7.7. Санитарно-эпидемиологический надзор за источниками ультразвука и эффективностью мероприятий по профилактике его вредного воздействия на организм работающих

Ультразвук представляет собой механические колебания упругой среды, обладающие определенной энергией. В упругих средах, таких как вода, металл и др., ультразвук хорошо распространяется, причем на скорость распространения существенное влияние оказывает температура этих сред. По физической природе он не отличается от звуков и характеризуются лишь более высокой частотой, которая превышает верхний порог слышимости. Однако границы слышимости в определенной мере являются условными, так как зависят от инди- видуальной чувствительности и возраста. Низкочастотный ультразвук обладает способностью распространяться в воздухе, а высокочастотный быстро затухает. Область ультразвука начинается с 16 000 Гц до 20 000 Гц. Он не слышим человеческим органом слуха.

Распространение ультразвука подчиняется основным законам, общим для акустических волн любого диапазона частот. К основным законам распространения ультразвука относятся законы отражения и преломления на границах различных сред, дифракция и рассеяние ультразвука при наличии препятствий и неоднородностей на границах, законы волноводного распространения на ограниченных участках среды.

У ультразвука, как и у инфразвука, имеется ряд специфических свойств, присущих только ему. Это связано с высокой частотой ультразвуковых колебаний и малой длиной волн.

1. Ультразвуковые волны хорошо фокусируются за счет малой длины волны, а это дает возможность получить направленное излучение.

2. При относительно небольших амплитудах колебания можно получить высокие значения интенсивности.

3. С помощью оптических методов можно наблюдать ультразвуковые волны.

Уменьшение интенсивности и амплитуды ультразвуковой волны по мере ее распространения в заданном направлении, т.е. затухание, определяется рассеиванием и поглощением ультразвука, переходом ультразвуковой энергии в другие формы, например в тепловую.

Мощность ультразвуковых колебаний в отличие от звуковых колебаний слышимого диапазона может быть достаточно большой. От искусственных источников, генерирующих ультразвук, он может достигать десятков, сотен ватт или даже нескольких киловатт, а интенсивность - десятков и сотен ватт на квадратный сантиметр.

7.7.1. Источники ультразвука природного и техногенного происхождения

В природных условиях ультразвук сопровождает такие явления, как шум морского прибоя, шелест листьев др. С помощью ультразвука в животном мире выполняется ряд жизненно важных функций: способность животных ориентироваться в пространстве (передвигаться и охотится в темноте, птицам находить свои гнезда, улетев на большие расстояния за добычей корма, обитателям морей - ориентироваться на глубине). Некоторые птицы и насекомые обладают способностью издавать ультразвуки. Летучие мыши ориентируются в полете с помощью ультразвуковой локации.

Приборы различного назначения (промышленного, бытового, медицинского и т.д.), генерирующие ультразвук (от 18 кГц до 100 МГц и выше), относятся к техногенным источникам ультразвука.

Для обеспечения работы излучателей служат ультразвуковые генераторы. Они предназначены для выработки токов высокой час- тоты. Их работа основана на преобразовании электрической энергии источника питания в напряжение высокой частоты, которая потом подается на излучатель. Еще одним из основных элементов ультразвуковой техники являются преобразователи, которые могут быть разделены на две группы - электромеханические и механические. Электромеханические работают на принципе преобразования элек- трического тока в механические колебания определенной частоты и подразделяются на магнитострикционные, пьезоэлектрические

и электродинамические. Механические преобразователи используются для получения ультразвука в газообразной среде или воздухе. К ним относятся ультразвуковые сирены, свистки, генераторы.

В настоящее время ультразвук широко применяется в разных отраслях хозяйства: машиностроении, металлургии, химии, радиоэлектронике, строительстве, геологии, легкой и пищевой промышленности, в рыбном промысле, медицине и т.д.

Помимо специального оборудования, которое генерирует ультразвуковые колебания, в условиях производства генерация ультразвука наблюдается при работе реактивных и авиационных двигателей, аэродинамических труб, а также в технологических процессах, где происходит прохождение под давлением жидкостей и газов через узкие отверстия: к примеру, на тепловых электростанциях источником ультразвука являются паровые турбины и паро- и газопроводы высокого давления.

Ультразвуковой диапазон можно разделить на низкочастотный (20 кГц-1000 кГц), который распространяется воздушным и контакт- ным путем, и высокочастотный (100 кГц - 1000 мГц), который распространяется только контактным путем. Низкочастотный ультразвук применяется для обработки сверхтвердых сплавов (победит, алмаз, фарфор, драгоценные камни, керамика и др.); нарезки резьбы на зубья шестерни, выдавливания гравюр большой сложности и т.д. С помощью низкочастотного ультразвука производится очистка различной формы и размеров деталей, используя при этом явление ультразвуковой кавитации (лат. cavitas - «пустота»). В результате с поверхности обрабатываемой детали удаляются жиры, окалина, ржавчина и т.д. Ультразвуковая кавитация используется в машиностроении, в типографии - при очистке офсетной формы при мойке ампул, в металлургии - при очистке стальной ленты, при очистке труб любой загрязненности и конфигурации, при стирке тканей и т.д.

Высокочастотный диапазон применяется для неразрушающего контроля и измерений. Ультразвуковая дефектоскопия - один из методов неразрушающего контроля. Метод ультразвуковой визуализации позволяет не только обнаруживать дефекты в изделиях, но и визуально видеть их размеры и форму. Преимущество этого метода заключается в его высокой чувствительности. Интенсивный ультразвук применяется в геологии. Геофизики с его помощью находят залежи ценных ископаемых и определяют глубину их нахождения.