32.Лазерное излучение

Лазерное излучение (ЛИ) является электромагнитным излучением, генерируе­мым в диапазоне длин волн  = 180…10⁵ нм. Оно характеризуется монохроматичностью (излучения практически одной частоты), высокой когерентностью (сохранением фазы колебаний), чрезвычайно малой энергетической расходимостью луча и высокой концентрацией энергии излучения в луче. Биологические эффекты воздействия ЛИ на организм определяются механизмами взаимодействия излучения с тканями и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. Различают тепловые, энергетические, фотохимические и механические (ударно-акустические) эффекты воздействия, а также прямое и отражённое (зеркальное и диффузное) излучения. Для глаз, кожи и внутренних тканей организма наибольшую опасность представляет энергонасыщенное прямое и зеркально отражённое излучения. Кроме того, наблюдаются негативные функциональные сдвиги в работе нервной и сердечно-сосудистой систем, эндокринных желез, изменяется артериальное давление, увеличивается утомляемость. ЛИ с длиной волны от 380 до 1400 нм наибольшую опасность представляет для сетчатки глаза, а излучение с длиной волны от 180 до 380 нм и свыше 1400 нм – для передних сред глаза. Повреждение кожи может быть вызвано излучением любой длины волны рассматриваемого диапазона (180…10⁵ нм).

Биологические эффекты при воздействии ЛИ на организм делятся на группы:

а) первичные эффекты - органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых живых тканях (прямое облучение);

б) вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение (длительное облучение диффузно отражённым излучением).

По степени опасности лазеры разделяются на четыре класса.

К лазерам 1 класса относят полностью безопасные лазеры, излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи. Лазеры 2 класса представляют опасность при облучении кожи или глаз человека. Однако их диффузно отражённое излучение безопасно как для кожи, так и для глаз. Лазеры 3 класса представляет опасность при облучении глаз и кожи прямым, зеркально отражённым излучением, а диффузно отражённое излучение опасно для глаз на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности, но безопасно для кожи. Для лазеров 4 класса диффузно отражённое излучение на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности представляет опасность для глаз и кожи.

Лазеры классифицирует изготовитель по характеристикам излучения.

При эксплуатации установок 2-4 классов следует предусматривать мероприятия по лазерной безопасности, дозиметрический контроль лазерного излучения, санитарно-гигиенические мероприятия и медицинский контроль.

Нормируемыми параметрами являются облучённость Е, энергетическая экспозиция Н, энергия W и мощность Р излучения. Облучённость – это отношение потока излучения, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка, Вт/м². Энергетическая экспозиция определяется интегралом облучённости по времени, Дж/м².

ПДУ лазерного излучения устанавливаются для трёх диапазонов длин волн (180…380, 381…1400, 1401…10⁵ нм) и случаев облучения: однократного (со временем воздействия до одной смены), сериями импульсов и хронического (систематически повторяющегося). Кроме того, при нормировании учитывают объект облучения (глаза, кожа, глаза и кожа одновременно).

Средства защиты (коллективные и индивидуальные) применяются для снижения уровней лазерного излучения до значений ниже ПДУ. Выбор средств защиты осуществляется с учётом параметров лазерного излучения и особенностей эксплуатации. СИЗ от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, выбираемые с учётом длины волны излучения, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду. Персонал, работающий с лазерными изделиями, должен проходить предварительные и периодические (раз в год) медицинские осмотры. К работе с лазерами допускаются лица, достигшие 18 лет и не имеющие медицинских противопоказаний.

33.Шум

Механические колебания упругой среды в диапазоне частот 16…20000 Гц вос­принимаются ухом человека и называются звуковыми волнами. Длина звуковой волны  связана с частотой f и скоростью звука с зависимостью = с/ f.

Звук характеризуется звуковым давлением и интенсивностью. Под звуковым давлением принято понимать среднеквадратическое значение разности между мгно­венным значением полного давления в воздухе и его средним значением. Интенсив­ность звука - это звуковая мощность, отнесённая к единице площади поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны.

Интенсивность звука и звуковое давление связаны зависимостью I = Р²/c,

где I - интенсивность звука, Вт/м²;

Р - звуковое давление, Па;

 - удельная плотность среды, кг/м³;

c - скорость звука, м/c.

Уровень интенсивности звука L_I = 10 lg(I/I₀), дБ,

где I - интенсивность звука в данной точке;

I₀=10^-12 Вт/м²- интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1 кГц.

Интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, поэтому уровень звукового давления L = 10 lg(Р²/Р₀²) = 20 lg(Р/Р₀), дБ,

где Р – звуковое давление в данной точке,

Р₀=2·10^-5 Па – пороговое звуковое давление на частоте 1 кГц.

При нормальных или близких к ним условиях можно считать, что L_I = L.

