4.3.3. Инфразвук и ультразвук

Инфразвук представляет собой механические колебания упругой среды с частотой ниже 16 Гц. Эти колебания человек не слышит, однако чувствует. Источниками инфразвука являются такие объекты техногенной сферы, как вентиляторы, компрессоры, турбулентные потоки, выстрелы, взрывы, а также явления природной сферы: ураганы, морские бури, землетрясения, извержения вулканов, сильные ветры, тайфуны.

Параметрами инфразвука, как и ультразвука, являются: частота колебаний f, Гц; инфразвуковое и ультразвуковое давление р, Па; интенсивность J, Вт/м².

Воздействие инфразвука и ультразвука оценивают уровнем давления в дБ в соответствии с законом Вебера-Фехтнера. Для унификации измерений и оценок эти уровни задают относительно стандартного нулевого порога для слышимого звука.

Действие инфразвука ведет к резонансу внутренних органов человека и связанным с ним явлениям: вибрации стенок грудной клетки, головокружению, тошноте, шуму в ушах, ощущению усталости. Кроме этого, инфразвук высоких уровней оказывает отрицательное влияние на психику человека, что проявляется в чувстве беспокойства и неосознанного страха, психическом расстройстве, обморочном состоянии.

Инфразвук с уровнем 150 дБ является пределом переносимости при кратковременном воздействии. Санитарные нормы в качестве допускаемого значения в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц устанавливают уровень инфразвука, равный 105 дБ.

Ультразвук — это механическое колебание упругой среды с частотой выше 20 кГц. Источниками ультразвука являются такие объекты техногенной сферы, как ультразвуковые генераторы, установки для дефектоскопии, газотурбинные установки и др. Некоторые животные (киты, дельфины, летучие мыши и др.) генерируют ультразвуковые колебания.

Ультразвук может действовать на человека через воздушную среду и контактно через жидкую и твердую среду. Действие ультразвука высоких уровней может привести к функциональным нарушениям нервной системы, головным болям, изменениям артериального давления, состава и свойств крови, увеличению порога слышимости, повышенной утомляемости.

Допустимые уровни ультразвукового давления устанавливаются в пределах 80...110 дБ в зависимости от частотной полосы.

4.3.4. Вибрация

Вибрация — это механические колебания в твердых телах, которые характеризуются частотой f, Гц, и одним из трех параметров: амплитудой вибросмещения , виброскорости V_а и виброускорения а_а (см. п. 4.3.1).

Степень ощущения вибрации человеком в соответствии с законом Вебера-Фехтнера оценивается логарифмической относительной величиной — уровнем виброскорости L_V в децибелах

(4.19)

где V — действующее среднеквадратичное значение виброскорости, м/с;

V₀ — пороговое или исходное среднеквадратичное значение виброскорости (V₀ = 5∙10^–8 м/с). Простейшим вибрационным колебанием является гармоническое, для которого

(4.20)

где V_a — амплитудное значение виброскорости, м/с.

Вибрации реальных систем являются сложными колебаниями, которые могут быть представлены суммой гармонических колебаний. Вибрацию, как и шум, характеризуют спектром в октавных полосах частот. Аналогично строят графики спектров вибрации.

Пластины, по которым распространяется вибрация звукового диапазона частот 31,5...10000 Гц, являются излучателями шума, называемого структурным.

Низкочастотную вибрацию по способу передачи на человека условно делят на общую (действует на тело сидящего или стоящего человека, оценивается в октавных полосах f = 2, 4, 8...63 Гц) и локальную, которая передается через руки (f = 8, 16, 32…1000 Гц).

Общую вибрацию по источнику возникновения подразделяют на три категории:

• транспортная (подвижные машины на местности);

• транспортно-технологическая (краны, погрузчики);

• технологическая (рабочие места).

При действии вибрации возникают различные болезненные ощущения и патологические изменения в организме, называемые вибрационной болезнью. Тело человека представляет собой сочетание различных масс-органов человека, которые имеют собственные колебания различной частоты. Эти массы связаны между собой упругими элементами в виде суставов и мышц. В случае совпадении частот собственных колебаний этих масс с вынужденными колебаниями могут наступить опасные резонансы, и амплитуда колебаний внутренних органов человека увеличится в несколько раз, что вызовет затруднение их работы, ощущение зуда, онемение в области ног и поясницы, ухудшение состояния человека. Действие локальной вибрации может привести к спазму сосудов, побелению и онемению пальцев и кистей рук, повышению порогов температурной, вибрационной и болевой чувствительности кожи. Несмотря на выраженность местных изменений, течение заболевания носит общий характер, и длительное воздействие вибрации, как местной, так и общей, ведет к развитию профессионального заболевания — вибрационной болезни. При этом возникает стойкое нарушение физиологических функций организма, обусловленное воздействием вибрации на ЦНС, проявляющееся в виде головных болей, головокружений, плохого сна, нарушения сердечной деятельности, болей в конечностях, облысении, действии на вестибулярный аппарат и, как результат, нарушения равновесия и координации движений. Эффективное лечение виброболезни возможно только на ранних стадиях.

Кроме того, действие вибрации нарушает функциональное состояние анализаторов: снижается острота зрения, ухудшается цветоразличение, понижается острота слуха, усиливается действие воздушного шума.

Санитарные нормы устанавливают допускаемые значения уровней виброскорости в децибелах L_V, виброскорость V, м/с, виброускорение а, м/с², в октавных полосах частот для общей вибрации в зависимости от ее вида, направления действия и характеристики рабочего места, а также для локальной вибрации.

Влияние времени воздействия вибрации на нормируемые значения выражается зависимостью

(4.21)

где — нормируемый параметр (виброскорость или виброускорение) с учетом времени воздействия;

—нормируемый параметр, указанный в нормах при воздействии вибрации в течение 8 часов;

—время воздействия вибрации, мин.