям. Воздействие в этих точках даже неспецифическим, но достаточно сильным раздражителем независимо от его характера вызывает специфическое ощущение, обусловленное типом рецептора. В то же время благодаря взаимосвязи между нервными окончаниями в коже, повышение интенсивности раздражителя в одном месте вызывает распространение раздражителя и может вызвать реакцию других, менее чувствительных мест. При этом наряду с первоначальным ощущением в данной точке возникают и другие ощущения.

 Чувствительность  к прикосновению (тактильная) проявляется  при деформации кожи под давлением внешнего воздействия. Ощущение возникает только в момент деформации, т. е. при движении раздражителя, и исчезает, как только скорость движения падает до нуля. Абсолютный порог чувствительности к силе раздражителя зависит от места его приложения,

скорости движения, функционального состояния рецептора. Ощущение прикосновения возникает  уже при деформации одного волоска. При непосредственном воздействии на кожу порог измеряется в единицах давления Паскалях. Чувствительность тактильных рецепторов непостоянна во времени, наблюдается мерцание, т. е. спонтанные изменения порога.

 Абсолютный  порог пространственной чувствительности (разрешающая способность) в основном определяется плотностью рецепторов на том или ином участке кожной поверхности. При последовательном воздействии одиночных раздражителей ошибка в локализации колеблется в пределах 2-8 мм. При одновременном воздействии в двух точках пороги зависят от места приложения раздражителя. При ритмичных последовательных прикосновениях к коже каждое из них воспринимается как раздельное, пока не будет достигнута критическая частота, при которой ощущение последовательных прикосновений переходит в специфическое ощущение вибрации.