USG………………………………………………………………………………….4

USG sebagai gelombang elastis……………………………………..4

Ciri-ciri khusus USG……………………………..5

Sumber dan penerima USG……………………………………..7

Pemancar mekanis…………………………………………………...7

Transduser elektroakustik…………………………….9

Penerima USG……………………………………………………………..11

Penerapan USG……………………………………………………………...11

Pembersihan ultrasonik…………………………………………………...11

Pemrosesan mekanis sangat keras dan rapuh

bahan…………………………………………………13

Pengelasan ultrasonik……………………………………….14

Penyolderan dan pelapisan ultrasonik……………………………………14

Percepatan proses produksi………..…………15

Deteksi cacat ultrasonik…………………………..............15

Ultrasonografi dalam elektronik radio…………………..…………………17

USG dalam kedokteran……………………………..……………..18

Sastra……………………………………………………………..……………….19

Abad kedua puluh satu adalah abad atom, eksplorasi ruang angkasa, elektronik radio, dan ultrasound. Ilmu USG masih relatif muda. Pekerjaan laboratorium pertama pada penelitian USG dilakukan oleh fisikawan besar Rusia P.N. Lebedev pada akhir abad ke-19, dan kemudian banyak ilmuwan terkemuka mempelajari USG.

Ultrasonografi adalah gerakan osilasi partikel yang merambat seperti gelombang dalam suatu medium. Ultrasonografi memiliki beberapa keistimewaan dibandingkan dengan suara dalam jangkauan suara. Dalam jangkauan ultrasonik relatif mudah untuk memperoleh radiasi terarah; ini cocok untuk pemfokusan, akibatnya intensitas getaran ultrasonik meningkat. Ketika merambat dalam gas, cairan dan padatan, USG menimbulkan fenomena menarik, banyak di antaranya telah diterapkan secara praktis di berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi.

Dalam beberapa tahun terakhir, USG mulai memainkan peran yang semakin penting dalam penelitian ilmiah. Studi teoritis dan eksperimental telah berhasil dilakukan di bidang kavitasi ultrasonik dan aliran akustik, yang memungkinkan untuk mengembangkan proses teknologi baru yang terjadi di bawah pengaruh ultrasonik dalam fase cair. Saat ini, arah kimia baru sedang dibentuk - kimia ultrasonik, yang memungkinkan untuk mempercepat banyak proses kimia dan teknologi. Penelitian ilmiah berkontribusi pada munculnya cabang baru akustik - akustik molekuler, yang mempelajari interaksi molekuler gelombang suara dengan materi. Bidang baru penerapan USG telah muncul: introskopi, holografi, akustik kuantum, pengukuran fase ultrasonik, akustikelektronik.

Seiring dengan penelitian teoritis dan eksperimental di bidang USG, banyak kerja praktek telah dilakukan. Mesin ultrasonik universal dan khusus, instalasi yang beroperasi di bawah tekanan statis yang meningkat, instalasi mekanis ultrasonik untuk membersihkan komponen, generator dengan frekuensi yang ditingkatkan dan sistem pendingin baru, dan konverter dengan medan yang terdistribusi secara merata telah dikembangkan. Unit ultrasonik otomatis telah dibuat dan diperkenalkan ke dalam produksi, yang merupakan bagian dari jalur produksi, yang memungkinkan peningkatan produktivitas tenaga kerja secara signifikan.

Ultrasonografi (AS) adalah getaran dan gelombang elastis yang frekuensinya melebihi 15–20 kHz. Batas bawah wilayah frekuensi ultrasonik, yang memisahkannya dari wilayah suara yang terdengar, ditentukan oleh sifat subjektif pendengaran manusia dan bersifat kondisional, karena batas atas persepsi pendengaran berbeda untuk setiap orang. Batas atas frekuensi ultrasonik ditentukan oleh sifat fisik gelombang elastis, yang hanya dapat merambat dalam media material, yaitu. asalkan panjang gelombangnya secara signifikan lebih besar daripada jalur bebas rata-rata molekul dalam gas atau jarak antar atom dalam cairan dan padatan. Pada gas pada tekanan normal batas atas frekuensi ultrasonik adalah » 10 9 Hz, pada zat cair dan padat frekuensi batasnya mencapai 10 12 -10 13 Hz. Tergantung pada panjang gelombang dan frekuensinya, USG memiliki karakteristik radiasi, penerimaan, propagasi dan penerapan yang berbeda-beda, oleh karena itu wilayah frekuensi USG dibagi menjadi tiga wilayah:

· frekuensi ultrasonik rendah (1,5×10 4 – 10 5 Hz);

· rata-rata (10 5 – 10 7 Hz);

· tinggi (10 7 – 10 9 Hz).

Gelombang elastis dengan frekuensi 10 9 – 10 13 Hz biasa disebut hipersonik.

USG sebagai gelombang elastis.

Gelombang ultrasonik (suara tidak terdengar) menurut sifatnya tidak berbeda dengan gelombang elastis dalam jangkauan pendengaran. Hanya terdistribusi dalam bentuk gas dan cairan membujur gelombang, dan dalam benda padat - memanjang dan geser S.

Perambatan gelombang ultrasonik mematuhi hukum dasar yang umum pada gelombang akustik pada rentang frekuensi apa pun. Hukum dasar perambatan antara lain hukum pemantulan bunyi dan pembiasan bunyi pada batas berbagai media, difraksi bunyi, dan hamburan bunyi adanya hambatan dan ketidakhomogenan lingkungan hidup serta ketidakteraturan batas-batas, hukum propagasi pandu gelombang pada area lingkungan yang terbatas. Peran penting dimainkan oleh hubungan antara panjang gelombang suara l dan ukuran geometris D - ukuran sumber suara atau hambatan pada jalur gelombang, ukuran ketidakhomogenan medium. Ketika D>>l, perambatan bunyi di dekat rintangan terjadi terutama menurut hukum akustik geometri (hukum pemantulan dan pembiasan dapat digunakan). Derajat penyimpangan dari pola rambat geometri dan kebutuhan untuk memperhitungkan fenomena difraksi ditentukan oleh parameter

Kecepatan rambat gelombang ultrasonik pada medium tak terikat ditentukan oleh sifat elastisitas dan densitas medium tersebut. Dalam lingkungan terbatas, kecepatan rambat gelombang dipengaruhi oleh keberadaan dan sifat batas, yang menyebabkan ketergantungan frekuensi pada kecepatan (dispersi kecepatan suara). Penurunan amplitudo dan intensitas gelombang ultrasonik ketika merambat ke arah tertentu, yaitu redaman suara, disebabkan, seperti untuk gelombang frekuensi apa pun, oleh perbedaan muka gelombang dengan jarak dari sumber, hamburan dan penyerapan suara. Pada semua frekuensi baik rentang suara maupun suara, terjadi apa yang disebut serapan “klasik”, yang disebabkan oleh viskositas geser (gesekan internal) medium. Selain itu, terdapat penyerapan tambahan (relaksasi), yang seringkali jauh melebihi penyerapan “klasik”.

Dengan intensitas gelombang suara yang signifikan, efek nonlinier muncul:

· prinsip superposisi dilanggar dan terjadi interaksi gelombang, yang menyebabkan munculnya nada;

· bentuk gelombang berubah, spektrumnya diperkaya dengan harmonik yang lebih tinggi dan serapannya meningkat;

· ketika nilai ambang batas intensitas ultrasonik tertentu tercapai dalam cairan, terjadi kavitasi (lihat di bawah).

Kriteria penerapan hukum akustik linier dan kemungkinan mengabaikan efek nonlinier adalah: M<< 1, где М = v/c, v – колебательная скорость частиц в волне, с – скорость распространения волны.

Parameter M disebut “bilangan Mach”.

Meskipun sifat fisik USG dan hukum dasar yang menentukan perambatannya sama dengan gelombang suara pada rentang frekuensi apa pun, USG memiliki sejumlah ciri khusus. Ciri-ciri ini disebabkan oleh frekuensi USG yang relatif tinggi.

Kecilnya panjang gelombang menentukan karakter radial perambatan gelombang ultrasonik. Di dekat emitor, gelombang merambat dalam bentuk berkas, yang ukuran melintangnya tetap mendekati ukuran emitor. Ketika sinar tersebut (sinar ultrasonik) mengenai rintangan besar, ia mengalami pemantulan dan pembiasan. Ketika sinar mengenai rintangan kecil, gelombang tersebar muncul, yang memungkinkan untuk mendeteksi ketidakhomogenan kecil dalam medium (sekitar sepersepuluh dan seperseratus mm). Refleksi dan hamburan USG pada ketidakhomogenan medium memungkinkan terbentuknya media yang buram secara optik gambar suara objek menggunakan sistem pemfokusan suara, serupa dengan yang dilakukan dengan menggunakan sinar cahaya.

Pemfokusan ultrasonik memungkinkan tidak hanya memperoleh gambar suara (penglihatan suara dan sistem holografi akustik), tetapi juga konsentrat energi suara. Dengan menggunakan sistem pemfokusan ultrasonik, dimungkinkan untuk membentuk bentuk tertentu karakteristik directivity penghasil emisi dan mengendalikannya.

Perubahan periodik pada indeks bias gelombang cahaya berhubungan dengan perubahan densitas gelombang ultrasonik difraksi cahaya dengan USG, diamati pada frekuensi ultrasonik dalam rentang megahertz-gigahertz. Dalam hal ini gelombang ultrasonik dapat dianggap sebagai kisi difraksi.

