Глава 10 ультразвук и инфразвук ультразвук

В последнее десятилетие все более широкое распространение в производстве находят технологические процессы, основанные на использовании энергии ультразвука. Ультразвук нашел также применение в медицине. В связи с ростом единичных мощностей и скоростей различных агрегатов и машин растут уровни шума, в том числе и в ультразвуковой области частот.

Вместе с тем установлено, что ультразвук без соблюдения правил работы с ним может приводить к развитию своеобразной ультразвуковой патологии, поэтому изучение ультразвука как неблагоприятного фактора производственной среды имеет важное гигиеническое значение.

Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой, превышающей верхний предел слышимости – 20кГц.

Ультразвук имеет единую природу со звуком и одинаковые физико-гигиенические характеристики, т. е. оценивается по частоте колебании и интенсивности. Единицей измерения интенсивности ультразвука является ватт на квадратный сантиметр (Вт/см²).

В гигиенической практике интенсивность ультразвука (уровень звукового давления) оценивается в относительных единицах – дБ.

Ультразвуковые колебания подчиняются тем же закономерностям, что и звуковые волны, однако более высокая частота придает им некоторые особенности:

- малая длина волны (менее 1,5 см) дает возможность получать направленный сфокусированный пучок большой энергии;

- ультразвуковые волны способны давать отчетливую акустическую тень, так как размеры экранов всегда будут соизмеримы или больше длины волн;

- проходя через границу раздела двух сред, ультразвуковые волны могут отражаться, преломляться или поглощаться;

- ультразвук, особенно высокочастотный, практически не распространяется в воздухе так как звуковая волна, распространяясь в среде, теряет энергию пропорционально квадрату частоты колебаний.

В твердых и жидких средах ультразвук вызывает ряд механических и химических эффектов. К ним относится в первую очередь явление кавитации, возникающее в смешанной среде - жидкость - газ. В зоне разрыва жидкости вследствие периодического сжатия и растяжения образуются пузырьки, наполненные парами жидкости или газа. Разрыв пузырьков сопровождается выделением большого количества энергии. Эффект усиливается с увеличением мощности ультразвука. Действие ультразвука на твердое или газообразное вещество вызывает вибрацию его частиц с ультразвуковой частотой.

Источниками производственного ультразвука являются генераторы ультразвуковых колебаний, используемые для технологических целей, в медицине и научных исследованиях, а также производственное оборудование, имеющее в спектре шума высокочастотные составляющие.

Генератор ультразвука состоит из источников токов высокой частоты и пьезоэлектрического или магнитострикционного преобразователя. При этом магнитострикционные преобразователи используются для генерации низкочастотного ультразвука, а пьезоэлектрические преобразователи позволяют получить ультразвуки с частотой до 10⁹ Гц.

Ультразвуковые установки и приборы в зависимости от частотной характеристики делят на 2 основные группы: 1) аппаратура, генерирующая низкочастотный ультразвук, с частотой колебаний 11 - 100 кГц; 2) установки, в которых используется, высокочастотный ультразвук с частотой колебаний в пределах 100 кГц - 1000 мГц.