Что не пропускает ультразвук
Применение ультразвука в промышленности и требования к защите от ультразвука.
Современный человек непрерывно находится под воздействием физических факторов: дома, на работе, в транспорте, на улице. Физические факторы также широко представлены в производственной среде, они же являются одной из основных причин вредных условий труда, почти половины случаев всех профессиональных заболеваний, а также многочисленных обращений населения
Одним из важных физических факторов, влияющим на здоровье работающего человека, является ультразвук.
В определенных условиях и в зависимости от их интенсивности или уровней ультразвук может наносить вред здоровью и работоспособности человека.
В науке о физической природе звука акустике под звуком понимают механические колебания в сплошной упруго-инерционной среде. В соответствии с определением звуковые колебания охватывают диапазон частот теоретически от нуля до бесконечности.
В зависимости от частоты колебаний совершенно условно звуковые колебания подразделяются на инфразвуковые, акустические, ультразвуковые.
Ультразвук – это упругие колебания и волны с частотой выше 20 кГц, неслышимые человеческим ухом. В настоящее время удаётся получать ультразвуковые колебания с частотой до 10 ГГц.
Ультразвуковые волны способны вызывать разнонаправленные биологические эффекты, характер которых определяется интенсивностью ультразвуковых колебаний, частотой, временными параметрами колебаний, длительностью воздействия, чувствительностью тканей
При систематическом воздействии интенсивного низкочастотного ультразвука с уровнями, превышающими предельно допустимые, у работающих могут наблюдаться функциональные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой, эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов.
К техногенным источникам ультразвука относятся все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского и бытового назначения, которые генерируют ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше.
В соответствии с гигиенической классификацией ультразвук подразделяется на воздушный и контактный.
Воздушный – ультразвук, который воздействует на человека через воздушную среду.
При воздействии на работающих ультразвука с уровнями, превышающими нормативные, для предупреждения неблагоприятных эффектов должны применяться режимы труда, отдыха и другие меры защиты.
При проведении предварительных медицинских осмотров следует учитывать противопоказания для работы в ультразвуковых профессиях к числу которых, наряду с общими медицинскими противопоказаниями к допуску на работу в контакте с вредными, опасными веществами и производственными факторами, отнесены фонические заболевания периферической нервной системы, облитерирующие заболевания артерий и периферический ангиоспазм. Помимо предварительных медицинских осмотров, комплекс лечебно-профилактических мер по ограничению и предупреждению неблагоприятного воздействия ультразвука, включает проведение диспансеризации работающих, периодические медицинские осмотры, физиопрофилактические процедуры (тепловые воздушные процедуры с микромассажем рук и тепловые гидропроцедуры для рук, массаж верхних конечностей и др.)
Важное место в системе мер по ограничению неблагоприятного воздействия на работающих ультразвуковых колебаний, распространяющихся воздушным и контактным способом, отводится средствам индивидуальной защиты. Для защиты рук от воздействия ультразвука при контактной передаче операторы используют в настоящее время рукавицы или перчатки, что касается средств индивидуальной защиты органа слуха от воздействия шума и воздушного ультразвука, то в этом случае надлежит применять противошумы – вкладыши, наушники.
Требования к защите сотрудников от воздействия инфра- и ультразвука
4,32 (Проголосовало: 28)
Инфразвук и ультразвук представляют собой звуковые колебания, которые находятся вне пределов диапазона, воспринимаемого человеческим ухом.
Инфразвук и ультразвук представляют собой звуковые колебания, которые находятся вне пределов диапазона, воспринимаемого человеческим ухом. При этом оба таких типа звуковых колебаний при высокой интенсивности и регулярном воздействии способны нанести серьезный вред здоровью сотрудников, которые вынуждены постоянно работать в таких условиях. В этой связи действующее законодательство не только устанавливает предельно допустимые уровни воздействия этих факторов на работников, но и предусматривает конкретный перечень мероприятий, которые работодатель обязан организовывать в целях защиты их здоровья и трудоспособности.