Efek nonlinier terpenting dalam bidang ultrasonik adalah kavitasi– munculnya massa gelembung berdenyut dalam cairan yang berisi uap, gas, atau campurannya. Pergerakan gelembung yang kompleks, keruntuhannya, penggabungan satu sama lain, dll. menghasilkan pulsa kompresi (gelombang kejut mikro) dan aliran mikro dalam cairan, menyebabkan pemanasan lokal pada medium dan ionisasi. Efek-efek ini berdampak pada zat: terjadi penghancuran padatan dalam cairan ( erosi kavitasi), pencampuran cairan terjadi, berbagai proses fisik dan kimia dimulai atau dipercepat. Dengan mengubah kondisi kavitasi, berbagai efek kavitasi dapat diperkuat atau dilemahkan, misalnya dengan meningkatnya frekuensi ultrasonik, peran aliran mikro meningkat dan erosi kavitasi berkurang; dengan meningkatnya tekanan dalam cairan, peran pengaruh mikrodampak meningkat. Peningkatan frekuensi menyebabkan peningkatan nilai intensitas ambang batas yang sesuai dengan permulaan kavitasi, yang bergantung pada jenis cairan, kandungan gasnya, suhu, dll. Untuk air pada tekanan atmosfer biasanya 0,3-1,0 W/cm 2. Kavitasi adalah serangkaian fenomena yang kompleks. Gelombang ultrasonik merambat dalam bentuk cair secara bergantian di area bertekanan tinggi dan rendah, menciptakan zona kompresi tinggi dan zona penghalusan. Di zona yang dijernihkan, tekanan hidrostatik menurun sedemikian rupa sehingga gaya yang bekerja pada molekul cairan menjadi lebih besar daripada gaya kohesi antarmolekul. Sebagai akibat dari perubahan tajam dalam kesetimbangan hidrostatik, cairan “meledak”, membentuk banyak gelembung kecil berisi gas dan uap. Saat berikutnya, ketika periode tekanan tinggi terjadi dalam cairan, gelembung-gelembung yang terbentuk sebelumnya runtuh. Proses keruntuhan gelembung tersebut disertai dengan terbentuknya gelombang kejut dengan tekanan sesaat lokal yang sangat tinggi hingga mencapai beberapa ratus atmosfer.

USG- ini adalah getaran dan gelombang elastis dengan frekuensi di atas 20 kHz, tidak terdengar oleh telinga manusia. Saat ini, getaran ultrasonik dengan frekuensi hingga 10 GHz dapat diperoleh. Menurut rentang frekuensi yang ditunjukkan, rentang panjang gelombang ultrasonik di udara berkisar antara 1,6 hingga 0,3?10 - 4 cm , dalam cairan - dari 6,0 hingga 1,2?10- 4cm dan dalam bentuk padat - dari 20,0 hingga 4,0?10- 4cm.

Gelombang ultrasonik pada dasarnya tidak berbeda dengan gelombang elastis dalam jangkauan suara. Perambatan gelombang ultrasonik mematuhi hukum dasar yang umum pada gelombang akustik pada rentang frekuensi apa pun. Hukum dasar perambatan gelombang ultrasonik meliputi hukum pemantulan dan pembiasan pada batas berbagai media, difraksi dan hamburan gelombang ultrasonik dengan adanya hambatan dan ketidakhomogenan pada batas, dan hukum perambatan pandu gelombang pada wilayah terbatas medium.

Pada saat yang sama, frekuensi getaran ultrasonik yang tinggi dan panjang gelombang yang pendek menentukan sejumlah sifat spesifik yang hanya dimiliki oleh ultrasound.

Dengan demikian, observasi visual gelombang ultrasonik menggunakan metode optik dimungkinkan. Karena panjangnya yang pendek, gelombang ultrasonik terfokus dengan baik, dan oleh karena itu, radiasi terarah dapat diperoleh. Fitur lain yang sangat penting dari USG adalah kemampuan untuk memperoleh nilai intensitas tinggi dengan amplitudo getaran yang relatif kecil.

Penurunan amplitudo dan intensitas gelombang ultrasonik ketika merambat ke arah tertentu, mis. redaman ditentukan oleh hamburan dan penyerapan ultrasonik, transisi energi ultrasonik ke bentuk lain, misalnya menjadi panas.

Sumber USG di tempat kerja. Sumber USG buatan manusia mencakup semua jenis peralatan teknologi ultrasonik, perangkat ultrasonik dan peralatan untuk keperluan industri, medis dan rumah tangga, yang

menghasilkan getaran ultrasonik dalam rentang frekuensi dari 20 kHz hingga 100 MHz dan lebih tinggi. Sumber USG juga dapat berupa peralatan, yang selama pengoperasiannya timbul getaran ultrasonik sebagai faktor yang menyertainya.

Elemen utama dari teknologi ultrasonik adalah transduser dan generator ultrasonik. Transduser ultrasonik Tergantung pada jenis energi yang dikonsumsi, mereka dibagi menjadi mekanik (peluit ultrasonik, sirene) dan elektromekanis (magnetostriktif, piezoelektrik, elektrodinamik). Transduser mekanis dan magnetostriktif digunakan untuk menghasilkan USG frekuensi rendah, dan transduser piezoelektrik memungkinkan untuk memperoleh USG frekuensi tinggi - hingga 10 9 Hz.

Generator ultrasonik dirancang untuk mengubah arus frekuensi industri menjadi arus frekuensi tinggi dan untuk memberi daya pada sistem elektroakustik - baik transduser piezoelektrik dan magnetostriktif.

Saat ini, USG banyak digunakan dalam teknik mesin, metalurgi, kimia, elektronik radio, konstruksi, geologi, industri ringan dan makanan, perikanan, kedokteran, dll.

Di antara berbagai metode penggunaan ultrasound dari sudut pandang menilai kemungkinan efek buruknya pada tubuh pekerja, disarankan untuk menyoroti dua arah utama:

1. Aplikasi getaran ultrasonik frekuensi rendah (hingga 100 kHz), menyebar melalui kontak dan jalur udara, untuk pengaruh aktif pada zat dan proses teknologi - pembersihan, desinfeksi, pengelasan, penyolderan, perlakuan mekanis dan termal terhadap bahan (paduan superkeras, berlian, keramik, dll.), koagulasi aerosol; dalam kedokteran - instrumen bedah ultrasonik, instalasi untuk mensterilkan tangan staf medis, berbagai benda, dll.

2. Aplikasi frekuensi tinggi (100 kHz - 100 MHz ke atas) ultrasonik getaran yang merambat secara eksklusif melalui kontak, untuk pengujian dan pengukuran yang tidak merusak; dalam kedokteran - diagnosis dan pengobatan berbagai penyakit.

Analisis prevalensi dan prospek penggunaan berbagai sumber ultrasonik menunjukkan bahwa 60-70% dari seluruh pekerja berada dalam kondisi efek buruk ultrasonik.

Tim tersebut terdiri dari pendeteksi cacat, operator pembersihan, pengelasan, unit pemotongan, dokter USG, fisioterapis, ahli bedah, dll.

Untuk menyatukan kriteria dan metode untuk menilai tingkat paparan industri terhadap USG, “Klasifikasi higienis USG yang mempengaruhi operator manusia” telah dikembangkan. Tanda-tanda klasifikasi USG yang mempengaruhi pekerja adalah: cara perambatan faktor, jenis sumber USG, cara dan cara pembangkitan getaran, karakteristik frekuensi getaran ultrasonik. (Tabel 12.1).

Mereka yang bekerja dengan sumber ultrasonik teknologi dan medis terpapar pada faktor-faktor buruk yang kompleks di lingkungan kerja, yang utamanya adalah ultrasound dengan frekuensi osilasi 20 Hz - 20,0 MHz dan intensitas 50-160 dB.

Dengan demikian, instalasi pembersihan, pengelasan, pemotongan stasioner menghasilkan getaran ultrasonik yang konstan dengan frekuensi

Tabel 12.1.Klasifikasi USG higienis yang mempengaruhi operator

24.0-22.0 kHz, menyebar melalui kontak dan udara (25-30% shift kerja).

Intensitas ultrasonik pada area kontak dengan tangan operator unit pembersihan, pemotongan dan pengelasan adalah 0,03-1,4 W/cm2, yaitu. levelnya berkisar dari nilai hampir standar hingga 14 kali IRL. Tingkat tekanan suara pada rentang frekuensi suara dan ultrasonik di tempat kerja mencapai 80-101 dB dengan maksimum pada frekuensi operasi instalasi yang sesuai dengan norma.

Di antara berbagai metode deteksi cacat ultrasonik, yang paling umum adalah metode pulsa (frekuensi 0,5-20,0 MHz dengan laju pengulangan pulsa pada kisaran 300-4000 Hz; frekuensi 50 dan 80 kHz dengan laju pengulangan pulsa pada kisaran 100-4000Hz).

Selama pengujian ultrasonik produk beton yang dilas dan diperkuat, operator terkena ultrasound selama 72-75% waktu kerja, intensitas ultrasound pada titik kontak berkisar antara 1?10 -3 hingga 1,0 W/cm 2, tingkat USG udara tidak melebihi batas maksimum yang diperbolehkan.

Rata-rata waktu shift paparan USG kontak bagi pekerja bergantung pada jenis sumber ultrasonik (manual atau stasioner), yang biasanya 2,5-3 kali lebih sedikit.

Unit diagnostik yang digunakan di institusi medis beroperasi pada rentang frekuensi 0,8-20,0 MHz, tingkat pengulangan pulsa 50-100 Hz. Pemindaian diagnostik dilakukan menggunakan probe ultrasonografi genggam. Durasi satu penelitian berkisar antara 15-20 menit hingga 1-1,5 jam Tingkat USG kontak frekuensi tinggi yang bekerja di tangan dokter berkisar antara 0,5-25,0-40,0 mW/cm 2 hingga 1,0 W/ cm 2 selama studi diagnostik , yang menempati 70% waktu kerja.

Pada peralatan bedah ultrasonik, frekuensi osilasi adalah 26,6-44,0-66,0-88,0 kHz. Selama pekerjaan ahli bedah, transmisi kontak USG ke tangan dicatat, durasi paparan USG tidak melebihi 14% dari waktu kerja. Intensitas USG kontak berada pada kisaran 0,07-1,5 W/cm2, tingkat USG udara di tempat kerja ahli bedah berada di bawah tingkat yang dapat diterima - 80-89 dB.

Peralatan fisioterapi ultrasonik menghasilkan getaran dengan frekuensi 0,88 dan 2,64 MHz. Tingkat USG kontak konstan dan berdenyut yang mempengaruhi tangan petugas medis, menyebar melalui permukaan samping pemancar genggam, adalah 0,02-1,5 W/cm. Durasi satu prosedur tidak melebihi 15 menit, waktu kontak dengan USG adalah 33% per shift.

Efek biologis dari USG. Gelombang ultrasonik mampu menimbulkan efek biologis multi arah, yang sifatnya ditentukan oleh banyak faktor: intensitas getaran ultrasonik, frekuensi, parameter waktu getaran (konstan, berdenyut), durasi paparan, sensitivitas jaringan.

