Ультразвук подразделяется:

По воздействию на среду

• на контактный (распространяется по твердым телам и жидко- стям);

• воздушный (до 100 кГц). По спектру

• низкочастотный (от 1,12*10⁴ до 10⁵Гц); 20-24 кГц (сварка, холодная пайка);

• среднечастотный (от 10⁵ до 10⁷ Гц); 3-5 МГц (медицинская диагно- стика, дефектоскопия);

–высокочастотный (от 10⁷ до 10⁹Гц) (исследование свойств ве- ществ).

Ультразвуковая аппаратура включает в себя генератор высокой ча- стоты и ультразвуковой преобразователь.

Промышленные ультразвуковые установки работают в частотном диапазоне от 18 до 30 кГц при интенсивности до 70 кВт/м². Лица, обслу- живающие такие установки, подвергаются воздействию ультразвука через воздушную среду, но чаще всего при соприкосновении с твердыми и жид- кими телами, по которым он распространяется (контактное воздействие).

Длительное воздействие на человека низкочастотного ультразвука

приводит к нарушениям функции нервной, сердечно-сосудистой и эндо- кринной системы. Воздействие (в основном контактное) высокочастот- ного ультразвука затрудняет капиллярное кровообращение и вызывает невралгические нарушения.

Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001- 89 [3]. Для ультразвука, распространяющегося в воздухе в октавных поло- сах со среднегеометрическими частотами 12,5-100 кГц, предельный уро- вень звукового давления изменяется от 80 до 110 дБ. Характеристикой ультразвука, передаваемого контактным путем, является пиковое значе- ние виброскорости в частотном диапазоне от 0,1 до 1000 Гц или его лога- рифмический уровень (дБ). Допустимые уровни ультразвука в зонах кон- такта рук и других частей тела оператора с рабочими органами ультразву- ковых установок и приборов не должны превышать 110 дБ.

Для коллективной защиты от ультразвукового воздействия приме- няются конструктивные и организационно-планировочные методы. Лока- лизация ультразвукового излучения осуществляется применением кожу- хов, полукожухов, экранов и других ограждений. Если эти меры не дают положительного эффекта, то установки размещают в отдельных помеще- ниях и кабинах, облицованных звукопоглощающими материалами.

Контактное воздействие достигается автоматизацией и применением дистанционного управления, а также использованием средств индивиду- альной защиты (виброизолирующие рукоятки и виброзащитные перчатки). Инфразвук – акустические колебания с частотой ниже 16 Гц. Ин- фразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом или вибрацией. Многие природные явления (землетрясения, цунами, извержения вулканов и т.д.) сопровождаются излучением инфразвуковых колебаний. В произ- водственных условиях инфразвук образуется при работе тихоходных крупногабаритных машин и механизмов, таких как дизельные установки,

тепловозы, компрессоры и др.

Инфразвук оказывает неблагоприятное воздействие на весь организм человека, в том числе на слух, понижая его чувствительность к восприя- тию звуков на всем частотном диапазоне. Инфразвуковые колебания вос- принимаются как физическая нагрузка (возникает утомление, головная боль, нарушается периферическое кровообращение, появляется чувство страха).

Тяжесть воздействия инфразвука зависит от диапазона частот, уров- ня акустического давления и длительности воздействия. Наиболее нега- тивные воздействия оказывает инфразвук на частотах 2–15 Гц в связи с возможностью появления резонанса с внутренними биоритмами человека, особенно с  - ритмом биотоков мозга.

Источниками инфразвука являются:

• технологическое инфразвуковое оборудование, предназначенное для: очистки крупногабаритных деталей, щебня, песка от глины, различ-

ных корнеплодов от любых загрязнений; обеззараживания сточных вод, ускорения химических реакций, геологоразведки и др.

• инфразвук, который является сопутствующим фактором: при ра- боте реактивных двигателей – 130дБ, турбин – 120 дБ, грузового авто- транспорта – 115 дБ, легкового транспорта при скорости 100 км/ч – 110 дБ. Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают ма- шины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершаю- щие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического и гидродинамического происхождения). Громче всего на производстве шумят инфразвуком виброплощадки для изготовления железобетонных изделий, компрессорные установки, бетономешалки, мощные насосные установки, вентиляционные установки приточно-вы- тяжных систем производственных зданий, турбореактивные и дизельные двигатели, многие другие крупногабаритные машины и механизмы, в ко- торых совершаются вращательные или возвратно-поступательные движе- ния больших масс, устройства, создающие движение больших масс возду-

ха или газа (выброс газов, всасывание воздуха, сброс пара и т. п.).

Природные источники инфразвука: штормы от 50 до70 дБ, ураганы от 70 до 90 дБ, землетрясения от 70 до 120 дБ, извержения вулканов более 120 дБ, грозовые разряды порядка 100 дБ.

Регламентация инфразвука осуществляется по СН 2.2.4/2.1.8.583-96 [7]. Предельный уровень инфразвукового давления на частотах 2, 4, 8 и 16 Гц не должен превышать 105 дБ. Защита работающих от воздействия инфразвука проводится такими же методами и средствами, как при борьбе с производственным шумом.