Такие требования установлены СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». Во всех случаях они предусматривают меры, направленные на снижение интенсивности воздействия звуковых колебаний, а также ряд других инструментов, способных защитить организм работника от вредного влияния.
Меры по защите от инфразвука
Инфразвук относится к низкочастотным колебаниям, в результате чего специфика их влияния на человеческий организм требует применения особых мер, направленных на противодействие именно такому типу частот. Так, в первую очередь к ним относятся разнообразные мероприятия, целью которых является ослабление их силы:
Помимо этого, задачей работодателя является регулярное проведение контрольно-измерительных мероприятий, в ходе которых устанавливается эффективность применяемых мер и полученного в результате их реализации уровня воздействия инфразвука в производственном помещении. Кроме того, необходимо иметь в виду, что для сохранения нормального состояния здоровья сотрудников и уровня их работоспособности работодатель обязан применять установленные сочетания режимов труда и отдыха персонала.
Меры по защите от ультразвука
Допустимые уровни воздействия ультразвука на работников предприятия определяются в соответствии с нормативами, зафиксированными в СанПиН 2.2.4.3359-16 и ГОСТ 12.1.001-89 «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности». Так, работодателю необходимо иметь в виду, что непосредственный контакт работника с источником колебаний в период его работы запрещается. При этом случае, если на конкретных рабочих местах при отсутствии такого контакта интенсивность воздействия инфразвука превышает разрешенные пределы, следует применять защитные мероприятия:
Защита от ультразвука и инфразвука
Защита от ультразвука
Ультразвук – это упругие волны с частотой колебаний от 20 кГц и до 1 ГГц, которые не слышимы человеческим ухом. Источниками ультразвука являются все виды ультразвукового технологического оборудования; ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского и бытового назначения, которые генерируют ультразвуковые колебания в диапазоне от 18 кГц до 100 МГц и выше.
Различают следующие виды ультразвука:
Неблагоприятному воздействию ультразвука подвергаются дефектоскописты, операторы очистных, сварочных, ограночных агрегатов, медицинский персонал физиокабинетов и отделений, работники учреждений здравоохранения, проводящие ультразвуковые исследования и др. Установлено, что работающие с технологическими и медицинскими ультразвуковыми источниками подвергаются воздействию ультразвука с частотой колебаний 18 кГц-20 МГц и интенсивностью 50-160 дБ.
Воздействие ультразвука на организм человека
Ультразвуковые волны способны вызывать разнонаправленные биологические эффекты, характер которых определяется интенсивностью ультразвуковых колебаний, частотой, временными параметрами колебаний (постоянный, импульсный), длительностью воздействия, чувствительностью тканей.
При систематическом воздействии интенсивного низкочастотного ультразвука, если его уровень превышает предельно допустимый, у работников могут наблюдаться функциональные изменения центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов, гуморальные нарушения. Данные о действии высокочастотного ультразвука на организм человека свидетельствуют о полиморфных изменениях почти во всех тканях, органах и и системах. Происходящие под воздействием ультразвука (воздушного и контактного) изменения подчиняются общей закономерности: малые интенсивности стимулируют, активируют. Средние и большие – угнетают, тормозят и могут полностью подавлять функции. С 1989 года вегето-сенсорная полиневропатия рук (ангионевроз), развивающаяся у работников при воздействии контактного ультразвука, признана профессиональным заболеванием и внесена в список профзаболеваний.
Профилактика неблагоприятного воздействия ультразвука
Гигиеническое нормирование воздушного и контактного ультразвука направлено на оптимизацию и оздоровление условий труда работников, занятых выполнением трудовых функций с технологическими и медицинскими ультразвуковыми источниками. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» устанавливают гигиеническую классификацию ультразвука, воздействующего на человека – оператора, нормируемые параметры и предельно допустимые уровни ультразвука для работающих и населения, требования к контролю воздушного и контактного ультразвука, а также меры профилактики.