Secara khusus, frekuensi getaran ultrasonik menentukan kedalaman penetrasi faktor: semakin tinggi frekuensinya, semakin besar energi yang diserap oleh jaringan, tetapi pada saat yang sama, getaran ultrasonik menembus ke kedalaman yang lebih dangkal. Perlu dicatat bahwa penyerapan USG dalam jaringan biologis tidak mematuhi hukum umum. Menurut data yang tersedia, dalam jaringan biologis tidak terdapat ketergantungan kuadratik, melainkan ketergantungan linear penyerapan terhadap frekuensi. Hal ini disebabkan oleh heterogenitas jaringan tubuh yang besar. Heterogenitas jaringan biologis juga menentukan tingkat penyerapan ultrasonik yang berbeda. Penyerapan terendah diamati pada lapisan lemak dan hampir dua kali lebih banyak pada jaringan otot. Materi abu-abu otak menyerap USG 2 kali lebih banyak daripada materi putih; Cairan serebrospinal menyerap sedikit energi ultrasonik. Penyerapan terbesar diamati pada jaringan tulang (Tabel 12.2).

Dengan paparan sistematis terhadap USG frekuensi rendah yang intens pada tingkat yang melebihi tingkat maksimum yang diizinkan, pekerja mungkin mengalami perubahan fungsional pada sistem saraf pusat dan perifer, kardiovaskular, sistem endokrin, penganalisis pendengaran dan vestibular, dan gangguan humoral.

Ketika terkena getaran ultrasonik 130 dB pada frekuensi 25 kHz, perubahan detak jantung, gambaran darah, fungsi endokrin dan elektrogenesis otak (EEG flattening) terdeteksi; Kelelahan, peningkatan kelelahan, dan penurunan kemampuan bekerja dicatat.

Tabel 12.2.Penyerapan USG oleh jaringan manusia

Ketika terkena USG pada frekuensi 20 kHz dengan tingkat tekanan suara 120, 110 dan 100 dB, tidak ada perubahan nyata dalam ambang sensitivitas pendengaran setelah paparan satu jam.

Yang paling khas adalah adanya distonia vegetatif-vaskular dan sindrom asthenic. Orang yang telah lama melakukan servis peralatan USG frekuensi rendah mengeluh sakit kepala, pusing, kelemahan umum, kelelahan, gangguan tidur, kantuk di siang hari, mudah tersinggung, gangguan memori, peningkatan kepekaan terhadap suara, dan ketakutan akan cahaya terang. Keluhan penurunan suhu ekstremitas, serangan pucat atau kemerahan pada wajah, dan keluhan dispepsia tidak jarang terjadi.

Gangguan otak umum sering dikombinasikan dengan gejala polineuritis vegetatif sedang pada tangan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa, bersama dengan efek umum USG pada tubuh mereka yang bekerja melalui udara, USG frekuensi rendah memiliki efek lokal ketika bersentuhan dengan benda kerja dan lingkungan di mana getaran tereksitasi, atau dengan sumber manual.

Ketika terkena USG frekuensi rendah, gangguan vegetatif-vaskular terjadi (dengan pengalaman kerja yang sama), sebagai suatu peraturan, lebih awal dibandingkan dengan paparan USG frekuensi tinggi, dan ditandai dengan adanya gangguan trofik yang menyebar ke jaringan otot dengan yang berikutnya. hipertrofi otot tangan.

Kontak sistematis, bahkan jangka pendek dengan media cair dan padat di mana getaran ultrasonik tereksitasi secara signifikan meningkatkan efek USG di udara.

Dibandingkan dengan kebisingan frekuensi tinggi, USG memiliki efek yang lebih lemah pada fungsi pendengaran, tetapi menyebabkan penyimpangan yang lebih nyata dari norma pada fungsi vestibular.

Efek buruk dari USG frekuensi rendah pada keadaan fungsional sistem saraf pusat terungkap. Pada pekerja, dalam dinamika hari kerja, kecepatan pelaksanaan reaksi refleks terkondisi terhadap iritasi eksternal melambat, ketegangan atau gangguan termoregulasi diamati dan, karenanya, peningkatan suhu tubuh menjadi 37,1-37,3 ° C, disosiasi dalam derajat peningkatan suhu tubuh dan kulit, kurangnya korelasi antara indikator keringat, denyut nadi dan suhu tubuh. Yang juga dicatat adalah: kecenderungan penurunan tekanan diastolik, hingga hipotensi arteri, perubahan EKG tipe ekstrakardiak, peningkatan ambang sensitivitas pendengaran jika tingkat tekanan suara secara signifikan melebihi tingkat maksimum yang diizinkan, perubahan nyata pada fungsi vestibular (menurut stabilografi ).

Perubahan ini terlihat jelas pada individu yang terpapar USG intens (122-130 dB), dan tidak terlalu terasa bila terkena USG dengan intensitas sedang dan rendah (92-115 dB).

Intensitas USG kontak yang digunakan dalam industri, biologi, dan kedokteran biasanya dibagi menjadi rendah(hingga 1,5 W/cm2), rata-rata(1,5-3,0 W/cm2) dan tinggi(3,0-10,0 W/cm2).

Tergantung pada intensitas USG kontak, ada tiga jenis utama tindakannya:

1) USG intensitas rendah mempromosikan percepatan proses metabolisme dalam tubuh, pemanasan lembut jaringan, pijat mikro, dll. Intensitas rendah tidak menyebabkan perubahan morfologi di dalam sel, karena tekanan suara yang bervariasi hanya menyebabkan sedikit percepatan proses biofisik, oleh karena itu paparan ultrasonografi yang rendah dianggap sebagai katalis fisiologis;

2) USG intensitas sedang karena peningkatan tekanan suara yang bervariasi, hal ini menyebabkan reaksi penghambatan yang reversibel, khususnya pada jaringan saraf. Kecepatan pemulihan fungsional tergantung pada intensitas dan waktu penyinaran ultrasonografi;

3) USG intensitas tinggi menyebabkan depresi ireversibel, berubah menjadi proses kehancuran jaringan total.

Bukti yang ada menunjukkan bahwa getaran ultrasonik yang dihasilkan dalam mode berdenyut memiliki efek biologis yang sedikit berbeda dibandingkan getaran terus menerus. Keunikan tindakan fisiologis USG berdenyut terletak pada efeknya yang kurang terasa, namun kelembutan dan durasi efeknya lebih besar. Kelembutan tindakan USG kontak berdenyut dikaitkan dengan dominasi efek fisikokimia dibandingkan efek termal dan mekanis.

Pengaruh USG pada struktur biologis ditentukan oleh sejumlah faktor. Efek, disebabkan oleh USG, secara kondisional dibagi menjadi:

mekanis, disebabkan oleh perpindahan medium secara bergantian, tekanan radiasi, dll. Jadi, pada intensitas rendah (hingga 2-3 W/cm 2 pada frekuensi sekitar 10 5 -10 6 Hz), getaran partikel lingkungan biologis menghasilkan semacam pijatan mikro pada elemen jaringan, yang mendorong metabolisme yang lebih baik. ;

fisika-kimia, terkait dengan percepatan proses difusi melalui membran biologis, perubahan laju reaksi biologis;

panas, akibat pelepasan panas ketika jaringan menyerap energi ultrasonik, peningkatan suhu pada batas struktur jaringan, pemanasan pada gelembung gas;

Efek yang terkait dengan kejadian jaringan kavitasi ultrasonik(pembentukan diikuti dengan runtuhnya gelembung uap-gas dalam medium di bawah pengaruh USG). Kavitasi menyebabkan ikatan molekul terputus. Misalnya, molekul air terurai menjadi radikal bebas OH - dan H+, yang merupakan akar penyebab efek oksidasi USG. Dengan cara yang sama, senyawa bermolekul tinggi dalam objek biologis, misalnya asam nukleat dan protein, dipecah di bawah pengaruh ultrasound.

Informasi tentang efek biologis dari USG frekuensi rendah sangat terbatas. Bukti yang ada menunjukkan bahwa USG frekuensi rendah merupakan faktor yang berpengaruh besar

aktivitas biologis dan mampu menyebabkan gangguan fungsional dan organik pada sistem saraf, kardiovaskular, hematopoietik, endokrin dan sistem tubuh lainnya.

Data tentang pengaruh USG frekuensi tinggi pada tubuh manusia menunjukkan perubahan polimorfik dan kompleks yang terjadi di hampir semua jaringan, organ, dan sistem.

Perubahan yang terjadi di bawah pengaruh USG (udara dan kontak) mengikuti pola umum: intensitas rendah menstimulasi dan mengaktifkan, sedangkan intensitas sedang dan tinggi menekan, menghambat, dan sepenuhnya menekan fungsi.

USG kontak frekuensi tinggi, karena panjang gelombangnya yang pendek, praktis tidak merambat di udara dan hanya mempengaruhi pekerja ketika sumber USG bersentuhan dengan permukaan tubuh. Perubahan yang disebabkan oleh tindakan USG kontak biasanya lebih terasa di zona kontak, paling sering pada jari tangan dan tangan, meskipun kemungkinan manifestasi distal akibat koneksi refleks dan neurohumoral tidak dapat dikesampingkan.

Pekerjaan jangka panjang dengan USG selama transmisi kontak ke tangan menyebabkan kerusakan pada peralatan neurovaskular perifer, dan tingkat keparahan perubahan tergantung pada intensitas USG, waktu terdengar dan area kontak, mis. paparan ultrasonik, dan dapat ditingkatkan dengan adanya faktor penyerta di lingkungan kerja yang memperburuk efeknya (USG udara, pendinginan lokal dan umum, pelumas kontak - berbagai jenis oli, ketegangan otot statis, dll.).

Di antara mereka yang bekerja dengan sumber USG kontak, persentase keluhan yang tinggi dicatat tentang adanya paresthesia, peningkatan sensitivitas tangan terhadap dingin, rasa lemah dan nyeri pada tangan di malam hari, penurunan sensitivitas sentuhan, dan keringat pada tangan. telapak tangan. Ada juga keluhan sakit kepala, pusing, suara bising di telinga dan kepala, kelemahan umum, jantung berdebar, nyeri di daerah jantung.

