Кто слышит ультразвук. Ультразвуковые волны повсюду. Можно ли их слышать? Ультразвук не слышимые человеком

Эти ужасные звуки вокруг нас, но только небольшая группа людей может их услышать. Они почти всегда приходят с машин - иногда умышленно, а иногда и случайно. Они достаточно громкие, чтобы раздражать и вызывать головные боли у людей, чувствительных к ним, хотя кажется, что они обычно недостаточно громкие, чтобы вызвать постоянные проблемы со здоровьем. И ученые не имеют четкого представления, насколько распространены эти звуки или насколько они вредны.

Это результат более чем десятилетия исследований Тимоти Лейтона, профессора акустики в Университете Саутгемптона в Англии, в классе звуков под названием «ультразвук». Он рассказал о своей работе на 175-м заседании Акустического общества Америки (ASA) 9 мая.

Ультразвук не очень четко определен, сказал Лейтон в интервью. Теоретически, по его словам, это звуки слишком высоки для людей, чтобы их слышать. Но на практике это звуки, которые находятся на грани слуха для младенцев, молодых людей, некоторых взрослых женщин и других групп с особенно острым слухом. И для них ультразвук представляет собой растущую проблему, которая недостаточно изучена или хорошо понята, сказал Лейтон.

«Многие люди приходили ко мне, и они говорили: «Я чувствую себя плохо в некоторых зданиях», - сказал Лейтон. «Никто не может это слышать, я был у своего врача, проверял слух, и все говорят, что это у меня в голове».

Часть проблемы, по словам Лейтона, заключается в том, что очень немногие исследователи изучают эту проблему.

«Я думаю, вам повезет найти даже шесть человек во всем мире, работающих над этим, - сказал Лейтон. «И это, я думаю, причины, почему многие страдальцы оказались у моей двери».

Это не означает, что работа Лейтона не входит в научный мейнстрим; он был одним из двух сопредседателей приглашенной сессии по высокочастотному звуку на собрании ASA и получил медаль Клиффорда Патерсона Королевского общества за отдельные исследования подводной акустики. Но большинство акустических исследователей просто не изучают высокочастотный звук в человеческих пространствах; большинство экспертов по акустике заявили, что у них нет знаний для комментариев.

Звуки, которые он не слышал

Лейтон начал свою раннюю работу над ультразвуковыми волнами, отправившись в здания, где люди сообщали о наличии симптомов. Пока он не слышал звуков, он записывал их, используя свои микрофоны, и постоянно находил ультразвуковые частоты.

«Это места, где может быть 3 миллиона или 4 миллиона человек в год», - сказал он. «Поэтому мне стало ясно, что ультразвук есть в общественных местах, где пострадают меньшинство, но в количественном выражении это большое количество людей».

И эффекты ультразвука не тривиальны.

«Если вы находитесь в зоне ультразвука, и вы один из чувствительных людей, у вас появятся головные боли, тошнота, шум в ушах (звон) и различные другие симптомы», - сказал Лейтон. «И как только экспозиция прекратится, вы выздоравливаете. Примерно через час вы поправляетесь».

Ответ на ультразвуковое воздействие может показаться суеверием, и исследователи не понимают, почему это происходит. Но это подкреплено десятилетиями последовательных экспериментов рядом различных исследователей.

Лейтон - один из немногих экспертов по этому вопросу, и он не знает, сколько людей подвержено воздействию ультразвука или насколько серьезны последствия.

Самое известное, предположительно, событие произошло, когда американские дипломаты на Кубе страдали странным созвездием симптомов, которые чиновники первоначально приписывали какому-то ультразвуку. Самые тяжелые симптомы воздействия ультразвуковой волны включают головные боли, шум в ушах и потерю слуха, аналогичные тем, с которыми сталкиваются американские дипломаты на Кубе. (Лейтон, как и большинство ученых, скептически относится к тому, что там было фактически задействовано ультразвуковое оружие).

В действительности, Лейтон сказал, причина, почему ультразвук является проблемой, заключается не в том, что в причудливых крайних случаях он может подвергать крошечную часть населения постоянному повреждению слуха. Чаще ультразвук, вероятно, подвергает большую, молодую, уязвимую часть населения дискомфорту, раздражению слуха.

