Охорона праці - Москальова В.М - Які існують джерела виробничого ультразвуку та область їх використання?

Що таке ультразвук?

Ультразвуком називають механічні коливання пружного середовища з частотою, що перевищує верхню границю чутливості 20кГц.

Ультразвук має єдину природу зі звуком та однакові фізико-гігієнічні характеристики, а відтак оцінюється за частотою коливань та інтенсивністю. Специфіка ультразвуку полягає в тому, що він поширюється спрямованими пучками, через велику частоту та малу довжину хвиль, створює великий ультразвуковий тиск.

Одиницею вимірювання інтенсивності ультразвуку є ватт на квадратний сантиметр (Вт/см2).

У гігієнічній практиці інтенсивність ультразвуку (рівень ультразвукового тиску) оцінюється у відносних одиницях - дБ.

Ультразвук підпорядковується тим же закономірностям, що й звукові хвилі, але через свою високу частоту він має деякі особливості:

мала довжина хвилі (менше 1,5 см) дає можливість отримувати скерований сфокусований пучок великої енергії;

ультразвукові хвилі здатні створювати чітку акустичну тінь, бо розміри екранів завжди будуть їм відповідати або більшими за довжину хвиль;

проходячи через межу розділу двох середовищ, ультразвукові хвилі можуть відбиватись, переломлюватись або поглинатись;

високочастотний ультразвук практично не розповсюджується у повітрі, бо звукова хвиля розповсюджуючись у середовищі, втрачає енергію пропорційну квадрату частоти коливань.

У твердих і рідких середовищах ультразвук викликає ряд механічних і хімічних ефектів. До них відносять явище кавітації, що виникає у змішаному середовищі - рідина-газ. У зоні розриву рідини внаслідок періодичного стиснення і розтягу утворюються бульбашки, наповненні парою рідини або газу. Розрив бульбашок супроводжується виділенням великої кількості енергії. Ефект посилюється зі збільшенням швидкості ультразвуку. Дія ультразвуку на тверду або газоподібну речовину викликає вібрацію її часток з ультразвуковою частотою.

Ультразвуковий діапазон частот поділяється на низькочастотні коливання (І,І2*1(г1- 1,0* 105 Гц), що поширюється повітряним і контактним шляхами, а також високочастотні (1,0-105 - 1,0* Гц), що передаються тільки контактним шляхом.

Характеристикою ультразвуку, що передається контактним шляхом є пікове значення віброшвидкості (м/с) в частотному діапазоні від 1,0*10* до 1,0’109Гц або його логарифмічні рівні (дБ), що визначаються за формулою:

де у — пікове значення віброшвидкості, м/с;

у0 — опорне значення віброшвидкості, що дорівнює 5* 10"6 м/с.

Які існують джерела виробничого ультразвуку та область їх використання?

Джерелами виробничого ультразвуку є генератори ультразвукових коливань, що використовуються для технологічних потреб, у медицині і наукових дослідженнях, а також виробниче обладнання, що має у спектрі шуму високочастотні складові.

Генератор ультразвуку складається з джерела струму високої частоти і п’єзоелектричного або магнітострикційного перетворювача. У виробничій практиці магнітострикційні перетворювачі використовуються для генерації низькочастотного ультразвуку, а п’єзоелектричні перетворювачі дозволяють отримувати ультразвук з частотою до 10* Гц.

Ультразвукове устаткування і прилади залежно від частотної характеристики поділяються на дві основні групи:

1) апарати, що генерують низькочастотний ультразвук, з частотою коливань 10-100кГц;

2) устаткування, в якому використовується високочастотний ультразвук з частотою коливань у межах 100 кГц — 1000 МГц.

Низькочастотний ультразвук широко використовується для очистки деталей від мастил, окалини та інших забруднень, котлів і теплообмінних апаратів від накипу і т ін.

Ультразвук широко використовується в системах очистки повітря від пилу, кіптяви, хімічних речовин. Він активізує хімічні процеси, використовується для хімічної обробки надтвердих та крихких матеріалів — алмазів, скла, кераміки, ювелірних виробів, деревини і т. ін.

Ультразвук чинить дію на біологічні об’єкти тому, його бактерицидна дія успішно використовується у медичній та харчовій промисловості.

Ультразвук як лікувальний засіб використовується у фізіотерапії. Він чинить болезаспокійливу, протизапальну і бактерицидну дію, стимулює дію нервової системи, покращує кровотворення, посилює захисні реакції організму, знижує артеріальний тиск і т ін.

Високочастотним ультразвуком здійснюють дефектоскопію якості металевих і бетонних конструкцій та інших виробів, визначають дефекти зварних швів труб, котлів, будівельних конструкцій і т. ін.