Sound themes ( Ultrasounds and Hearing ) - Les thème du son ( Les Ultrasons et l'Audition )

in STEMGeekslast year


In my previous posts, I shared :

Chapter 1 :

Chapter 2 :

In this post, I would like to share about ''Ultrasounds and Hearing''.

I'll translate it from French to English !


1. Ultrasounds :

1.1. Presentation :

Ultrasound, sound waves with a frequency greater than 20 kHz, corresponding to sounds inaudible to humans.

Les Ultrasons :
Présentation :
Ultrasons, ondes sonores de fréquence supérieure à 20 kHz, correspondant à des sons inaudibles pour l’homme.

1.2. Production and Detection :

Modern ultrasonic generators can produce frequencies of several gigahertz (1 GHz = 1 billion Hz), transforming an alternating electric current into mechanical oscillations. The detection and measurement of ultrasonic waves is carried out mainly using a piezoelectric receiver or by optical means, the ultrasonic waves being able to diffract light.

Production et Détection :
Les générateurs modernes d'ultrasons peuvent produire des fréquences de plusieurs gigahertz (1 GHz = 1 milliard de Hz), en transformant un courant électrique alternatif en oscillations mécaniques. La détection et la mesure des ondes ultrasonores s'effectuent principalement à l'aide d'un récepteur piézo-électrique ou par des moyens optiques, les ondes ultrasonores pouvant diffracter la lumière.

1.3. Applications :

Ultrasound has many applications in physics, chemistry, technology and medicine. Ultrasonic waves have long been used for underwater detection and communication in sonars, widely used for navigation and, in particular, for underwater warfare.
In physics, ultrasound is used to determine certain properties of matter, such as compressibility, specific heats and elastic constants. Ultrasound makes it possible to produce emulsions, such as homogenized milk. They are also used to detect defects in certain materials. Ultrasound whose frequencies are of the order of GHz can be used to obtain an "acoustic microscope", capable of visualizing details smaller than 1 µm. Surface acoustic waves, of ultrasonic frequency, are an important part of electronic control devices.

In medicine, ultrasound is used for diagnostics, to destroy diseased tissue, or to restore damaged tissue. Ultrasound waves are used to treat different types of humatoid arthritis, gout, muscle accidents, as well as to destroy kidney stones. As a diagnostic tool, ultrasound waves are often more revealing than X-rays. X-rays are in fact less effective in revealing small differences in density in certain forms of cancer. Ultrasound uses the reflection of ultrasound from the organs. When ultrasonic waves reach a tissue, they are reflected depending on the density and elasticity of the tissue. With an ultrasonic scalpel, a surgeon can make a thinner incision than with a conventional scalpel. Such techniques are used for brain and ear surgery. Physiotherapy also uses ultrasound.

Applications :
Les ultrasons ont de nombreuses applications en physique, en chimie, en technologie et en médecine. Les ondes ultrasonores sont utilisées depuis longtemps pour la détection et la communication sous-marines dans les sonars, très employés pour la navigation et, en particulier, pour la guerre sous-marine.
En physique, les ultrasons servent à déterminer certaines propriétés de la matière, telles que la compressibilité, les chaleurs spécifiques et les constants élastiques. Les ultrasons permettent de réaliser des émulsions, telles que le lait homogénéisé. On les utilise également pour détecter les défauts de certains matériaux. Les ultrasons dont les fréquences sont de l'ordre du GHz peuvent être utilisés pour obtenir un « microscope acoustique », capable de visualiser des détails inférieurs à 1 µm. Les ondes acoustiques de surface, de fréquence ultrasonique, constituent une partie importante des appareils de contrôle électronique.
En médecine, les ultrasons sont utilisés pour les diagnostics, pour détruire des tissus malades ou remettre en état des tissus endommagés. Les ondes ultrasonores sont utilisées pour soigner différents types d'arthrite humatoïde, la goutte, les accidents musculaires, ainsi que pour détruire les calculs rénaux. Comme outil de diagnostic, les ondes ultrasonores sont souvent plus révélatrices que les rayons X. Ces derniers sont en effet moins efficaces pour mettre en évidence les petites différences de densité dans certaines formes de cancer. L'échographie utilise la réflexion des ultrasons par les organes. Lorsque les ondes ultrasonores atteignent un tissu, elles sont réfléchies en fonction de la densité et de l'élasticité du tissu. Avec un scalpel ultrasonique, un chirurgien peut pratiquer une incision plus fine qu'avec un scalpel conventionnel. De telles techniques sont utilisées pour la chirurgie du cerveau et de l'oreille. La physiothérapie utilise également les ultrasons.

