Ultraschall Frequenz

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Ultraschall " wird auch als Sonographie oder bildgebende Untersuchung in der Humanmedizin bekannt. Der Ultraschall fortpflanzt sich in gasförmigen und flüssigen Medien hauptsächlich als Längswelle. Nur mit einem Kopplungsmedium mit angepasstem akustischen Widerstand und einer bestimmten Stärke ist der Wechsel von Luft- zu Festkörpern oder Flüssigkeit (oder umgekehrt) wirksam. Je nach Werkstoff eines Hindernis wird Ultraschall gespiegelt, aufgenommen, gestreut oder durchgelassen ("Transmission").

Die Schalldämmung der Raumluft nimmt mit der Frequenz zu. Im Gegensatz dazu verbreitet sich Ultraschall in flüssigen Medien mit geringer Milderung. Im Frequenzbereich zwischen 2 und 20 kHz tritt der Kavitationsprozess nur in sauberem, entgasten Leitungswasser ab einem Druck von 15 Megapascal auf. Cavitation wird beispielsweise zur Ultraschall-Reinigung eingesetzt und ist ebenfalls ein aktuelles Forschungsobjekt (Sonolumineszenz).

Für die Ultraschallerzeugung in der Raumluft eignet sich ein dynamischer und elektrostatischer Verstärker, besonders für piezokeramische Membranen, die durch Umkehrung des Piezoeffekts zu Oszillationen erregt werden. Der Ultraschall in flüssigen und festen Stoffen wurde zunächst nur mit Hilfe magnetostriktiver Wandler generiert (die ersten Ultraschallgeräte funktionierten so).

Heutzutage werden immer häufiger Piezo- oder Keramik-Oszillatoren eingesetzt. Dann werden die Vibrationen z.B. über den Grund eines Ultraschallbads in die Flüssigkeiten eingelassen. Auch nicht zu hochfrequente Ultraschalle können mit Galton-Rohren produziert werden. Grundsätzlich können Schallwellen mit den selben Schallwandlern empfangen werden, mit denen sie induziert werden.

Das empfangene elektrische Signal kann einer Frequenz-, Phasen- oder Schwingungsauswertung unterworfen werden. Damit Fledermausgespräche akustisch wahrnehmbar sind, gibt es Fledermaus-Detektoren, die den Frequenzgang der Gespräche im Ultraschallbereich in den Hörbereich verlagern und über einen handelsüblichen Lautstärkeregler oder über Ohrhörer abspielen. Der Ultraschall hat verschiedene Anwendungsmöglichkeiten in Technologie und Medizin:

Ultraschall-Linearantrieb: Das Herzstück der Anlagen ist eine piezokeramische Scheibe, in der eine hochfrequenzresonante Schwingung erregt wird. Dabei wird eine an der Scheibe befestigte "Friktionsnase" in eine Linearbewegung gleicher Frequenz gesetzt. Berührungsloses Handling mit Ultraschall: Unterschiedliche flüssigkeitsdynamische Wirkungen im Ultraschallbereich können Objekte zum Schwimmen bringen. Abwehrmittel gegen Marder (Marderabwehrmittel) und andere vor dem Ultraschall zu fliehende Lebewesen; eine Auswirkung ist noch nicht erwiesen, aber mit Geräten mit einem hohen Schalldruckniveau scheint die Lebewesen fern zu halten.

Nierensteinzerstörungen ( "Lithotripsie") beruhen ebenfalls auf der Einwirkung kurzer, auf den Gestein fokussierter Ultraschallimpulse, so genannter akustischer Schockwellen. Der Ultraschall wird in einer Vielzahl von Anwendungen in der Industrieproduktion verwendet, zum Beispiel zum Reinigen, Bohreinsatz, Trennen, Schweissen, in der Aufbereitungs- und Prozesstechnik, zur Flüssigkeitsentgasung oder zur nichtzerstörenden Werkstoffprüfung. Die Verwendung von Ultraschall kann bei Komponenten im Ultraschall- und Hörbereich zu Lärmbelästigungen führen.

Insbesondere Ultraschallschweißanlagen führen oft zu hohen und starken Schwankungen der Lautstärke, die erhebliche Teile im Frequenzbereich haben können. In Deutschland gibt es nur einen knapp 30 Jahre altes Limit für den Einfluss des Ultraschalls und seiner Begleitphänomene im hochfrequenten Frequenzbereich im Norm- und Richtlinienbereich in der VDI 2058 Teil 2, die sich nur auf die 20 kHz Erz-Mittenfrequenz beziehen (Stand: 2016).

Gemäß der VDI 3766 "Ultraschall - Arbeitsbereich - Messen, Auswerten, Beurteilen, Beurteilen und Reduzieren" wird der am Arbeitsort vorliegende Ultraschall mit einem Farbfilter ausgestanzt und nur die restliche Gehörschallexposition im Sprechfrequenzbereich mit einem Anhaltswert bewertet[4]. Spezifische Informationen zum Gehörschutz im Bereich der höheren Hörfrequenz und zur Verhinderung anderer eventueller Auswirkungen von Ultraschall, wie z. B. Kopfweh, Brechreiz oder Schwindel, enthält die vorliegende Verordnung nicht[5].

VDI 3766 ist eine Ergänzung zu den fachlichen Forderungen der Norm für Anlagen, mit denen Ultraschalleffekte am Einsatzort zu messen sind. Zu diesem Zweck kann die Anwendung zur "Berechnung der Lärmbelastung bei Vorhandensein von Ultraschall in der Luft"[7] eingesetzt werden. In der Lärm- und Erschütterungsschutzverordnung heißt es, dass sie für alle Lärmwirkungen am Arbeitsort verantwortlich ist.

Das Technische Regelwerk für Noise VibrArbSchV beschränkt dann den Verantwortungsbereich auf das Hören von Schall (16 Hz bis 16 kHz) und schließt Infrarot- und Ultraschall ausdrücklich aus. Außerdem gibt es keine Informationen darüber, wie ein täglicher Lärmpegel errechnet wird, wenn Mitarbeiter verschiedene Aktivitäten mit und ohne Ultraschall durchführen. Die Erkenntnisse über die Auswirkungen des Ultraschalls auf das Hören stammen aus älteren Untersuchungen, insbesondere fehlende Erkenntnisse über Dosis-Wirkungsbeziehungen.

Wegen dieser Unwägbarkeiten, einschließlich der Effektivität von organisatorischen und persönlichen Schutzmassnahmen, erscheint es vernünftig, Ultraschall emittierende Geräte nur mit Verkapselung zu verkaufen[4]. Springfachmedien, Wiesbaden, 2015, ISBN 978-3-658-05960-6. ab Deutscher Gesetzlicher Unfallversicherung DGUV: Kritik an den Bewertungskriterien für berufsbedingte Ultraschalleffekte beim Hören im Kontext eines weltweiten Vergleiches und am Beispiel von Ultraschallschweißgeräten.

Messen und Auswerten von Ultraschall -Geräuschen am Bildschirm. Lawton: Dommages à la carte: Schädigung des menschlichen Gehörs durch sehr hochfrequente Luftschallwellen oder Ultraschall. LSBN 0-7176-2019-0. ? Ultraschallkommunikation im Rat: Der Vortrag von Rufen bei 50 kHz kann das Anflugverhalten induzieren? Badel, P. Marmottant : Ultraschall-Emissionen zeigen einzelne Kavitationsblasen im Holz unter Wasserstress, J. R. Soc.