Но почему не все слышат эти звуки?

Еще в конце 1960-х и в начале 70-х годов исследователи впервые систематически изучали, какие звуки могут создавать проблемы на рабочем месте, но были достаточно высокими, чтобы они не становились проблематичными в ограниченных дозах с небольшим объемом. Основываясь на этих исследованиях, правительства во всем мире пришли к общему руководству по ультразвуковым исследованиям на рабочем месте: 20 килогерц при средних объемах или 20 000 вибраций в секунду.

Это очень высокий звук - намного выше, чем большинство взрослых слышат. В видео ниже тон медленно поднимается от низкого 20-герцевого тона до 1000-кратного 20-килогерцевого. Я ничего не слышу, как только тон поднимается примерно на 16 килогерц. (Но я не могу точно сказать, что это не результат моих наушников, а мой слух.)

Но это не слишком важно для всех людей. Почти все теряют слух в верхнем конце спектра по мере возраста. А мужчины, как правило, теряют слух в этих диапазонах, раньше женщин.

Проблема с исследованиями 1970-х годов, сказал Лейтон, заключается в том, что они проводились в основном на взрослых мужчинах, многие из которых работали на шумных работах и, вероятно, имели довольно слабый слух. По словам Лейтона, правительства во всем мире руководят положениями, регламентирующими ультразвуковое исследование, в отношении этих исследований. И эти правила, предназначенные для шумных рабочих мест, стали доминировать в общественных местах в развитых странах, где люди, восприимчивые к ультразвуковым волнам, могут оказаться невостребованными.

«Бабушка с ребенком на руках может пойти в общественное место, где много ультразвукового воздействия, и ребенок будет взволнован, и бабушка не будет иметь абсолютно никакого представления о том, что происходит».

Просто не так много исследователей изучают окружающий ультразвук, сказал Лейтон, поэтому данные о том, где находится ультразвук, ограничены. До сих пор он сказал, что его краудсорсированные эксперименты только что сумели отобразить ультрасонографию в центре Лондона, но они уже дали некоторые подсказки относительно того, где можно найти ультразвук.

Места, начиная от железнодорожных станций, до спортивных стадионов, до ресторанов, по-видимому, бессознательно транслировали ультразвук через определенные датчики двери или через устройства от грызунов, сказал Лейтон.

Лейтон сказал, что нет единого виновника ультразвуковых волн. Ряд машин создают их совершенно непреднамеренно. Некоторые громкоговорители воспроизводят их во время тестовых циклов. И Лейтон сказал, что он нашел производителей тех устройств, которые интересуются его исследованиями и устраняют их проблемы с ультразвуком. Другие отрасли промышленности, как и производители устройств, предназначенных для защиты от вредителей со дворов и подвалов, более упрямы.

Следующий шаг для людей, которые обеспокоены ультразвуком, сказал Лейтон, - собирать гораздо больше данных.

Прямо сейчас, трудно исследовать ультразвук по той простой причине, что большинство людей не может их слышать, поэтому большинство людей не понимают, что это вопрос, который стоит изучить. По словам Лейтона, трудно провести исследование того, представляет ли он какие-либо конкретные опасности.

«Мы действительно не можем проверять обычные ультразвуковые машины на молодых людях и причинять им боль. Я имею в виду, что это просто неэтично», - сказал он. «И это вызывает тревогу, потому что вы можете пойти в магазин оборудования, а за 50 долларов вы можете купить устройство, которое повлияет на ребенка вашего соседа. Но при этом мне никогда не позволят привести людей в лабораторию и испытывать на них влияние ультразвука».

Но, по словам Лейтона, интерес растет.

Он недавно выпустил призыв к работе над ультразвуком и получил около 30 сообщений, около 20 из которых стоили публикации.