Telah ditetapkan bahwa USG frekuensi tinggi, yang terpapar melalui kontak dalam waktu lama, memiliki efek buruk, menyebabkan berkembangnya lesi vegetatif-vaskular pada tangan pada operator detektor cacat. Operator pendeteksi cacat ultrasonik ditemukan mengalami peningkatan

Jenis gangguan hemodinamik mata ini, terutama berupa keadaan hipotonik, dimanifestasikan oleh atonia vena, venula dan lutut vena kapiler bola mata bagian anterior, penurunan tekanan retina, angiopati retina hipotonik. Gangguan vaskular mata yang teridentifikasi pada kelompok profesional ini harus ditafsirkan sebagai manifestasi kelainan vegetatif-vaskular umum yang terkait dengan paparan getaran ultrasonik (0,5-5,0 MHz, intensitas hingga 1,0 W/cm2).

Efek buruk dari USG kontak pada tenaga medis yang melayani peralatan fisioterapi dan diagnostik telah dicatat, yang juga dimanifestasikan oleh perkembangan lesi vegetatif-vaskular pada tangan.

Polineuropati sensorik otonom (angioneurosis) pada tangan, yang berkembang di bawah pengaruh USG kontak, pertama kali diakui sebagai penyakit akibat kerja dan dimasukkan dalam daftar penyakit akibat kerja pada tahun 1989. Telah ditetapkan bahwa efek biologis dari getaran ultrasonik selama kontak penularannya disebabkan oleh pengaruhnya pada alat neuro-reseptor kulit, diikuti dengan masuknya koneksi refleks dan neurohumoral. Hal ini ditentukan oleh faktor mekanik dan fisikokimia, karena peran komponen termal dan kavitasi pada tingkat yang dihasilkan oleh sumber ultrasonik di media kontak dapat diabaikan.

Ciri-ciri khusus dampak USG kontak pada pekerja, karena aktivitas biofisiknya yang tinggi, dimanifestasikan dalam gangguan sensorik, otonom-vaskular, dan perubahan sistem muskuloskeletal pada ekstremitas atas.

Seiring dengan perubahan sistem neuromuskular, pada orang yang bekerja dengan sumber USG kontak, perubahan struktur tulang terdeteksi berupa osteoporosis, osteosklerosis pada falang distal tangan, serta beberapa perubahan degeneratif-distrofi lainnya. alam. Metode sinar-X yang paling informatif, yang memungkinkan seseorang untuk mengkarakterisasi secara kuantitatif keadaan saturasi mineral jaringan tulang dan menilai tingkat perubahannya, adalah metode ini. Densitofotometri sinar-X.

Kulit adalah “pintu masuk” untuk USG kontak, karena ketika melakukan pekerjaan dengan berbagai USG

Sumber utamanya menargetkan kulit tangan para pekerja. Intensitas getaran ultrasonik pada kulit tangan paling mendekati intensitas getaran ultrasonik pada permukaan emitor.

Kulit di berbagai area tubuh manusia memiliki sensitivitas yang berbeda-beda: kulit wajah lebih sensitif dibandingkan kulit perut, dan kulit perut lebih sensitif dibandingkan kulit ekstremitas. USG dengan intensitas 0,6 W/cm 2 (frekuensi 2,5 MHz) menyebabkan hiperemia kulit dan pembengkakan ringan pada dermis.

Paparan USG dengan intensitas 0,4 W/cm 2 (1-2 MHz) disertai dengan penurunan alami nilai pH permukaan kulit, yang menunjukkan penggunaan karbohidrat yang dominan untuk metabolisme energi, karena dengan peningkatan transformasinya, produk metabolisme asam menumpuk di jaringan. Mungkin perubahan pH permukaan kulit di bawah pengaruh USG dikaitkan dengan peningkatan aktivitas fungsional kelenjar sebaceous. Saat terkena USG, jumlah kelenjar keringat aktif meningkat, dan ekskresi klorida meningkat.

Pemeriksaan klinis dan laboratorium dengan detektor cacat menunjukkan penyakit kulit berikut: hiperhidrosis pada telapak tangan dan telapak kaki, dishidrosis pada telapak tangan dan telapak kaki, rubrofitosis dan kutu air, seborrhea pada kulit kepala, dll. Pada sebagian besar pasien dengan hiperhidrosis, dishidrosis , dll., korelasi dengan penyakit penyerta terungkap, khususnya, dengan gangguan neurovaskular, yang dimanifestasikan dalam bentuk polineuritis vegetatif pada tangan, disfungsi vegetatif-vaskular. Hal ini memungkinkan untuk mengasosiasikan patologi kulit dengan paparan USG.

Saat terkena USG intensitas rendah - 20-35 mW/cm2 (frekuensi 1 MHz), permeabilitas pembuluh kulit meningkat, sedangkan paparan panas lokal, yang menyebabkan peningkatan suhu kulit sebesar 0,8-1,0?C, tidak berpengaruh. efek apa pun mempengaruhi permeabilitas pembuluh darah kulit. Akibatnya, dalam proses perubahan permeabilitas pembuluh darah kulit di bawah pengaruh gelombang ultrasonik, bukan faktor termal yang memainkan peran utama, tetapi efek mekanis. Pada intensitas USG yang tinggi, permeabilitas pembuluh darah juga dapat berubah melalui mekanisme refleks.

Poin penting dalam kerja USG dan efek analgesiknya adalah, selain menurunkan pH lingkungan, juga akumulasi lokal

tion histamin, yang membantu menghambat konduksi impuls pada sinapsis ganglia simpatis.

Dipercaya bahwa iritasi ultrasonik, yang memasuki alat reseptor kulit, ditransmisikan ke segala arah ke formasi perifer dan sentral sistem saraf simpatis dan parasimpatis, baik melalui jalur spesifik maupun nonspesifik.

Keteraturan perubahan aktivitas kardiovaskular di bawah pengaruh USG kontak telah diidentifikasi. Jadi, ketika pasien dibunyikan dengan dosis terapeutik USG (2,46 MHz, 1 W/cm2), terjadi peningkatan denyut jantung seiring dengan perubahan EKG. Peningkatan intensitas USG menyebabkan bradikardia, aritmia, dan penurunan aktivitas biologis. Reaksi serupa diamati ketika menyuarakan tidak hanya area jantung, tetapi juga area yang berdekatan dengannya.

Sebuah studi tentang reaksi pembuluh darah tubuh terhadap efek USG selama transmisi kontak menunjukkan bahwa USG frekuensi tinggi dosis kecil (0,2-1,0 W/cm2) menyebabkan efek vasodilator, dan dosis besar (3 W/cm2 ke atas) menyebabkan efek vasodilatasi. efek vasokonstriktor.

Penurunan tonus pembuluh darah dan vasodilatasi diamati tidak hanya di area yang terpapar USG, tetapi juga di area simetris, yang menunjukkan peran penting mekanisme neuro-refleks dalam pembentukan respons terhadap USG.

Efek USG pada tubuh disertai dengan perubahan biokimia: jumlah protein dalam serum darah menurun, metabolisme karbohidrat meningkat, kandungan bilirubin terikat dalam darah meningkat, aktivitas enzim, khususnya katalase darah, menurun, dan tingkat hormon adrenokortikotropik hipofisis (ACTH) dalam plasma darah meningkat. Dipercaya bahwa USG dengan intensitas 0,1-0,3 W/cm 2 memiliki efek stimulasi optimal pada proses enzimatik dalam jaringan.

Sebuah studi tentang efek antitumor dari USG frekuensi tinggi menunjukkan bahwa intensitas USG yang tinggi (3,0-10,0 W/cm2) mendorong penghancuran sel tumor dan menghambat pertumbuhan tumor.

Ketika terkena USG frekuensi tinggi pada jaringan tulang, terjadi gangguan metabolisme mineral - kandungan garam kalsium dalam tulang menurun.

Jadi, ketika terkena USG kontak, perkembangan perubahan refleks-vaskular umum mungkin terjadi. Namun, patogenesis perubahan yang diidentifikasi pada pasien dengan manifestasi patologi ultrasound pada saluran pencernaan, ginjal, dan sistem kardiovaskular belum cukup dipahami.

Saat ini, model matematika telah dikembangkan untuk memprediksi kemungkinan berkembangnya patologi kerja pada pekerja dengan sumber USG kontak dari berbagai frekuensi tergantung pada intensitas dan durasi kontak, yang memungkinkan untuk menentukan pengalaman kerja yang aman dalam profesi tersebut, yaitu. mengelola risiko masalah kesehatan dengan “perlindungan waktu”. Data yang dihitung tentang kemungkinan berkembangnya polineuropati tangan akibat etiologi ultrasound disajikan dalam meja 12.3.

Standarisasi higienis udara dan USG kontak. Ketika mengembangkan langkah-langkah pencegahan yang efektif yang bertujuan untuk mengoptimalkan dan meningkatkan kondisi kerja pekerja ultrasonik, masalah standarisasi higienis ultrasound sebagai faktor fisik yang merugikan di lingkungan kerja dan habitat menjadi prioritas utama.

Materi studi komprehensif yang dilakukan di Institut Penelitian Kedokteran Kerja Negara dari Akademi Ilmu Kedokteran Rusia menjadi dasar untuk pengembangan sistem baru regulasi higienis USG, yang tercermin dalam standar dan aturan sanitasi “ Persyaratan higienis saat bekerja dengan sumber udara dan USG kontak untuk keperluan industri, medis, dan rumah tangga.”

Norma dan peraturan sanitasi menetapkan klasifikasi higienis USG yang mempengaruhi operator manusia; parameter standar dan tingkat USG maksimum yang diizinkan untuk pekerja dan penduduk; persyaratan untuk pengendalian udara dan USG kontak, tindakan pencegahan. Perlu dicatat bahwa peraturan dan ketentuan ini tidak berlaku untuk orang (pasien) yang terpapar USG untuk tujuan diagnostik dan pengobatan.

Tabel 12.3.Kemungkinan berkembangnya polineuropati pada tangan saat bekerja dengan sumber USG kontak yang merambat dalam media cair dan padat

Parameter standar USG udara adalah tingkat tekanan suara dalam desibel pada sepertiga pita oktaf dengan frekuensi rata-rata geometrik 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100kHz.