2. Hearing :

2.1. Presentation :

Hearing, the sense by which the outside world is perceived through specialized sensory organs, sensitive to the sound vibrations of the air.
In arthropods, the organs of hearing are vibratile bristles and organs called scolophores, located on the legs. In vertebrates, hearing is a complex function performed jointly by the ear and the nervous system. The ear does not have the same structure in all groups: while the inner ear exists in all vertebrates, the middle ear is only present in tetrapods and the outer ear in mammals. In addition to an inner ear and a middle ear, fish have a specialized organ, called the lateral line, located on the sides, which registers low-pitched sounds.

Audition :
Présentation :
Audition, sens grâce auquel le monde extérieur est perçu par l’intermédiaire d’organes sensoriels spécialisés, sensibles aux vibrations sonores de l’air.
Chez les arthropodes, les organes de l’audition sont des soies vibratiles et des organes appelés scolophores, situés sur les pattes. Chez les vertébrés, l’audition est une fonction complexe assurée conjointement par l’oreille et par le système nerveux. L’oreille n’a pas la même structure chez tous les groupes : si l’oreille interne existe chez tous les vertébrés, l’oreille moyenne n’est présente que chez les tétrapodes et l’oreille externe, chez les mammifères. Les poissons possèdent, outre une oreille interne et une oreille moyenne, un organe spécialisé, appelé ligne latérale, situé sur les flancs, qui enregistrent les sons graves.

2.2. Functioning :

The inner ear, in its anterior part (the cochlea), and the auditory nerve perform the function of perception. As with other sensory organs, the process begins with the development of a nervous message from a non-nervous phenomenon, in this case the vibration of a liquid, through the intervention of specialized cells; the range of sound frequencies perceptible by humans is between 15 Hz and 20,000 Hz. Then, the different characteristics of the sound are encoded and transmitted to the brain.

Intense sound is reflected by a high frequency of elementary nerve messages emitted by neurons. The ear's sensitivity to changes in sound intensity varies with frequency: it is greatest between 1000 and 3000 Hz, where a change of 1 decibel can be detected. It also depends on the sound intensity, if only because of the subjective parasitic tones, related to the natural imperfections of the ear, generated by the low intensity sounds.

L’oreille interne, dans sa partie antérieure (la cochlée), et le nerf auditif assure la fonction de perception. Comme pour d’autres organes sensoriels, le processus commence par l’élaboration d’un message nerveux à partir d’un phénomène non nerveux, en l’occurrence la vibration d’un liquide, grâce à l’intervention de cellules spécialisées ; la gamme des fréquences sonores perceptibles par l’homme est comprise entre 15 Hz et 20 000 Hz. Ensuite, les différentes caractéristiques du son sont codées et transmises jusqu’au cerveau.
Un son intense est traduit par une fréquence élevée des messages nerveux élémentaires émis par les neurones. La sensibilité de l’oreille aux variations d’intensité sonore varie avec la fréquence : elle est plus importante entre 1 000 et 3 000 Hz, où un changement de 1 décibel peut être détecté. Elle dépend aussi de l’intensité sonore, ne serait-ce qu’à cause des sonorités parasites subjectives, liées aux imperfections naturelles de l’oreille, engendrées par les sons de faible intensité.

Thanks for reading.

It's nice to know what we hear.

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