При совместном воздействии контактного и воздушного ультразвука следует применять понижающую поправку (5 дБ) к предельно допустимому уровню контактного ультразвука, облачающего более высокой биологической активностью. Уровни воздушного и контактного ультразвука от источников бытового назначения (стиральные машины, устройства для отпугивания насекомых, грызунов, собак, охранная сигнализация и пр.), которые работают на частотах ниже 100 кГц, не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте.
И целях профилактики неблагоприятного воздействия на работников ультразвука можно также руководствоваться ГОСТ 12.4.077-79 «ССБТ. Ультразвук. Методы измерения звукового давления на рабочих местах», ГОСТ 12.2.051-80 «ССБТ. Оборудование технологическое ультразвуковое. Требования безопасности», ГОСТ 12.1.001-89 «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности» и другими нормативно-методическими документами.
Защита от неблагоприятного воздействия ультразвука
Защита работников от неблагоприятного воздействия ультразвука достигается путем:
Защита от инфразвука
Инфразвук – это акустические колебания с частотой ниже 20 Гц, которые находятся в частотном диапазоне ниже порога слышимости. Производственный инфразвук возникает в тех процессах, что и шум слышимых частот.
В настоящее время максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100-110 дБ. К объектам, на которых инфразвуковая область акустического спектра преобладает над звуковой, относятся автомобильный и водный транспорт, конвертерные и мартеновские цехи металлургических производств, компрессорные газоперекачивающих станций, портовые краны и др.
Особенности инфразвука
Инфразвук как физическое явление подчиняется общим закономерностям, характерным для звуковых волн, однако обладает целым рядом особенностей, связанных с низкой частотой колебаний упругой среды:
Воздействуя на организм человека, инфразвук вызывает неприятные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых относятся астенизация, изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе.
Действующими санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» установлены предельно допустимые уровни инфразвука на рабочих местах с учетом тяжести и напряженности выполняемой работы:
Основные методы и средства защиты от инфразвука
Основными методами и средствами защиты от инфразвука являются:
Что такое ультразвук и как он используется в промышленности
Ультразвуком называют упругие волны (волны, распространяющиеся в жидких, твёрдых и газообразных средах за счёт действия упругих сил), частота которых лежит за пределами слышимого для человека диапазона — приблизительно от 20 кГц и выше.
Первоначально ультразвуковые и слышимые звуки различали лишь по признаку восприятия или невосприятия человеческим ухом. Однако порог слышимости у различных людей колеблется от 7 до 25 кГц, причем установлен факт восприятия человеком ультразвука частотой 30 — 40 кГц через механизм костной проводимости. Поэтому нижняя частотная граница ультразвука принята условно.
Верхняя частотная граница ультразвука простирается до частот 10 13 — 10 14 Гц, т. е. до частот, при которых длина волны делается сравнимой с межмолекулярными расстояниями в твердых телах и жидкостях. В газах эта граница лежит ниже и определяется длиной свободного пробега молекулы.
Полезные особенности ультразвуковых волн
И хотя физически ультразвук имеет ту же природу, что и слышимый звук, отличаясь лишь условно (более высокой частотой), именно благодаря более высокой частоте ультразвук оказывается применим по ряду полезных направлений.
Так при измерении скорости ультразвука в твердом, жидком или газообразном веществе, получают очень незначительные погрешности при мониторинге быстропротекающих процессов, при определении удельной теплоемкости (газа), при измерении упругих постоянных твердых тел.
Высокая частота при малых амплитудах дает возможность достигать повышенных плотностей потоков энергии, ибо энергия упругой волны пропорциональна квадрату ее частоты. Кроме того ультразвуковые волны, используемые правильным образом позволяют получить ряд совершенно особенных акустических эффектов и явлений.
Одно из таких необычных явлений — акустическая кавитация, возникающая при направлении мощной ультразвуковой волны в жидкость. В жидкости, в поле действия ультразвука, крохотные пузырьки пара или газа (субмикроскопического размера) начинают расти до долей миллиметров в диаметре, при этом пульсируя с частотой волны и схлопываясь в положительной фазе давления.
