Ультразвук являє собою механічні коливання пружного середовища, що мають однакову зі звуком фізичну природу, але відрізняють більш високою частотою, що перевищує прийняту верхню межу чутності (понад 20 кГц).
Завдяки багатьом корисним і унікальним властивостям ультразвук набув широкого застосування на виробництві, в медицині, в інших галузях діяльності. Поглинання ультразвуку супроводжується нагріванням середовища.
Особливістю ультразвуку є таке його властивість, яке дозволяє створити на відносно невеликій площі дуже велике ультразвукове тиск. Це властивість ультразвуку зумовило його широке застосування для очищення деталей, механічної обробки твердих матеріалів, рідких розплавів, зварювання, пайки, прискорення хімічних реакцій, дефектоскопії, перевірки розмірів виробів, що випускаються, структурного аналізу речовин, гидролокациі, а також в установках і системах очищення газів і ін .
Специфічною особливістю ультразвуку, зумовленої великою частотою і малою довжиною хвилі, є можливість поширення ультразвукових коливань спрямованими пучками, що отримали назву ультразвукових променів.
За допомогою ультразвуку отримують стійкі емульсії, видаляють окалину і жирові забруднення з деталей складної конфігурації. Під дією ультразвуку найдрібніші частинки, що утворюють аерозоль, зближуються один з одним, злипаються в більш важкі (коагулюють) і швидко осідають. Це властивість ультразвуку використовується в установках по очищенню повітря від високодисперсною пилу. Широке застосування ультразвук знайшов і в медицині для лікування захворювань хребта, суглобів, периферичної нервової системи і т.п.
Слід також зазначити, що вплив малих доз ультразвуку на людину дає стимулюючий ефект (мікромасаж, прискорення обмінних процесів), а великих доз - вражаючий ефект.
При тривалій роботі з низькочастотними ультразвуковими установками, що генерують шум і ультразвук, що перевищують встановлені гранично допустимі рівні, можуть відбутися функціональні зміни центральної і периферичної нервової системи, порушення в роботі слухового і вестибулярного апарату, серцево-судинної системи (стомлення, головний біль, безсоння вночі і сонливість вдень, підвищена чутливість до звуків, дратівливість, зниження кров'яного тиску, зниження гостроти служачи і т.п.).
Ультразвук може діяти на людину через повітряне середовище і контактно через рідку і тверду середу.
У порівнянні з високочастотним шумом ультразвук значно слабкіше впливає на слухову функцію, але викликає більш виражені відхилення від норми вестибулярної функції, больової чутливості та терморегуляції. Те, що ультразвук впливає на різні органи і системи людини не тільки через слуховий апарат, підтверджується несприятливим його дією на глухонімих.
Ступінь вираженості змін в організмі людини залежить від інтенсивності і тривалості впливу ультразвуку і підсилюється при наявності в спектрі випромінювання високочастотного шуму, при цьому приєднується виражене зниження слуху.
Найбільш небезпечним є контактну дію ультразвуку, яке виникає при утриманні ультразвукового інструменту під час пайки, лудіння і т.п., при завантаженні виробів в ультразвукові ванни і т.п. Вплив від роботи потужних установок може призвести до ураження периферичної нервової і судинної систем людини в місцях контакту (вегетативні поліневрити, м'язова слабкість пальців, кистей і передпліччя).
Ультразвук, також як і звук, характеризується ультразвуковим тиском (вимірюється в дБ), інтенсивністю (вимірюється в Вт / см2) і частотою коливань (Гц).
Ультразвук підрозділяється на:
низькочастотний (від 1,12 · 104 до 1,0 · 105 Гц), що поширюються повітряним і контактним шляхом;
високочастотний (від 1,0 · 105 до 1,0 · 109 Гц), що поширюється тільки контактним шляхом.
При поширенні в різних середовищах ультразвукові хвилі поглинаються, причому тим більше, чим вище їх частота. Поглинання ультразвуку супроводжується нагріванням середовища.