Parameter standar hubungi USG adalah nilai puncak kecepatan getaran atau tingkat logaritmiknya dalam dB dalam pita oktaf dengan frekuensi rata-rata geometrik 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16.000; 31.500 kHz, ditentukan dengan rumus:

L v = 20 logV/V0,

Di mana:

V - nilai puncak kecepatan getaran, m/s;

V0 adalah nilai acuan kecepatan getaran sebesar 5?10 -8 m/s.

DI DALAM meja 12.4 tingkat maksimum USG udara yang diizinkan di tempat kerja dan USG kontak di area kontak tangan atau bagian tubuh lain yang bekerja dengan sumber getaran ultrasonik atau media penyebarannya disajikan.

Standar baru ini didasarkan pada prinsip spektral, dengan mempertimbangkan efek gabungan dari USG kontak dan udara dengan menetapkan koreksi reduksi sebesar 5 dB hingga batas maksimum USG kontak, yang memiliki aktivitas biologis lebih tinggi.

Saat menggunakan sumber ultrasonik untuk keperluan rumah tangga (mesin cuci, alat pengusir serangga, hewan pengerat, anjing, alarm keamanan, dll.), biasanya beroperasi pada frekuensi di bawah 100 kHz, tingkat standar USG udara dan kontak yang mempengaruhi manusia tidak harus melebihi 75 dB pada frekuensi operasi.

Selain peraturan dan regulasi sanitasi, sejumlah dokumen normatif dan metodologi telah dikembangkan yang mengatur, khususnya, kondisi kerja petugas kesehatan yang menggunakan sumber ultrasonik dalam bentuk peralatan, peralatan atau instrumen.

Tabel 12.4.Tingkat USG maksimum yang diperbolehkan di tempat kerja

Catatan. 1 Tingkat maksimum USG kontak yang diperbolehkan harus diambil 5 dB di bawah data tabulasi ketika pekerja terpapar udara dan USG kontak secara bersamaan.

diagnostik ultrasonografi, pengorganisasian dan pelaksanaan studi diagnostik, serta tindakan pencegahan sanitasi, higienis, dan medis untuk membatasi dampak buruk ultrasonografi kontak pada staf medis. Misalnya, sesuai dengan anjuran higienis, luas ruangan untuk pemeriksaan USG (USG) minimal harus 20 m2, dengan syarat ditempatkan satu unit diagnostik USG di dalamnya. Ruangan untuk pemeriksaan USG harus mempunyai penerangan alami dan buatan, wastafel dengan suplai air dingin dan panas, sistem ventilasi suplai dan pembuangan umum dengan nilai tukar udara 1:3, pemasangan AC diperbolehkan. Parameter iklim mikro tertentu harus dipertahankan di dalam ruangan: suhu udara - 22?C, kelembaban relatif 40-60%, kecepatan udara tidak lebih tinggi dari 0,16 m/s.

Saat mengukur USG udara dan kontak yang dihasilkan oleh peralatan dan perlengkapan rumah tangga, pedoman berikut harus diikuti:

mematuhi persyaratan yang ditetapkan dalam norma dan peraturan sanitasi saat ini.

Tindakan pencegahan. Langkah-langkah untuk melindungi pekerja dari dampak buruk USG kontak dan faktor-faktor terkait di lingkungan kerja dan proses ketenagakerjaan meliputi:

1. Pemeriksaan medis dan biologis saat merekrut, dengan mempertimbangkan faktor risiko subyektif (individu) dan obyektif (pekerjaan).

2. Penggunaan berbagai rezim perburuhan (shift dan bergilir mingguan, sepuluh hari, bulanan, triwulanan, dll.) dan sistem kontrak untuk melakukan pekerjaan selama durasi yang diproyeksikan untuk keselamatan pengalaman kerja.

3. Higienis, termasuk pemaparan, serta pemantauan klinis dan fisiologis.

4. Tindakan medis dan preventif untuk meningkatkan kesehatan pekerja.

Saat melamar pekerjaan, disarankan untuk melakukan pemeriksaan medis dan biologis dalam beberapa tahap:

Tahap I - seleksi sosial. Menurut standar dan peraturan higienis saat ini, kontraindikasi utama untuk bekerja dalam kondisi paparan ultrasound adalah usia di bawah 18 tahun.

Tahap II - seleksi medis, termasuk pemeriksaan medis pendahuluan dan studi fungsional, dengan mempertimbangkan secara spesifik tindakan USG kontak dan faktor risiko (baik faktor produksi profesional individu maupun spesifik yang diidentifikasi, yang ditetapkan selama sertifikasi atau perizinan tempat kerja yang diharapkan dapat mempekerjakan).

Pemeriksaan kesehatan pendahuluan dilakukan sesuai dengan perintah yang berlaku. Saat melakukan pemeriksaan kesehatan pendahuluan, seseorang harus mempertimbangkan kontraindikasi untuk bekerja di profesi “ultrasonik”, yang, bersama dengan kontraindikasi medis umum untuk masuk kerja yang bersentuhan dengan zat berbahaya dan faktor produksi, termasuk penyakit kronis pada sistem saraf tepi. , melenyapkan penyakit arteri dan vasospasme perifer.

Selain kontraindikasi medis, faktor risiko individu dan objektif yang dapat memperburuk efek USG kontak telah diidentifikasi. Faktor risiko subyektif (pribadi) termasuk beban penyakit pembuluh darah yang diturunkan, jenis konstitusi asthenic, alergi dingin, riwayat cedera anggota badan dan radang dingin, labilitas otonom, terutama dengan dominasi nada sistem saraf simpatik, pengalaman kerja yang panjang. dalam profesinya, dll.

Faktor risiko obyektif atau pekerjaan adalah tingginya tingkat kontak dan USG udara, transmisi getaran ultrasonik melalui media cair, area kontak yang luas dengan sumber, kontaminasi tangan dengan pelumas kontak, pendinginan tangan, indeks sumber ultrasonik yang tinggi, beban statis pada otot-otot jari dan tangan, postur paksa, iklim mikro yang dingin, tingkat indeks total penilaian satu digit yang tinggi dari dampak kompleks suatu faktor, dll.

Yang sangat penting dalam pencegahan paparan ultrasonik adalah pola kerja rasional yang ditetapkan untuk tempat kerja atau sumber getaran tertentu. Saat mengembangkan jadwal kerja, Anda harus berpedoman pada hal-hal berikut prinsip:

Mengurangi total waktu kontak dan mengurangi paparan suara ultrasonik ketika standar terlampaui;

Melakukan pekerjaan dengan pengaruh ultrasonik yang terputus secara teratur;

Organisasi dua istirahat yang diatur, yang pertama - berlangsung 10 menit, yang kedua - 15 menit untuk istirahat aktif, melakukan serangkaian senam industri khusus, prosedur fisik dan pencegahan, dll. Adalah rasional untuk mengatur istirahat pertama 1,5-2 jam setelah dimulainya shift, yang kedua - 1,5 jam setelah istirahat makan siang;

Istirahat makan siang minimal 30 menit. Selain jadwal kerja shift, disarankan untuk memperkenalkan jadwal geser - mingguan, sepuluh hari, bulanan, triwulanan, dll. Bentuk-bentuk rezim kerja modern ini paling dapat diterima oleh pekerja medis, ketika beban ultrasonik pada pekerja, melebihi yang diizinkan, dapat ditempatkan secara merata dari waktu ke waktu.

Kegiatan yang bertujuan untuk meningkatkan daya tahan tubuh, termasuk saat terkena USG kontak, meliputi berbagai jenis prosedur fisioprofilaksis, pijat refleksi, senam industri, nutrisi seimbang rasional, vitaminisasi, dan bongkar muat psikofisiologis.

Senam pengantar dilakukan sebelum bekerja dan dianjurkan bagi semua pekerja tanpa terkecuali. Tugas utamanya adalah meningkatkan nada keseluruhan tubuh, mengaktifkan aktivitas organ dan sistem, membantu dengan cepat masuk ke ritme kerja dan memperpendek masa kerja. Kompleks ini mencakup 7-9 latihan dan dilakukan 5-7 menit sebelum mulai bekerja.

Sebagai hasil dari berbagai penelitian eksperimental, cara paling efektif untuk melindungi tangan pekerja dari efek USG frekuensi rendah dan frekuensi tinggi yang merambat di media padat dan cair telah dipilih.

Bekerja dengan sumber frekuensi rendah

Jika getaran merambat di media padat, kenakan dua pasang sarung tangan katun tebal;

Jika getaran merambat dalam media cair, gunakan dua pasang sarung tangan: bagian bawah dari bahan katun dan bagian atas dari karet tebal.

Bekerja dengan sumber frekuensi tinggi USG kontak dianjurkan untuk digunakan:

Ketika getaran merambat di lingkungan padat - sepasang sarung tangan katun, atau sarung tangan katun dengan permukaan telapak tangan kedap air (misalnya terbuat dari bahan sintetis tahan air), atau bantalan jari berbahan katun;

Jika getaran merambat dalam media cair, gunakan dua pasang sarung tangan: sarung tangan bagian bawah berbahan katun dan bagian atas berbahan karet.

Sebagai alat perlindungan pribadi terhadap paparan kebisingan dan ultrasound di udara, pekerja harus menggunakan pelindung kebisingan - penyumbat telinga, headphone.

Di antara langkah-langkah untuk melindungi pekerja dari paparan ultrasonik, tempat penting ditempati oleh masalah pelatihan pekerja tentang dasar-dasar undang-undang perlindungan tenaga kerja dan aturan teknis.

tindakan keselamatan dan pencegahan saat bekerja dengan sumber USG kontak; pendidikan kesehatan di kalangan pekerja, promosi gaya hidup sehat.

