Ультразвук

Ультразвук представляет собой механические колебания упру­гой среды, имеющие одинаковую со звуком физическую приро­ду, но отличающиеся более высокой частотой, превышающей принятую верхнюю границу слышимости — свыше 20 кГц, хо­тя при больших интенсивностях (120... 145 дБ) слышимыми мо­гут быть и звуки более высокой частоты

Гигиеническая классификация ультразвука происходит по основным характерным признакам:

1. По способу распространения ультразвуковых колебаний:

- контактный способ - ультразвук распространяется при соприкосновении рук или других частей тела человека с источником ультразвука, обрабатываемыми деталями, приспособлениями для их удержания и т.д.;

- воздушный способ - ультразвук распространяется по воздуху.

2. По типу источников ультразвуковых колебаний выделяют:

- ручные источники,

- стационарные источники.

3. По спектральным характеристикам ультразвуковых колебаний выделяют:

- низкочастотный ультразвук - 16-63 кГц (указаны среднегеометрические частоты октавных полос);

- среднечастотный ультразвук - 125-250 кГц;

- высокочастотный ультразвук - 1,0-31,5 МГц.

4. По режиму генерирования ультразвуковых колебаний выделяют:

- постоянный ультразвук,

- импульсный ультразвук.

5. По способу излучения ультразвуковых колебаний выделяют:

- источники ультразвука с магнитострикционным генератором,

- источники ультразвука с пьезоэлектрическим генератором

Ультразвук, как и звук, характеризуется ультразвуковым давлением (Па), интенсивностью (Вт/м²) и частотой колебаний (Гц).

При распространении в различных средах ультразвуковые волны поглощаются, причем тем больше, чем выше их часто­та. Низкочастотный ультразвук довольно хорошо распростра­няется в воздухе, а высокочастотный — практически не распро­страняется. В упругих средах (воде, металле и др.) ультразвук мало поглощается и способен распространяться на большие расстояния, практически не теряя энергии. Поглощение ультра­звука сопровождается нагреванием среды.

Специфической особенностью ультразвука, обусловленной большой частотой и малой длиной волны, является возмож­ность распространения ультразвуковых колебаний напра­вленными пучками, получившими название ультразвуковых лучей. Они создают на относительно небольшой площади очень большое ультразвуковое давление. Это свойство ультразвука обусловило широкое его применение: для очистки деталей, ме­ханической обработки твердых материалов, сварки, пайки, ускорения химических реакций, дефектоскопии, проверки раз­меров выпускаемых изделий, структурного анализа веществ, гидролокации и др. Нашел применение ультразвук и в медици­не для лечения заболеваний позвоночника, суставов, перифери­ческой нервной системы и т. п.

Источники ультразвука считаются все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и т.д. генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам ультразвука относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.

Промышленные ультразвуковые установки работают в ос­новном с частотами от 18 до 30 кГц при интенсивности до 60...70 кВт/м². Они состоят из генератора электрических им­пульсов и преобразователя, который трансформирует им­пульсы в ультразвуковые колебания.

При обслуживании этих установок работающие могут подвергаться воздействию уль­тразвука, во-первых, при его распространении в воздухе чаще всего вместе с шумом и, во-вторых, при непосредственном со­прикосновении с жидкими и твердыми телами, по которым распространяется ультразвук (контактное воздействие). Наибо­лее опасным является контактное воздействие ультразвука, ко­торое возникает при удержании инструмента во время пайки, лужения и т. п., при загрузке изделий в ванны и т. п. Воздей­ствие от работы мощных установок может привести к пораже­нию периферической нервной и сосудистой систем человека в местах контакта (вегетативные полиневриты, мышечная сла­бость пальцев, кистей и предплечья).

При длительной работе с низкочастотными ультразвуковы­ми установками, генерирующими шум и ультразвук, превы­шающие установленные предельно допустимые уровни, могут произойти функцио­нальные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибу­лярного аппарата и т.п. По сравнению с высокочастотным шумом ультразвук значительно слабее влияет на функции слуха, но вызывает более выраженные отклонения от нормы вестибулярной функции, болевой чувствительности и терморегуляции. То, что ультразвук воздействует на разные органы и системы человека не только через слуховой аппарат, подтверждается неблагоприятным его действием на глухо­немых.

Основными документами, регламентирующими безопас­ность при работе с ультразвуком, являются санитарные нормы, а также ГОСТ 12.1.001-83 «ССБТ. Ультра­звук. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.2.051 — 80

«ССБТ. Оборудование технологическое ультразвуковое. Требо­вания безопасности», СанПиН 2.2.4.72.1.8.582-96.

Нормируемым параметром ультразвука, создаваемого колебаниями воздушной среды в рабочей зоне, являются уровни звукового давления (дБ). Допустимые уровни звукового давления на ра­бочих местах приведены в СанПиН 2.2.4.72.1.8.582-96.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) ультразвука - это уровень, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ ультразвука не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных людей.Предельно допустимые уровни воздушного ультразвука на рабочих местах приведены в табл. 4.5.

Допустимый уровень ультразвука в жилых и общественных зданиях это уровень фактора, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к ультразвуковому воздействию.

Таблица 4.5.

Предельно допустимые уровни воздушного ультразвука на рабочих местах

Нормируемым параметром ультразвука, передаваемого контактным путем, является пиковое значение виброскорости или ее логарифмические уров­ни в дБ, определяемые по выражению

L, = 20 1g(V/ V₀), (4.40)

где V —пиковое значение виброскорости, м/с; V₀ — опорное значение виброскорости, равное 5-10^-8 м/с.

Предельно допустимые уровни контактного ультразвука для работающего не должны превышать 100 -110 дБ, в зависимости от октавного диапазона.

СанПиН 2.2.4.72.1.8.582-967.1. запрещает непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время возбуждения в ней ультразвуковых колебаний.

Для защиты от воздействия повышенных уров­ней ультразвука можно использовать следующие направления: исключение контакта с источником ультразвука; экранирование и звукоизоляция; использование средств индивидуальной защиты; проведение организационно-профилактических мероприятий.

Для исключения контакта с источниками ультразвука необходимо применять:

- дистанционное управление источниками ультразвука;

- автоблокировку, т.е. автоматическое отключение источников ультразвука при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, медицинского инструментария и т.д., нанесения контактных смазок и др.);

- приспособления для удержания источника ультразвука или предметов, которые могут служить в качестве твердой контактной среды.

Стационарные ультразвуковые источники, генерирующие уровни звукового давления, превышающие нормативные значения, оборудуются звукопоглощающими кожухами и экранами и размещаются в отдельных помещениях или звукоизолирующих кабинах.

Для защиты рук от неблагоприятного воздействия контактного ультразвука в твердых, жидких, газообразных средах, а также от контактных смазок применяются средства индивидуальной защиты: нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные).

Неблагоприятное воздействие на человека-оператора воздушного ультразвука может быть ослаблено путем использования в ультразвуковых источниках генераторов с рабочими частотами не ниже 22 кГц.

Организационно-профилактические мероприятия заключа­ются в проведении инструктажа работающих и установлении рациональных режимов труда и отдыха. При систематической работе с источниками контактного ультразвука в течение более 50% рабочего времени необходимо устраивать два регламентированных перерыва - десяти минутный перерыв за 1-1,5 ч до и пятнадцатиминутный перерыв через 1,5- 2 ч после обеденного перерыва для проведения физиопрофилактических процедур.