Захлопывающийся пузырек порождает локально высокий импульс давления, измеряемый тысячами атмосфер, становясь источником ударных сферических волн. Акустические микропотоки, образующиеся возле таких пульсирующих пузырьков, возымели полезное применение для получения эмульсий, очистки деталей и т. д.
Фокусируя ультразвук, получают звуковые изображения в акустической голографии и в системах звуковидения, концентрируют звуковую энергию с целью формирования направленных излучений с заданными и управляемыми характеристиками направленности.
Используя ультразвуковую волну в качестве дифракционной решетки для света, можно для тех или иных целей изменять показатели преломления света, поскольку плотность в ультразвуковой волне, как и в упругой волне в принципе, периодически изменяется.
Наконец, особенности, связанные со скоростью распространения ультразвука. В неорганических средах ультразвук распространяется со скоростью, зависящей от упругости и плотности сред.
Что касается сред органических, то здесь на скорость влияют границы и их характер, то есть фазовая скорость зависит от частоты (дисперсия). Ультразвук затухает с удалением фронта волны от источника — фронт расходится, ультразвук рассеивается, поглощается.
Внутреннее трение среды (сдвиговая вязкость) приводит к классическому поглощению ультразвука, кроме того релаксационное поглощение для ультразвука превосходит классическое. В газе ультразвук затухает сильнее, в твердых и в жидких телах — гораздо слабее. В воде, например, затухает в 1000 раз медленнее чем в воздухе. Так, промышленные области применения ультразвука почти целиком связаны с твердыми и жидкими телами.
Использование ультразвука развивается в направлениях:
Особую роль играет ультразвук в изучении строения и свойств вещества, т. к. при их помощи сравнительно просто поддаются определению самые разнообразные характеристики материальных сред, как, например, упругие и вязко-эластические константы, термодинамические характеристики, формы поверхностей Ферми, дислокации, несовершенства кристаллической решетки и др. Соответствующий раздел учения об ультразвуке получил название молекулярной акустики.
Ультразвук в эхолокации и гидролокации (пищевая, оборонная, добывающая промышленности)
Первый прообраз гидролокатора был создан для предотвращения столкновений судов со льдинами и айсбергами, русским инженером Шиловским вместе с французским физиком Ланжевеном в далеком 1912 году.
Прибор использовал принцип отражения и приема звуковой волны. Сигнал направлялся в определенную точку, а по задержке ответного сигнала (эхо), зная скорость звука, можно было судить о расстоянии до отразившего звук препятствия.
Шиловский и Ланжевен стали глубоко исследовать гидроакустику, и вскоре создали прибор, способный обнаруживать вражеские подводные лодки в Средиземном море на расстоянии до 2 километров. Все современные гидролокаторы, в том числе военные, — потомки того самого прибора.
Современные эхолоты для исследования рельефа дна состоят из четырех блоков: передатчика, приемника, преобразователя и экрана. Функция передатчика — отправлять вглубь воды ультразвуковые импульсы (50 кГц, 192 кГц или 200 кГц), которые распространяются в воде со скоростью 1,5 км/с, где отражаются от рыб, камней, других предметов и дна, затем эхо достигает приемника, обрабатывается преобразователем и результат отображается на дисплее в удобной для зрительного восприятия форме.
Ультразвук в электронной и электроэнергетической промышленности
Объемные ультразвуковые волны используются на линиях задержки и в кварцевых резонаторах с целью стабилизации частоты в современных радиоэлектронных системах обработки и передачи информации. Поверхностные акустические волны занимают особое место в полосовых фильтрах для телевидения, в синтезаторах частот, в устройствах переноса заряда акустической волной, в устройствах памяти и считывания изображений. Наконец, корреляторы и конвольверы — используют в своей работе поперечный акустоэлектрический эффект.
Радиоэлектроника и ультразвук
Для задержки одного электрического сигнала относительно другого полезны ультразвуковые линии задержки. Электрический импульс преобразуется в импульсное механическое колебание ультразвуковой частоты, которое распространяется многократно медленнее электромагнитного импульса; затем механическое колебание обратно преобразуется в электрический импульс, и получается сигнал, задержанный относительно подаваемого изначально.