Радиоконструктор 2007 №2

Ультразвуки окружают нас повсеместно, это могут быть «переговоры» животных, шумы различного оборудования, а так же ультразвуки специально генерируемые эхолотами, медицинскими приборами. В отличие от звуков слышимого диапазона ультразвуки действуют на нас незаметно. И не всегда благоприятно. Наглядный пример, - в определённом месте, например, возле какого-то агрегата, у вас болит голова, и слух как-то понижен. Все симптомы оглушения, но вокруг тишина. Кажущаяся тишина. На ваши уши давят «децибелы» ультразвукового диапазона, они оглушают вас, но вы этого не можете понять, потому что вы не слышите мешающих вам акустических колебаний.

С помощью этого несложного прибора можно не только определить источник ультразвука его интенсивность, но и «прослушать» ультразвук, определить характер его звучания (прерывистый, с изменяющейся частотой, и др.).

Основой прибора служит ультразвуковой микрофон MA40B8R (М1). Число «40» в его названии говорит о частоте (40 кГц), на которой у него максимальная чувствительность. На частоте ниже 32 кГц чувствительность резко падает (-90dB). Такая характеристика чувствительности дает возможность использовать его для контроля за ультразвуком без применения специальных фильтров, подавляющих звуковые частоты.

Схема индикатора уровня ультразвука состоит из микрофона М1, двухкаскадного усилителя на транзисторах VT1 и VT2 и измерителя переменного напряжения на диодах VD1, VD2 и стрелочном индикаторе МА. Переменное напряжение с Ml через регулятор чувствительности R7 поступает на двухкаскадный усилитель. Затем усиленное переменное напряжение детектируется диодами VD1 и VD2. На конденсаторе С6 образуется постоянное напряжение, пропорциональное уровню громкости ультразвука. Это напряжение показывает стрелочный прибор МА.

Для прослушивания ультразвука используется метод понижения его частоты до частот звукового диапазона путём деления цифровым счётчиком.

С коллектора VT2 переменное напряжение ультразвуковой частоты поступает на формирователь импульсов на транзисторе VT3. Транзистор включён без смещения на базе и лавинообразно открывается, когда амплитуда переменного напряжения на его базе превышает барьер открывания транзистора.

Импульсы с коллектора VT3 поступают на счётный вход двоичного счётчика D1. Счётчик делит их частоту на 128. Затем, с выхода счётчика импульсы поступают на головные телефоны.

В результате, например, ультразвук частотой 40 кГц головные телефоны воспроизводят как звук частотой 312,5 Гц (40/128=0,3125). Теперь мы можем «слышать» ультразвуки, следить за изменением их частоты, и определять их интенсивность по стрелочному индикатору. Недостаток в том, что громкость звука в наушниках не зависит от громкости ультразвука, но это компенсируется стрелочным индикатором уровня.

Большинство деталей установлено на печатной плате из стеклотекстолита с односторонней фольгировкой. Плата помещена в пластмассовый корпус и расположена вдоль него. Рядом с ней в специально пропиленном в корпусе отверстии установлен импортный стрелочный индикатор (аналогичен индикатору М470) с торцевым положением шкалы. Ток полного отклонения стрелки индикатора 300mA, а сопротивление 1200 Ом. Однако, можно применить любой похожий микроамперметр, со шкалой не более 400mA и сопротивлением не менее 300 Ом. Скорректировать его чувствительность можно включением последовательно дополнительного резистора, сопротивление которого нужно будет подобрать опытным путём.

Микросхему К561ИЕ20 можно заменить счётчиком К561ИЕ16. При этом, выходным будет не 4-й, а 6-й вывод микросхемы (нужно немного изменить печать платы).

Выключатель питания микротумблер, установленный пайкой на плату. Одновременно, гайка крепления тумблера на панель служит элементом крепления платы в корпусе. Разъём Х1 - гнездо для малогабаритных головных стереотелефонов, он так же установлен на плате. Схема подключения этого разъёма такова, что головные телефоны работают включёнными последовательно.

Источником питания служит батарея «Крона» напряжением 9V.

Подстроенный резистор R7 можно заменить переменным, тогда можно будет регулировать чувствительность прибора в широких пределах.

Рисунок печати платы и монтажная схема показаны на рисунке 2, а на рисунке 3 показано каким образом детали прибора размещены в корпусе.

Рисунок 2. Печатная плата

Рисунок 3. Монтажная схема.