Tindakan untuk menciptakan dan mengelola kualitas lingkungan kerja di tempat kerja dengan sumber USG guna mengurangi risiko gangguan kesehatan bagi pekerja. Peran penting dalam pengelolaan kualitas lingkungan kerja diberikan pada sarana dan metode perlindungan kolektif pekerja. Yang paling efektif dalam hal ini dipertimbangkan langkah-langkah organisasi dan teknis pada sumbernya, mengurangi tingkat kontak USG yang mempengaruhi pekerja, mengurangi waktu kontak dengannya dan membatasi pengaruh faktor-faktor terkait yang merugikan dari lingkungan kerja, khususnya:

Pengembangan dan penerapan peralatan baru yang lebih baik dengan karakteristik ultrasonik yang ditingkatkan;

Pembuatan peralatan ultrasonik otomatis, misalnya, untuk membersihkan suku cadang, mendeteksi cacat, pemrosesan bahan secara mekanis, dll.;

Pembuatan instalasi dengan kendali jarak jauh;

Penggunaan generator ultrasonik berdaya rendah pada peralatan, jika tidak bertentangan dengan persyaratan proses teknologi;

Desain instalasi ultrasonik dengan frekuensi operasi sejauh mungkin dari rentang frekuensi yang dapat didengar (tidak lebih rendah dari 22 kHz) untuk menghindari efek kebisingan frekuensi tinggi yang nyata;

Memblokir, mis. penghentian otomatis peralatan dan perangkat saat melakukan operasi tambahan untuk memuat dan membongkar produk, menerapkan pelumas kontak, dll.;

Desain pencari dan sensor yang dipegang dengan tangan, dengan mempertimbangkan kebutuhan untuk memastikan ketegangan minimal pada otot-otot tangan;

Penggunaan jaring yang dilengkapi pegangan dan berbagai perangkat pada saat memuat dan membongkar bagian dari gelombang ultrasonik atau perangkat khusus (klem, dudukan, pengait, dll) untuk menahan benda kerja atau sumber ultrasonik;

Menutupi tempat kontak tangan operator dengan sumber (perangkat pemindai pendeteksi cacat dan peralatan diagnostik,

gagang instrumen ultrasonik genggam, dll.) bahan isolasi;

Memantau ketepatan waktu perbaikan preventif dan terjadwal peralatan dan perlengkapan ultrasonik;

Peralatan instalasi ultrasonik dengan perangkat kedap suara (selubung, layar) yang terbuat dari baja lembaran atau duralumin, menutupinya dengan karet, damar wangi anti kebisingan atau bahan lainnya, peralatan bilik kedap suara, kotak;

Pelindung jalur pengumpan;

Peralatan ventilasi yang efisien.

Selain itu, ketika merancang dan mengembangkan peralatan USG baru dengan perangkat terminal video, hal-hal berikut harus diperhatikan: persyaratan teknis dan higienis:

Kecerahan layar minimal 100 cd/m2;

Ukuran minimum titik bercahaya untuk tampilan monokrom adalah 0,4 mm, untuk tampilan berwarna - 0,6 mm;

Kontras karakter minimal 0,8;

Jitter gambar frekuensi rendah dalam kisaran 0,05-1,0 Hz dalam 0,1 mm;

Frekuensi regenerasi gambar saat bekerja dengan kontras positif setidaknya 72 Hz;

Tersedia lapisan layar anti-silau.

Optimalisasi faktor-faktor yang menentukan beratnya pekerjaan dicapai sebagai hasil dari pemilihan postur yang tepat melalui tata letak tempat kerja yang rasional. Untuk itu, pertama-tama perlu dilakukan pemilihan peralatan produksi dan furnitur kerja yang sesuai dengan data antropometrik dan kemampuan psikofisiologis seseorang.

Dimensi area kerja harus dipertahankan, termasuk ruang di mana kendali peralatan, benda kerja, suku cadang, perkakas berada, mis. segala sesuatu yang diperlukan untuk menyelesaikan pekerjaan.

Dalam proses melakukan operasi kerja, disarankan, jika mungkin, untuk menghilangkan beban statis yang timbul ketika menopang, misalnya benda kerja, suku cadang, dll. melalui pemasangan meja kerja, stand benda kerja, serta penggunaan manipulator, troli, dan berbagai sarana mekanisasi skala kecil untuk mengurangi beban dinamis dan tegangan berlebih pada sistem muskuloskeletal.

Dalam serangkaian tindakan untuk organisasi ilmiah perburuhan, rekomendasi untuk rasionalisasi gerakan dan upaya kerja menempati tempat khusus.

Untuk optimalisasi faktor, menentukan intensitas tenaga kerja, disarankan untuk:

Penciptaan sistem pencahayaan yang rasional dalam setiap kasus tertentu (atau, sebaliknya, peredupan, misalnya, selama deteksi cacat dan diagnostik ultrasonik), penempatan lampu yang benar;

Kontrol anti-silau pada layar peralatan ultrasonik;

Penciptaan iklim warna yang diperlukan di tempat produksi;

Perangkat untuk indikasi cacat cahaya dan suara selama deteksi cacat ultrasonik;

Pengenalan rezim kerja dan istirahat (senam mata, senam industri, pembongkaran psikofisiologis, dll.).

Metode deteksi cacat ultrasonik pada logam dan bahan lainnya pertama kali dikembangkan dan diterapkan secara praktis di Uni Soviet pada tahun 1928-1930. Prof. S.Ya.Sokolov.

Gelombang ultrasonik adalah getaran elastis suatu media material, yang frekuensinya tidak dapat didengar dalam kisaran 20 kHz (gelombang frekuensi rendah) hingga 500 MHz (gelombang frekuensi tinggi).

Getaran ultrasonik bersifat memanjang dan melintang. Jika partikel-partikel medium bergerak sejajar dengan arah rambat gelombang, maka gelombang tersebut bersifat longitudinal, jika tegak lurus bersifat transversal. Untuk menemukan cacat pada pengelasan, gelombang transversal terutama digunakan, diarahkan pada sudut terhadap permukaan bagian yang dilas.

Gelombang ultrasonik mampu menembus media material hingga kedalaman yang sangat dalam, membiaskan dan memantulkan ketika mengenai batas dua material dengan permeabilitas suara yang berbeda. Kemampuan gelombang ultrasonik inilah yang digunakan dalam deteksi cacat ultrasonik pada sambungan las.

Getaran ultrasonik dapat merambat di berbagai media - udara, gas, kayu, logam, cairan.

Kecepatan rambat gelombang ultrasonik C ditentukan dengan rumus:

dimana f adalah frekuensi osilasi, Hz; λ - panjang gelombang, cm.

Untuk mengidentifikasi cacat kecil pada lasan, getaran ultrasonik gelombang pendek harus digunakan, karena gelombang yang panjangnya lebih besar dari ukuran cacat mungkin tidak dapat mendeteksinya.

Menerima gelombang ultrasonik

Gelombang ultrasonik dihasilkan dengan metode mekanis, termal, magnetostriktif (Magnetostriksi adalah perubahan ukuran tubuh selama magnetisasi) dan piezoelektrik (awalan “piezo” berarti “menekan”).

Yang paling umum adalah metode terakhir, berdasarkan efek piezoelektrik dari beberapa kristal (kuarsa, garam Rochelle, barium titanat): jika permukaan berlawanan dari pelat yang dipotong dari kristal diisi dengan listrik yang berlawanan dengan frekuensi di atas 20.000 Hz, maka pelat akan bergetar seiring dengan perubahan tanda muatan, mentransmisikan getaran mekanis ke lingkungan dalam bentuk gelombang ultrasonik. Dengan demikian, getaran listrik diubah menjadi getaran mekanis.

Berbagai sistem detektor cacat ultrasonik menggunakan generator frekuensi tinggi yang mengatur osilasi listrik dari ratusan ribu hingga beberapa juta hertz pada pelat piezoelektrik.

Pelat piezoelektrik tidak hanya berfungsi sebagai pemancar, tetapi juga sebagai penerima USG. Dalam hal ini, di bawah pengaruh gelombang ultrasonik, muatan listrik kecil muncul di tepi kristal penerima, yang direkam oleh perangkat penguat khusus.

Metode untuk mengidentifikasi cacat menggunakan USG

Pada dasarnya ada dua metode deteksi cacat ultrasonik: bayangan dan gema pulsa (metode getaran yang dipantulkan).

Beras. 41. Skema deteksi cacat ultrasonik a - bayangan; b - gema dengan metode pulsa; 1 - probe-emitor; 2 - bagian yang sedang dipelajari; 3 - penerima pemeriksaan; 4 - cacat

Dengan metode bayangan (Gbr. 41, a), gelombang ultrasonik yang merambat melalui las dari sumber getaran ultrasonik (probe-emitor) ketika menemui cacat tidak menembusnya, karena batas cacat adalah batas dua media yang berbeda (logam - terak atau logam - gas). Di balik cacat tersebut, terbentuk area yang disebut “bayangan suara”. Intensitas getaran ultrasonik yang diterima oleh probe penerima turun tajam, dan perubahan besaran pulsa pada layar tabung sinar katoda detektor cacat menunjukkan adanya cacat. Metode ini memiliki kegunaan yang terbatas, karena diperlukan akses bilateral ke jahitan, dan dalam beberapa kasus perlu melepas penguat jahitan.

Dengan metode pulse-echo (Gbr. 41.6), probe emitor mengirimkan pulsa gelombang ultrasonik melalui lapisan las, yang jika ditemukan cacat, dipantulkan darinya dan ditangkap oleh probe penerima. Pulsa ini terekam pada layar tabung sinar katoda pendeteksi cacat dalam bentuk puncak yang menunjukkan adanya cacat. Dengan mengukur waktu dari saat pulsa dikirim hingga sinyal balik diterima, kedalaman cacat dapat ditentukan. Keuntungan utama dari metode ini adalah pengujian dapat dilakukan dengan akses unilateral ke lasan tanpa melepas tulangan atau melakukan pra-pemrosesan jahitan. Metode ini paling banyak digunakan dalam deteksi cacat ultrasonik pada lasan.

Gelombang dimulai lebih dari seratus tahun yang lalu; hanya dalam setengah abad terakhir gelombang mulai digunakan secara luas di berbagai bidang aktivitas manusia. Hal ini disebabkan oleh perkembangan aktif cabang akustik kuantum dan nonlinier, serta elektronika kuantum dan fisika benda padat. Saat ini, USG bukan hanya sebutan untuk wilayah gelombang akustik frekuensi tinggi, tetapi seluruh arah ilmiah dalam fisika dan biologi modern, yang terkait dengan teknologi industri, informasi dan pengukuran, serta metode diagnostik, bedah, dan terapeutik. pengobatan modern.

Apa ini?

