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Etude par interférométrie laser des déplacements du tympan du cobaye sous l'action de sons purs et de bruits impulsifs

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The tympanic-membrane displacements in guinea pigs at the level of the umbilicus with the bulla closed have been investigated with the aid of laser interferometry.

In the case of a sinusoïdal stimulus the amplitude of the displacements related to the acoustic pressure measured at the entrance to the auditory canal increases slowly (by 1,6 dB/octave) between 200 and 1500 Hz and attains a maximum value of 10−7 m/Pa at 1500 Hz. Up to 11 kHz it then decreases by 6 dB/octave. The displacements vary linearly as a function of the acoustic pressure between 70 and 120 dB.

In response to stimuli of impulse type for instance those generated by firing weapons in the open air with peak overpressures between 1 and 100 Pa and a duration of the first positive phase ranging from 8 to 330 pis, the maximum amplitude of tympanum displacement referred to the peak overpressure of the impulse type stimulus exhibits a nearly linear behavior. The ratio of the peak amplitude of the displacements to the peak overpressure of the impulse type stress grows from 10−9 to 10−7 m/Pa with an increase in the duration of the first positive phase of the impulse stimulus from 8 to 330 μs.

On the basis of the measurements achieved it is possible to predict the main characteristics of the displacements of the tympano-ossicular chain for the majority of acoustic impulses consisting of pure tones or impulse type stimuli.

Sommaire

L'étude des déplacements du tympan du cobaye au niveau de l'ombilic, à bulle fermée, a été réalisée par interférométrie laser.

En régime sinusoïdal, l'amplitude des déplacements rapportée à la pression acoustique mesurée à l'entrée du conduit auditif croît lentement (1,6 dB/octave) de 200 à 1500 Hz, où elle atteint une valeur maximale de 10−7 m/Pa. Elle décroît ensuite de 6 dB/octave jusqu'à 11 kHz. Les déplacements varient linéairement avec la pression acoustique entre 70 et 120 dB.

En régime impulsif, pour des ondes du type bruit d'arme en champ libre, de surpression de crête comprise entre 1 et 100 Pa et de durée de première phase positive allant de 8 à 300 μs, l'amplitude maximale des déplacements croît à peu près linéairement avec la surpression de crête du bruit. Le rapport de l'amplitude crête des déplacements à la surpression de crête du bruit impulsif croît de 10−9 à 10−7 m/Pa lorsque la durée de première phase positive du bruit passe de 8 à 330 μs.

Les résultats de ces mesures permettent de prévoir les caractéristiques essentielles du mouvement de la chaîne tympano-ossiculaire pour la plupart des stimulations acoustiques tonales ou impulsives.

Zusammenfassung

Die Trommelfeldauslenkung des Meerschweinchens in der Höhe des Umbilicus wurde bei geschlossener Bulla mittels Laserinterferometrie untersucht.

Bei sinusförmiger Anregung steigt die Schwingungsamplitude, bezogen auf den Schalldruck am Gehöreingang, zwischen 200 und 1500 Hz langsam an (um 1,6 dB/Oktave) bis auf einen Maximalwert von 10−7 m/Pa. Sie nimmt dann mit 6 dB/Oktave bis 11 kHz ab. Die Auslenkungen verändern sich zwischen 70 und 120 dB linear mit dem Schalldruck.

Bei Impulsanregung, und zwar durch Wellen von der Art eines Geschoßknalls im Freifeld mit Spitzenüberdrücken zwischen 1 und 100 Pa und bei einer Dauer der ersten positiven Phas? zwischen 8 und 300 μs, wächst die Maximalauslenkung fast linear mit dem Spitzendruck. Das Verhältnis der Auslenkungsspitze zu der des Überdrucks steigt von 10−9 auf 10−7 m/Pa, wenn die Dauer der ersten positiven Geräuschphase sich von 8 auf 330 pis verändert.

Die Ergebnisse dieser Messungen erlauben es, die wesentlichen Kenngrößen der Bewegung der aus Trommelfell und Gehörknöchelchen bestehenden Kette bei den meisten akustischen, tonalen oder impulsartigen Anregungen vorherzusagen.
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Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 1980

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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