Рисунок 4. Схема расположения.

В налаживании нуждаются усилительные каскады на транзисторах VT1 и VT2. Установив подстроенный резистор в положение минимальной чувствительности (движок вниз до конца, по схеме), нужно измерить постоянные напряжения на коллекторах VT1 и VT2. Если эти напряжения выходят за пределы 2,5-3V, нужно подобрать сопротивления базовых резисторов (R1 и R2, соответственно).

Если вы слышите какие-то звуки, которых не слышат другие люди, это вовсе не значит, что у вас слуховые галлюцинации и пора к психиатру. Возможно, вы относитесь к категории так называемых хамеров. Термин происходит от английского слова hum, означающего гул, гудение, жужжание.

Странные жалобы

Впервые на феномен обратили внимание в 50-х годах прошлого столетия: люди, проживающие в разных концах планеты, жаловались на то, что постоянно слышат некий равномерный гудящий звук. Чаще всего об этом рассказывали жители сельской местности. Они утверждали, что непонятный звук усиливается в ночное время (видимо, потому, что в это время снижается общий звуковой фон). У тех, кто слышал его, нередко наблюдались и побочные эффекты – головная боль, тошнота, головокружение, носовые кровотечения и бессонница.

В 1970 году на загадочный шум пожаловались сразу 800 британцев. Подобные эпизоды происходили также в Нью-Мексико и Сиднее.

В 2003 году специалист по акустике Джефф Левенталь обнаружил, что странные звуки способны слышать лишь 2% всех жителей Земли. Преимущественно это люди в возрасте от 55 до 70 лет. В одном случае хамер даже покончил жизнь самоубийством, так как не мог выносить непрекращающийся гул.

«Это своего рода пытка, иногда просто хочется закричать, - так описывала свои ощущения Кэти Жак из Лидса (Великобритания). - Трудно уснуть, потому что я слышу этот пульсирующий звук непрерывно. Начинаешь ворочаться и еще больше думаешь об этом».

Откуда шум?

Отыскать источник шума исследователи пытались давно. В начале 1990-х сотрудники Лос-Аламосской национальной лаборатории университета Нью-Мексико пришли к выводу, что хамеры слышат звуки, которые сопровождают движение транспорта и производственные процессы на заводах. Но эта версия спорна: ведь, как уже говорилось выше, большинство хамеров проживают в сельской местности.

По другой версии, никакого гула на самом деле нет: это иллюзия, порожденная больным мозгом. И наконец самая интересная гипотеза гласит, что у некоторых людей повышенная чувствительность к низкочастотным электромагнитным излучениям или сейсмической активности. То есть они слышат «гул Земли», на который большинство людей внимания не обращают.

Парадоксы слуха

Дело в том, что среднестатистический человек способен воспринимать звуки в диапазоне от 16 герц до 20 килогерц, если звуковые колебания передаются по воздуху. При передаче звука по костям черепа диапазон возрастает до 220 килогерц.

Например, колебания человеческого голоса могут варьироваться в пределах 300-4000 герц. Звуки выше 20 000 герц мы слышим уже хуже. А колебания ниже 60 герц воспринимаются нами как вибрации. Высокие частоты называются ультразвуком, низкие – инфразвуком.

Не все люди одинаково реагируют на различные звуковые частоты. Это зависит от множества индивидуальных факторов: возраста, пола, наследственности, наличия слуховых патологий и проч. Так, известно, что есть люди, способные воспринимать звуки высокой частоты - до 22 килогерц и выше. В то же время животные порой могут слышать акустические колебания в диапазоне, недоступном человеку: летучие мыши используют ультразвук для эхолокации во время полетов, а киты и слоны предположительно общаются между собой при помощи инфразвуковых колебаний.

В начале 2011 года израильские ученые выяснили, что в человеческом мозге имеются особые группы нейронов, которые позволяют оценить высоту звука вплоть до 0,1 тона. У большинства видов животных, за исключением летучих мышей, таких «приспособлений» не имеется. С возрастом из-за изменений во внутреннем ухе люди начинают хуже воспринимать высокие частоты и развивается нейросенсорная тугоухость.