Инфразвук и ультразвук, не вызывая слуховых ощущений, оказы- вают биологическое воздействие на организм.

Слуховой аппарат человека обладает наименьшей чувствительно- стью к звукам низких частот и наибольшей к звукам средних и высоких частот. Однако полная тишина угнетает, поскольку полное отсутствие шу- ма противоестественно и пребывание человека в течение нескольких суток в полной тишине вызывает психические расстройства.

Звуковую волну характеризуют [2]:

– частота колебаний (f) – число полных колебаний в секунду (1 Гц

• это одно колебание в секунду);

• ^{скорость распространения звука (} с ) – это скорость распростра- нения звуковой волны в данной среде;

• звуковое давление (P) – это разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через нее звуковых волн и значением среднего давления (атмосферным давлением), наблюдаемым в той же точке при отсутствии звука, 1 Па=1 H/м²;

• интенсивность звука (I) – важнейшая характеристика, отобража- ющая направление и скорость потока звуковой энергии в определенной точке звукового поля, т.е. поток энергии переносимый звуковой волной в единицу времени через площадку 1 м², ориентированную перпендикулярно направлению звукового луча.

С гигиенической точки интерес представляет средняя во времени ин- тенсивность звука, связанная со звуковым давлением зависимостью

I  Р²   c , Вт/м²

где Р– звуковое давление, Па;  – плотность среды, кг/м³; с – ско- рость звука, м/с.

Физиологические свойства слухового анализатора определяются

различными понятиями и численными параметрами (рис. 7.1) [2], в частно- сти:

– частотный диапазон восприятия от 16…20 до 20∙10³ Гц, зависит от состояния органа и возраста человека;

• динамический диапазон восприятия звуков ограничен порогом слышимости (сила едва слышимых звуков различной частоты) и боле- вым порогом (сила звука, вызывающая болезненные ощущения), значи- тельное превышение которого ведет к механическому повреждению бара- банной перепонки, контузии и смерти человека.

Рис. 7.1 Физиологические свойства слухового анализатора

Шум – совокупность звуков, различных по силе и частоте возника- ющих в результате колебательного процесса и отрицательно действующих на организм человека.

Звук – волновое колебание движения любой упругой среды. Звуко- вой процесс характеризуется амплитудой, частотой колебания, периодом и скоростью распространения.

Скорость распространения звуковой волны называется скоростью

звука. В различных средах скорость звука своя (м/с): в воде 1410

в древесине поперек волокон…………. 2000 вдоль волокон …………………………. 5000 в стекле…………………………………. 5196

в стали…………………………………... 5000

Звуковое поле – пространство, в котором распространяются звуковые волны, физическое состояние среды в звуковом поле характеризуется зву- ковым давлением, интенсивностью или силой звука и мощностью звука.

Наименьшая интенсивность звука, которую способно воспринимать человеческое ухо, называется нулевым порогом слышимости, ему соот- ветствует минимальное значение звукового давления:

Эталонная частота …………………………………..1000 Гц звуковое давление Р_о ………………………………. 2*10^-5 Па интенсивность звука I_о ……………………………..10^-12 Вт/м²

Интенсивность звука, которая вызывает болевые ощущения, называ- ется болевым порогом слышимости, ему соответствует максимальное зна- чение звукового давления:

Эталонная частота …………………………………..1000 Гц Максимальное звуковое давление Р_max ……………1*10² Па Максимальная интенсивность звука I_max…………..1 Вт/м²

В природе величина звукового давления и интенсивность меняются в широких пределах, поэтому для характеристики уровня шума используют не их непосредственные значения (которыми неудобно оперировать), а их логарифмические значения, называемыми уровнем интенсивности звука и уровнем звукового давления

Уровень интенсивности – это десятичный логарифм отношения ин- тенсивности исследуемого звука к интенсивности звука на нулевом пороге слышимости (в белах) при частоте 1000 Гц, I₀= 10^-12 Вт/м².

I

L_I  lg ^.

I ₀

Звуковая интенсивность на нулевом пороге слышимости, увеличенная в 10 раз условно принята за единицу измерения уровней – бел.

1бел = 10 дБ.

I

L_I  10  lg ^.

I ₀

Человеческое ухо, а также многие акустические приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление, уровень которого опре- деляется по формуле

_Р 2

Р

L_р  10lg ₂

0

 20 lg ^Р

Р₀

, (7.1)

где Р – среднеквадратичная величина звукового давления по шкале

"А" шумомера (имитирует нелинейную амплитудно-частотную характе- ристику слухового аппарата человека), Па; Р_о – пороговое звуковое давле- ние (постоянная величина равна Па на частоте 1000 Гц 2  10 ^5 Па).

Уровень звукового давления – это сумма уровней звуковых давлений звуков, входящих в одну октавную полосу частот определяется в децибе- лах (дБ).

Уровень звука – это сумма уровней звуковых давлений звуков всего спектра излучаемого источником шума определяется в децибелах по шкале

«А» шумомера (дБА).