Для такого преобразования обычно применяют пьезоэлектрические или магнитострикционные преобразователи, поэтому и линии задержки называются пьезоэлектрическими или магнитострикционными.
В пьезоэлектрической линии задержки электрический сигнал подается на кварцевую пластинку (пьезоэлектрический преобразователь), соединенную жестко с металлическим стрежнем.
К другому концу стержня присоединен второй пьезоэлектрический преобразователь. Входной преобразователь принимает сигнал, создает механические колебания, распространяющиеся по стрежню, и когда колебания достигают через стержень второго преобразователя, вновь получается электрический сигнал.
Скорость распространения колебаний по стержню сильно меньше чем просто у электрического сигнала, поэтому сигнал, прошедший через стержень задерживается относительно подаваемого на величину, связанную с разностью скоростей электромагнитных и ультразвуковых колебаний.
Магнитострикционная линия задержки сдержит входной преобразователь, магниты, звукопровод, выходной преобразователь и поглотители. Входной сигнал подается на первую катушку, в стержневом звукопроводе из магнитострикционного материала начинаются колебания ультразвуковой частоты — механические колебания — магнит создает здесь постоянное подмагничивание в зоне преобразования и начальную магнитную индукцию.
В стержне колебания распространяются со скоростью 5000 м/с, и например на длине стержня в 40 см задержка составит 80 мкс. Поглотители с двух концов стрежня предотвращают паразитные отражения сигнала. Магнитострикционные возмущения вызовут изменение индукции и во второй катушке (выходного преобразователя) ЭДС.
Ультразвук в обрабатывающей промышленности (резка и сварка)
Резание складывается с движением подачи, при этом продольные колебания резания являются основными. Точность ультразвуковой обработки зависит от зернистости абразива, и достигает 1 мкм. Таким путем делают сложные вырезы, необходимые в изготовлении металлических деталей, шлифовке, гравировке и сверлении.
Если необходимо сварить разнородные металлы (или даже полимеры) или толстую деталь объединить с тонкой пластиной — на помощь опять же приходит ультразвук. Это так называемая холодная ультразвуковая сварка. Под действием ультразвука в области сварки металл становится очень пластичным, детали можно очень легко вращать во время соединения под любыми углами. И стоит отключить ультразвук — детали мгновенно соединятся, схватятся.
Особенно примечательно, что сварка происходит при температуре ниже температуры плавления деталей, и соединение их происходит фактически в твердом состоянии. Но так сваривают и стали, и титан, и даже молибден. Тонкие листы свариваются проще всего. Данный метод сварки не предполагает особой подготовки поверхности деталей, это касается и металлов и полимеров.
Для обнаружения в металле при сварке дефектов плоскостного типа (трещины, непровары, несплавления) применяют ультразвуковой контроль. Этот метод весьма эффективен для мелкозернистых сталей.
Ультразвук в металлургии (ультразвуковая дефектоскопия)
Ультразвуковая дефектоскопия — дефектоскопия, основанная на изменении условий распространения упругих, главным образом ультразвуковых колебаний.
Ультразвуковая дефектоскопия является одним из эффективнейших методов контроля качества металлических деталей без разрушения.
В однородных средах ультразвук распространяется без быстрых затуханий направленно, и на границе сред ему свойственно отражение. Так металлические детали проверяют на наличие внутри них раковин и трещин (граница сред воздух-металл), выявляют повышенную усталость металла.
Простейший метод — теневая ультразвуковая дефектоскопия, данный метод строится на ослаблении ультразвуковой волны, когда она наталкивается на дефект при прохождении сквозь деталь, поскольку дефект создает ультразвуковую тень. Работают два преобразователя: первый излучает волну, второй — принимает.