Низькочастотний ультразвук досить добре поширюється в повітрі, а високочастотний - практично не поширюється. В пружних середовищах (вода, метал та ін.) Ультразвук мало поглинається і здатний поширюватися на великі відстані, практично не втрачаючи енергії.
Промислові ультразвукові установки працюють в основному з частотами від (18-30) кГц при інтенсивності (60-70) кВт / м2. Вони складаються з генератора електричних імпульсів і перетворювача, який трансформує імпульси в ультразвукові коливання. При обслуговуванні цих установок працюючі можуть зазнати впливу ультразвуку, по-перше, при його поширенні в повітрі (найчастіше разом з шумом) і, по-друге, при безпосередньому зіткненням з рідкими і твердими тілами, за якими поширюється ультразвук (контактна дія).
Засоби захисту від ультразвуку також підрозділяються на засоби колективного та індивідуального захисту.
Профілактичні заходи при обслуговуванні ультразвукового технологічного обладнання повинні бути спрямовані на обмеження впливу шуму і ультразвукових коливань, що поширюються в повітрі. Оскільки низькочастотні ультразвуки і високочастотні звуки мають одні і ті ж властивості, а закономірності їх поширення дуже близькі, то і заходи щодо захисту від них збігаються:
- зменшення шкідливого випромінювання ультразвукової енергії в джерелі її виникнення;
- локалізація дії ультразвуку конструктивними і планувальними рішеннями;
- звукоізоляція обладнання, застосування звукопоглинальних і відображають пристроїв;
- розміщення ультразвукового устаткування в окремих приміщеннях;
- організаційно-практичні заходи.
Крім того, до експлуатації ультразвукового устаткування ставляться специфічні вимоги безпеки. Головне з них - повинен бути повністю виключений безпосередній контакт рук працюючого з рідиною, ультразвуковим інструментом і деталями, в яких порушуються ультразвукові коливання.
Для зменшення шкідливого випромінювання ультразвукової енергії в джерелі рекомендується підвищувати робочі частоти джерел еле, що забезпечує зменшення інтенсивності ультразвуку, а також зменшити паразитні випромінювання звукової енергії.
Для локалізації ультразвуку обов'язковим є застосування звукоізолюючих кожухів, полукожухов, екранів. Якщо ці заходи не дають позитивного ефекту, то ультразвукові установки слід розміщувати в окремих приміщеннях і кабінах, облицьованих звукопоглинальними матеріалами.
Конструктивно-планувальні рішення вимагають застосування дистанційного управління і системи блокування, що відключає генератор джерела ультразвуку при порушенні звукоізоляції.
Контактна вплив ультразвуку виключається автоматизацією виробничих процесів і застосуванням дистанційного управління. При особливої необхідності використовують спеціальний інструмент з віброізолюючиєю рукояткою і захисні рукавички.
Завантаження, вивантаження та інші дії в ультразвукових ваннах повинні виконуватися тільки після виключення джерела коливань (доцільно застосовувати автоблокування). Якщо це неможливо з технологічних міркувань, то всі роботи повинні виконуватися з дотриманням спеціальних застережних заходів (закріплення деталей за допомогою спеціальних пристосувань, завантаження деталей в сітках, забезпечених ручками з еластичним покриттям, обслуговування устаткування в спеціальних рукавичках і т.п.).
Для захисту рук працюючого від можливого несприятливого впливу контактного ультразвуку в твердій або рідкій середовищах необхідно застосовувати дві пари рукавичок - гумові (зовнішні) і бавовняні (внутрішні) або тільки бавовняні.
Для захисту працюючих від несприятливого впливу повітряного ультразвуку необхідно застосовувати протишуми по ГОСТ 12.4.051 "Система стандартів безпеки праці. Засоби індивідуального захисту органів слуху. Загальні технічні вимоги та методи випробувань".
Використання ультразвукового устаткування повинно відповідати вимогам ГОСТ 12.2.05.1 "Система стандартів безпеки праці. Устаткування технологічне ультразвукове. Вимоги безпеки".
Організаційно-профілактичні заходи повинні передбачати проведення періодичних інструктажів працюючих, медичних оглядів, встановлення раціональних режимів праці та відпочинку.