Semua gelombang suara dapat dibagi menjadi yang dapat didengar manusia - frekuensi 16 hingga 18 ribu Hz, dan gelombang yang berada di luar jangkauan persepsi manusia - infra dan ultrasonik. Infrasonik mengacu pada gelombang yang mirip dengan gelombang suara, tetapi dapat didengar oleh telinga manusia. Batas atas wilayah infrasonik dianggap 16 Hz, dan batas bawah adalah 0,001 Hz.

Ultrasonografi juga merupakan gelombang suara, tetapi frekuensinya lebih tinggi daripada yang dapat ditangkap oleh alat bantu dengar manusia. Biasanya, yang mereka maksud adalah frekuensi dari 20 hingga 106 kHz. Batas atasnya bergantung pada media di mana gelombang ini merambat. Jadi, dalam lingkungan gas batasnya adalah 106 kHz, dan dalam keadaan padat dan cair mencapai 1010 kHz. Komponen ultrasonik terdapat pada suara hujan, angin atau air terjun, badai petir, dan gemerisik kerikil yang tergulung ombak laut. Berkat kemampuan untuk memahami dan menganalisis gelombang ultrasonik, paus dan lumba-lumba, kelelawar, dan serangga nokturnal bernavigasi di luar angkasa.

Sedikit sejarah

Studi pertama dilakukan pada awal abad ke-19 oleh ilmuwan Perancis F. Savart, yang berupaya mengetahui batas frekuensi atas kemampuan mendengar alat bantu dengar manusia. Selanjutnya, ilmuwan terkenal seperti V. Wien dari Jerman, F. Galton dari Inggris, dan orang Rusia bersama sekelompok siswanya mempelajari gelombang ultrasonik.

Pada tahun 1916, fisikawan Perancis P. Langevin, bekerja sama dengan ilmuwan emigran Rusia Konstantin Shilovsky, mampu menggunakan kuarsa untuk menerima dan memancarkan USG untuk pengukuran kelautan dan mendeteksi objek bawah air, memungkinkan para peneliti untuk membuat sonar pertama, yang terdiri dari pemancar USG dan penerima.

Pada tahun 1925, W. Pierce dari Amerika menciptakan perangkat, yang sekarang disebut interferometer Pierce, yang mengukur kecepatan dan penyerapan ultrasound dalam media cair dan gas dengan sangat akurat. Pada tahun 1928, ilmuwan Soviet S. Sokolov adalah orang pertama yang menggunakan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi berbagai cacat pada benda padat, termasuk logam.

Pada tahun 50-60an pascaperang, berdasarkan perkembangan teoritis tim ilmuwan Soviet yang dipimpin oleh L.D. Rosenberg, penggunaan KM secara luas di berbagai bidang industri dan teknologi dimulai. Pada saat yang sama, berkat karya ilmuwan Inggris dan Amerika, serta penelitian para peneliti Soviet seperti RV Khokhlova, V.A. Krasilnikov dan banyak lainnya, disiplin ilmu akustik nonlinier berkembang pesat.

Sekitar waktu yang sama, upaya Amerika pertama untuk menggunakan USG dalam pengobatan dilakukan.

Pada akhir empat puluhan abad yang lalu, ilmuwan Soviet Sokolov mengembangkan deskripsi teoretis tentang perangkat yang dirancang untuk memvisualisasikan objek buram - mikroskop “ultrasonik”. Berdasarkan karya-karya tersebut, pada pertengahan tahun 70-an, para ahli dari Universitas Stanford menciptakan prototipe mikroskop akustik pemindai.

Keunikan

Memiliki sifat yang sama, gelombang dalam jangkauan suara, serta gelombang ultrasonik, mematuhi hukum fisika. Namun USG memiliki sejumlah keistimewaan yang memungkinkannya digunakan secara luas di berbagai bidang ilmu pengetahuan, kedokteran dan teknologi:

1. Panjang gelombang pendek. Untuk jangkauan ultrasonik terendah tidak melebihi beberapa sentimeter, menyebabkan sifat perambatan sinyal radial. Dalam hal ini, gelombang terfokus dan merambat dalam berkas linier.

2. Periode osilasi yang singkat, yang menyebabkan gelombang ultrasonik dapat dipancarkan.

3. Di berbagai lingkungan, getaran ultrasonik dengan panjang gelombang tidak melebihi 10 mm mempunyai sifat yang mirip dengan sinar cahaya, sehingga memungkinkan untuk memfokuskan getaran, membentuk radiasi terarah, yaitu tidak hanya mengirimkan energi ke arah yang diinginkan, tetapi juga memusatkannya. dalam volume yang dibutuhkan.

4. Dengan amplitudo kecil, dimungkinkan untuk memperoleh energi getaran bernilai tinggi, yang memungkinkan terciptanya medan dan sinar ultrasonik berenergi tinggi tanpa menggunakan peralatan berukuran besar.

5. Di bawah pengaruh USG terhadap lingkungan, banyak efek fisik, biologis, kimia dan medis tertentu yang terjadi, seperti:

• menyebar;
• kavitasi;
• degassing;
• pemanasan lokal;
• desinfeksi dan banyak lagi. dll.

Jenis

Semua frekuensi ultrasonik dibagi menjadi tiga jenis:

• ULF - rendah, dengan rentang 20 hingga 100 kHz;
• USCh - frekuensi menengah - dari 0,1 hingga 10 MHz;
• UHF - frekuensi tinggi - dari 10 hingga 1000 MHz.

Saat ini, kegunaan praktis USG terutama adalah penggunaan gelombang intensitas rendah untuk mengukur, memantau dan mempelajari struktur internal berbagai bahan dan produk. Frekuensi tinggi digunakan untuk secara aktif mempengaruhi berbagai zat, yang memungkinkan untuk mengubah sifat dan strukturnya. Diagnosis dan pengobatan banyak penyakit dengan USG (menggunakan frekuensi yang berbeda) adalah bidang pengobatan modern yang terpisah dan berkembang secara aktif.

Di mana itu digunakan?

Dalam beberapa dekade terakhir, tidak hanya para ahli teori ilmiah yang tertarik pada USG, tetapi juga para praktisi yang semakin aktif memperkenalkannya ke dalam berbagai jenis aktivitas manusia. Saat ini unit ultrasonik digunakan untuk:

Di dunia modern, USG merupakan alat teknologi penting di sektor industri seperti:

• metalurgi;
• bahan kimia;
• pertanian;
• tekstil;
• makanan;
• farmakologis;
• pembuatan mesin dan instrumen;
• petrokimia, pemurnian dan lain-lain.

Selain itu, USG semakin banyak digunakan dalam pengobatan. Inilah yang akan kita bicarakan di bagian selanjutnya.

Gunakan dalam pengobatan

Dalam pengobatan praktis modern, ada tiga bidang utama penggunaan USG dengan berbagai frekuensi:

1. Diagnostik.

2. Terapi.

3. Bedah.

Mari kita lihat lebih dekat masing-masing dari ketiga bidang ini.

Diagnostik

Salah satu metode diagnostik medis paling modern dan informatif adalah USG. Keuntungannya yang tidak diragukan lagi adalah: dampak minimal pada jaringan manusia dan kandungan informasi yang tinggi.

Seperti telah disebutkan, USG adalah gelombang suara yang merambat dalam medium homogen sepanjang garis lurus dan dengan kecepatan tetap. Jika pada jalurnya terdapat daerah-daerah yang kerapatan akustiknya berbeda-beda, maka sebagian getarannya dipantulkan, dan sebagian lagi dibiaskan, sambil meneruskan getarannya.Dengan demikian, semakin besar perbedaan kerapatan media batas, semakin besar pula getaran ultrasoniknya. tercermin. Metode pemeriksaan USG modern dapat dibagi menjadi lokalisasi dan transmisi.

Lokasi ultrasonik

Dalam proses penelitian tersebut, pulsa yang dipantulkan dari batas media dengan kepadatan akustik berbeda direkam. Dengan menggunakan sensor bergerak, Anda dapat menentukan ukuran, lokasi, dan bentuk objek yang diperiksa.

Transiluminasi

Metode ini didasarkan pada fakta bahwa jaringan tubuh manusia yang berbeda menyerap USG secara berbeda. Selama pemeriksaan organ dalam, gelombang dengan intensitas tertentu dikirim ke dalamnya, setelah itu sinyal yang ditransmisikan dari sisi sebaliknya direkam dengan sensor khusus. Gambar objek yang dipindai direproduksi berdasarkan perubahan intensitas sinyal pada “input” dan “output”. Informasi yang diterima diproses dan diubah oleh komputer dalam bentuk echogram (kurva) atau sonogram - gambar dua dimensi.

metode Doppler

Ini adalah metode diagnostik yang paling aktif berkembang yang menggunakan USG berdenyut dan terus menerus. Ultrasonografi Doppler banyak digunakan dalam bidang kebidanan, kardiologi, dan onkologi, karena memungkinkan Anda memantau perubahan terkecil sekalipun pada kapiler dan pembuluh darah kecil.

Aplikasi Diagnostik

Saat ini, metode pencitraan dan pengukuran ultrasonografi paling banyak digunakan di bidang kedokteran seperti:

• kebidanan;
• oftalmologi;
• kardiologi;
• neurologi bayi baru lahir dan bayi;
• pemeriksaan organ dalam:

USG ginjal;

Kantung empedu dan saluran;

Sistem reproduksi wanita;

• diagnostik organ luar dan bawah permukaan (kelenjar tiroid dan susu).

Gunakan dalam terapi

Efek terapeutik utama USG adalah karena kemampuannya untuk menembus jaringan manusia, memanaskan dan menghangatkannya, serta melakukan pijat mikro pada area tertentu. USG dapat digunakan untuk memberikan efek langsung dan tidak langsung pada sumber nyeri. Selain itu, dalam kondisi tertentu, gelombang ini memiliki efek bakterisida, antiinflamasi, analgesik, dan antispasmodik. Ultrasonografi yang digunakan untuk tujuan terapeutik secara konvensional dibagi menjadi getaran intensitas tinggi dan rendah.

Gelombang intensitas rendahlah yang paling banyak digunakan untuk merangsang reaksi fisiologis atau panas ringan yang tidak merusak. Perawatan USG telah membuahkan hasil positif untuk penyakit seperti:

• radang sendi;
• radang sendi;
• mialgia;
• spondilitis;
• sakit saraf;
• varises dan tukak trofik;
• penyakit Bekhterev;
• menghilangkan endarteritis.