При акустических расчётах пользуются уровнями интенсивности звука, связан­ными с уровнями звукового давления, измеряемыми шумомерами.

Для характеристики восприятия звука человеком в целом по диапазону звуко­вых частот применяют понятие уровня звука. Уровень звука L_А (дБА) – это результи­рующий уровень звукового давления шума, прошедшего обработку в корректирую­щем фильтре «А», частотная характеристика которого соответствует усреднённой частотной характеристике чувствительности уха человека.

Шумы по природе возникновения подразделяют на механические, аэродинами­ческие, гидродинамические, электромагнитные (связанные с воздействием сил ЭМП). Важным параметром шума является его частотный спектр.

По виду спектра шумы подразделяют на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более одной октавы) и тональные, в спектре которых имеются вы­раженные дискретные тона.

По временным характеристикам шумы подразделяют на постоянные, уровень звука которых изменяется не более чем на 5 дБА, и непостоянные, не удовлетворяю­щие данному условию. Непостоянные шумы подразделяются на колеблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени; прерывистые, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причём длитель­ность интервалов, в течение которых уровень остаётся постоянным, составляет не ме­нее 1 с; и импульсные, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, дли­тельностью менее 1 с.

Нормируемыми параметрами шума являются:

- для постоянного шума - уровни звукового давления L (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц. Для оценки постоянного широкополосного шума допускается использовать уровень звука L_А, выраженный в дБА, определяемый при установленной частотной характеристике «А» шумомера;

- для непостоянного шума – эквивалентный (по энергии воздействия) уровень звука L_аэ, (дБА), определяемый по специальной методике. Дополнительно для колеб­лющегося во времени и прерывистого шума ограничивается допустимый максималь­ный уровень звука (110 дБА). Для импульсного шума допустимый максимальный уровень измеряется по временной характеристике «I - импульс» шумомера и состав­ляет 125 дБА(I). Для тонального и импульсного шума с учётом неблагоприятного их воздействия вводят поправку (- 5 дБА) к табличным значениям, установленным для широкополосного шума.

Допустимые значения параметров шума устанавливаются в зависимости от ви­дов трудовой деятельности и рабочих мест с учётом характера шума.

Ниже приведены характерные виды трудовой деятельности и рабочие места, с указанием их порядкового номера (ПН), использованного в табл. 4.6:

1 – творческая, врачебная и научная деятельность, руководящая работа с повы­шенными требованиями, преподавание, обучение, программирование, рабочие места в КБ, лабораториях для теоретических работ;

2 – высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, админист­ративно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в ла­боратории;

3 – работы, требующие постоянного слухового контроля, диспетчерская работа, работа с часто получаемыми указаниями, рабочие места на участках точной сборки, в машинописных бюро;

4 – работа, требующая сосредоточенности, рабочие места в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в лабораториях с шум­ным оборудованием;

5 – постоянные рабочие места в производственных помещениях и на территории предприятий, за исключением перечисленных в п. 1…4.

Способы и средства борьбы с шумом. Классификация способов и средств за­щиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.029-80. Они подразделяются на средства кол­лективной (СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ). СКЗ подразделяются на инженерно-технические, архитектурно-планировочные и организационно-технические.

Инженерно-технические решения направлены на снижение шума в источнике его возникновения (глушители, встроенные кожухи, замена стальных шестерён пла­стмассовыми, выбор скоростного режима и т.д.) и на пути его распространения (виб­роизоляция и вибродемпфирование, звукоизоляция с помощью экранов, кожухов, ка­бин, звукопоглощение, реализуемое звукооблицовкой и звукопоглотите­лями).

Звукопоглощение основано на том, что звуковые волны, падающие на преграды, поглощаются их материалами, при этом звуковая энергия превращается в тепловую. Звукопоглощение достигается внутри помещений облицовкой стен и потолка звуко­поглощающими материалами (стекловолокно, пористые структуры) и установкой объёмных звукопоглотителей. Эффективность звукопоглощения зависит от площади поверхностей звукопоглощающих материалов.

Архитектурно-планировочные СКЗ включают планировку зданий, их ориен­тацию, размещение оборудования и рабочих мест, оптимизацию транспортных пото­ков, удаление шумных производств от жилых массивов и т.д.

Организационно-технические СКЗ включают выбор технологических процес­сов, оборудования и режимов работы с малым шумом, своевременный профилактиче­ский ремонт, рациональную организацию трудового процесса и т.д.

Средства индивидуальной защиты применяют, если СКЗ не обеспечивают требуемой защиты от шума или их применение невозможно или нецелесообразно в данных условиях. К СИЗ относятся шумозащитные вкладыши, наушники, шлемы и кос­тюмы. Эффективность СИЗ максимальна в области высоких частот, наиболее вредных и неприятных для человека. Из-за раздражающего воздействия и неудобств, возни­кающих при работе, применение СИЗ следует рассматривать как крайнюю меру.