Данный метод малочувствителен, дефект обнаруживается лишь в случае, если его влияние изменяет сигнал минимум на 15%, к тому же нельзя определить глубину, где в детали находится дефект. Более точные результаты дает импульсный ультразвуковой метод, он показывает еще и глубину.
Для излучения и приема упругих колебаний применяются пьезоэлектрические преобразователи, а в диапазоне звуковых и низких ультразвуковых частот — магнитострикционные преобразователи.
Используются следующие способы передачи упругих колебаний от преобразователя в контролируемое изделие и обратно:
Преимуществом иммерсионного, струйного и бесконтактного способов является отсутствие износа искательных головок и возможность использования более высоких скоростей сканирования, а также возможность автоматизации контроля.
Рекомендации по выбору и установке ультразвуковых отпугивателей
Покупая ультразвуковой отпугиватель, иногда хозяин недвижимости надеется на моментальный эффект и часто не читает инструкцию. Однако даже лучшее устройство не будет нормально работать, если его установить без учета нюансов:
Перед покупкой оборудования оценивают мощность, зону покрытия и тип питания прибора. Идеальным способом защиты будет монтаж нескольких отпугивателей в точки, откуда лучи распространяются на 200 и более градусов. Так ультразвук покроет всю площадь, вредители не смогут скрыться в укромных уголках.
Примерная схема установки отпугивателей в одноэтажном доме, в подвале или на чердаке
Помещение ровной прямоугольной формы потребует немного усилий для защиты. Прибор устанавливают в соответствии с правилами:
Отпугиватель не убивает грызунов, а изгоняет, поэтому для них всегда оставляют выходное отверстие. Были случаи, когда прибор включали в сарае без окон с закрытыми дверями. Часто замечали, что через некоторое время, когда хозяин открывал двери, оттуда на него бросались испуганные крысы, иногда часть животных погибала в муках, не найдя выхода.
Выбирают отпугиватель грызунов по мощности, с учетом площади комнаты, складского помещения. Например, для пространства 400 м 2 покупают 2 устройства с покрытием до 200-300 м 2 . Их ставят по углам (не затрагивая выход), излучатель направляют в центр.
Схема монтажа отпугивателя для 2 этажного дома с чердаком и подвалом
Особых отличий в монтаже нет, отпугиватель грызунов размещают с учетом выхода, перегородок и других препятствий.
На каждом этаже устанавливают не менее 1 прибора. Через перекрытия и стены ультразвук не проходит, поэтому нельзя поставить один ультразвуковой отпугиватель в подвале или цоколе и ждать, что крысы уйдут из всего дома.
Чем больше приборов работает, чем больше лучей направленно в центр комнаты, чем большая площадь помещения перекрывается излучателями, тем эффективнее работа отпугивателей и выше вероятность полного изгнания грызунов.
Схема установки отпугивателя в домах с 2, 3 и более этажами идентична приведенной выше. Основное требование – поставить нужное количество приборов с учетом всех перегородок, мебели так, чтобы перекрывать всю площадь помещения. В жилых помещениях устройства ставят на расстоянии не менее 2 м от человека.
Один мощный отпугиватель в комнате с перегородками работает хуже, чем 2 чуть менее мощных устройства, излучатели которых направлены в центр.
Как и где устанавливают отпугиватели в складских помещениях
Пустые склады встречаются крайне редко, но если вы собираетесь изгнать мышей и крыс из ангара, куда потом поставите стеллажи, можно обойтись 1-2 отпугивателями. Их ставят по известной схеме – поворачивают раструб в центр, выход оставляют открытым.
Первоначальные разовые вложения окупятся сохранностью товаров, продукции и складского оборудования – экономия тут неуместна.
Как поставить отпугиватели мышей и крыс на участке
Схема монтажа отпугивателя грызунов на участке повторяет особенности схемы в помещениях:
Кстати! Новорожденные грызуны 2 недели от рождения глухие! 😎
Чтобы защитить участок с высокой эффективностью, звоните нашим менеджерам. Специалист поможет подобрать тип и необходимое количество приборов ЭкоСнайпер с нужными характеристиками, мощностью и свойствами.