Penelitian sedang dilakukan di mana USG digunakan untuk mengobati penyakit Meniere, tukak duodenum dan lambung, asma bronkial, dan otosklerosis.

Operasi USG

Pembedahan modern yang menggunakan gelombang ultrasonik dibagi menjadi dua bidang:

Penghancuran area jaringan secara selektif dengan gelombang ultrasonik intensitas tinggi yang dikontrol khusus dengan frekuensi 10 6 hingga 10 7 Hz;

Menggunakan instrumen bedah dengan getaran ultrasonik yang ditumpangkan dari 20 hingga 75 kHz.

Contoh operasi USG selektif adalah penghancuran batu ginjal dengan USG. Selama operasi non-invasif ini, gelombang ultrasonik bekerja pada batu melalui kulit, yaitu dari luar tubuh manusia.

Sayangnya, metode pembedahan ini memiliki sejumlah keterbatasan. Penghancuran ultrasonik tidak boleh digunakan dalam kasus berikut:

Wanita hamil pada tahap apapun;

Jika diameter batu lebih dari dua sentimeter;

Untuk penyakit menular apa pun;

Di hadapan penyakit yang mengganggu pembekuan darah normal;

Jika terjadi kerusakan parah pada jaringan tulang.

Terlepas dari kenyataan bahwa pengangkatan batu ginjal dengan USG dilakukan tanpa sayatan bedah, ini cukup menyakitkan dan dilakukan dengan anestesi umum atau lokal.

Instrumen bedah ultrasonografi digunakan tidak hanya untuk memotong tulang dan jaringan lunak agar tidak terlalu menimbulkan rasa sakit, tetapi juga untuk mengurangi kehilangan darah.

Mari kita alihkan perhatian kita ke kedokteran gigi. Ultrasonografi menghilangkan batu gigi dengan tidak terlalu menyakitkan, dan semua manipulasi dokter lainnya lebih mudah ditoleransi. Selain itu, dalam praktik traumatologi dan ortopedi, USG digunakan untuk mengembalikan integritas tulang yang patah. Selama operasi tersebut, ruang antara fragmen tulang diisi dengan komposisi khusus yang terdiri dari serpihan tulang dan plastik cair khusus, dan kemudian terkena ultrasound, sehingga semua komponen terhubung erat. Mereka yang telah menjalani intervensi bedah di mana USG digunakan memberikan ulasan berbeda - baik positif maupun negatif. Namun, perlu dicatat bahwa masih ada lebih banyak pasien yang puas!

Frekuensi 16 Hz-20 kHz yang dapat ditangkap oleh alat bantu dengar manusia biasa disebut bunyi atau akustik, misalnya derit nyamuk “10 kHz”. Namun udara, kedalaman laut, dan perut bumi dipenuhi dengan suara yang berada di luar rentang ini - infra dan ultrasonografi. Di alam, USG ditemukan sebagai komponen dari banyak kebisingan alam, dalam kebisingan angin, air terjun, hujan, kerikil laut yang tergulung ombak, dan pelepasan petir. Banyak mamalia, seperti kucing dan anjing, memiliki kemampuan untuk merasakan USG dengan frekuensi hingga 100 kHz, dan kemampuan lokasi kelelawar, serangga nokturnal, dan hewan laut sudah diketahui semua orang. Keberadaan bunyi-bunyian tersebut baru ditemukan seiring dengan berkembangnya akustik pada akhir abad ke-19. Pada saat yang sama, studi pertama tentang USG dimulai, tetapi dasar penerapannya baru diletakkan pada sepertiga pertama abad ke-20.

Apa itu USG

Gelombang ultrasonik (suara tidak terdengar) pada dasarnya tidak berbeda dengan gelombang dalam jangkauan suara dan mematuhi hukum fisika yang sama. Tetapi USG memiliki ciri-ciri khusus yang menentukan penggunaannya secara luas dalam ilmu pengetahuan dan teknologi.

Inilah yang utama:

• Panjang gelombang pendek. Untuk rentang ultrasonik terendah, panjang gelombangnya tidak melebihi beberapa sentimeter di sebagian besar media. Panjang gelombang pendek menentukan sifat sinar dari rambat gelombang ultrasonik. Di dekat emitor, USG merambat dalam bentuk berkas yang ukurannya hampir sama dengan ukuran emitor. Ketika mengenai ketidakhomogenan dalam medium, berkas ultrasonik berperilaku seperti berkas cahaya yang mengalami pemantulan, pembiasan, dan hamburan, yang memungkinkan pembentukan gambar suara dalam media buram optik menggunakan efek optik murni (pemfokusan, difraksi, dll.)
• Periode osilasi yang singkat, yang memungkinkan untuk memancarkan ultrasound dalam bentuk pulsa dan melakukan pemilihan waktu yang tepat untuk sinyal rambat dalam medium.
• Kemungkinan memperoleh nilai intensitas osilasi yang tinggi pada amplitudo rendah, karena energi getaran sebanding dengan kuadrat frekuensi. Hal ini memungkinkan terciptanya pancaran dan medan ultrasonik dengan tingkat energi yang tinggi, tanpa memerlukan peralatan berukuran besar.
• Arus akustik yang signifikan berkembang di bidang ultrasonik, sehingga efek ultrasonik terhadap lingkungan menimbulkan efek fisik, kimia, biologi dan medis tertentu, seperti kavitasi, efek kapiler, dispersi, emulsifikasi, degassing, desinfeksi, pemanasan lokal dan banyak lainnya. .

Sejarah USG

Perhatian terhadap akustik disebabkan oleh kebutuhan angkatan laut negara-negara maju - Inggris dan Prancis, karena. akustik adalah satu-satunya jenis sinyal yang dapat merambat jauh di dalam air. Pada tahun 1826, ilmuwan Perancis Colladon menentukan kecepatan suara di air. Eksperimen Colladon dianggap sebagai kelahiran hidroakustik modern. Lonceng bawah air di Danau Jenewa dibunyikan bersamaan dengan penyalaan bubuk mesiu. Kilatan mesiu diamati oleh Colladon pada jarak 10 mil. Ia juga mendengar suara bel menggunakan tabung pendengaran bawah air. Dengan mengukur interval waktu antara dua peristiwa ini, Colladon menghitung kecepatan suara menjadi 1435 m/detik. Selisihnya dengan perhitungan modern hanya 3 m/detik.

Pada tahun 1838, di Amerika, suara pertama kali digunakan untuk menentukan profil dasar laut. Sumber bunyinya, seperti dalam eksperimen Colladon, adalah bel yang berbunyi di bawah air, dan penerimanya adalah tabung pendengaran besar yang diturunkan ke laut. Hasil percobaannya mengecewakan - suara bel, serta ledakan peluru mesiu di dalam air, memberikan gema yang terlalu lemah, hampir tidak terdengar di antara suara laut lainnya. Penting untuk pergi ke wilayah frekuensi yang lebih tinggi, memungkinkan terciptanya pancaran suara yang terarah.

Generator ultrasonik pertama dibuat pada tahun 1883 oleh orang Inggris Galton. Ultrasonografi tersebut tercipta mirip dengan suara bernada tinggi di ujung pisau ketika aliran udara menerpanya. Peran ujung seperti itu dalam peluit Galton dimainkan oleh sebuah silinder dengan ujung yang tajam. Udara (atau gas lainnya), yang keluar di bawah tekanan melalui nosel berbentuk cincin dengan diameter yang sama dengan tepi silinder, mengalir ke dalamnya dan timbul getaran frekuensi tinggi. Dengan meniup peluit dengan hidrogen, osilasi hingga 170 kHz dapat diperoleh.

Pada tahun 1880, Pierre dan Jacques Curie membuat penemuan penting dalam teknologi ultrasound. Curie bersaudara memperhatikan bahwa ketika tekanan diterapkan pada kristal kuarsa, muatan listrik dihasilkan yang berbanding lurus dengan gaya yang diterapkan pada kristal. Fenomena ini disebut “piezoelektrik” dari kata Yunani yang berarti “menekan”. Mereka juga menunjukkan efek piezoelektrik terbalik, yang terjadi ketika potensial listrik yang berubah dengan cepat diterapkan pada kristal, menyebabkan kristal bergetar. Mulai sekarang, secara teknis dimungkinkan untuk memproduksi pemancar dan penerima ultrasonik berukuran kecil.

Kematian Titanic akibat tabrakan dengan gunung es dan kebutuhan untuk memerangi senjata baru—kapal selam—memerlukan pengembangan pesat hidroakustik ultrasonik. Pada tahun 1914, fisikawan Perancis Paul Langevin, bersama dengan ilmuwan Rusia yang tinggal di Swiss, Konstantin Shilovsky, pertama kali mengembangkan sonar yang terdiri dari pemancar ultrasonik dan hidrofon - penerima getaran ultrasonik, berdasarkan efek piezoelektrik. Sonar Langevin-Shilovsky adalah perangkat ultrasonik pertama yang digunakan dalam praktik. Juga di awal abad ini, ilmuwan Rusia S.Ya.Sokolov mengembangkan dasar-dasar deteksi cacat ultrasonik di industri. Pada tahun 1937, psikiater Jerman Karl Dussick, bersama saudaranya Friedrich, seorang fisikawan, pertama kali menggunakan USG untuk mendeteksi tumor otak, namun hasil yang diperoleh ternyata tidak dapat diandalkan. Dalam diagnosa medis, USG mulai digunakan hanya pada tahun 50-an abad ke-20 di Amerika Serikat.

Aplikasi USG

Beragam penerapan USG dapat dibagi menjadi tiga bidang:

1. memperoleh informasi melalui USG
2. pengaruh pada suatu zat, makhluk
3. pemrosesan dan transmisi sinyal

Ketergantungan kecepatan rambat dan redaman gelombang akustik pada sifat-sifat materi dan proses yang terjadi di dalamnya digunakan untuk:

• kontrol reaksi kimia, transisi fase, polimerisasi, dll.
• penentuan karakteristik kekuatan dan komposisi bahan,
• menentukan adanya pengotor,
• menentukan laju aliran cairan dan gas

Dengan bantuan USG, Anda dapat mencuci pakaian, mengusir hewan pengerat, menggunakannya dalam pengobatan, memeriksa cacat pada berbagai bahan, dan masih banyak lagi hal menarik lainnya.