Како акустичне вибрације утичу на осетљиву лабораторијску опрему

Све модерне лабораторије су идеално изграђене за прецизност. Али чак и у најпажљивије контролисаним окружењима, постоји једна невидљива претња која често пролази незапажено, а то су вибрације .

Акустичне вибрације, које су узроковане буком и механичким кретањем, могу директно ометати тачност осетљиве лабораторијске опреме. Чак и мале вибрације могу изазвати велике проблеме, почев од утицаја на микроскопе и микроваге до изазивања кварова у ласерским сензорима и аналитичким инструментима.

Занимљиво је да ове сметње не долазе увек од гласних машина и често се превиђају. Могу их изазвати клима уређаји, вибрације зграде или, изненађујуће, чак и кораци. Временом, нажалост, могу довести до погрешних података, неуспешних тестова и оштећења опреме.

Хајде да откријемо шта су тачно акустичне вибрације, како утичу на различите лабораторијске системе, одакле долазе и, што је најважније, како их контролисати помоћу паметног дизајна .

 

Зашто су акустичне вибрације проблем у прецизним лабораторијама

Акустичне вибрације су физички покрети узроковани проласком звучних таласа кроз ваздух, површине и структуре. Ове мале промене притиска често пролазе непримећено од стране људи, али осетљиви лабораторијски инструменти их одмах региструју.

 

Шта су тачно акустичне вибрације?

Акустичне вибрације настају када звучни таласи узрокују благо померање површина или опреме. Чак и ако се бука чини ниском или удаљеном, вибрације које ствара могу се проширити кроз зидове, столове, па чак и под.

Временом, ово постаје озбиљан проблем у лабораторијским окружењима где мерења зависе од апсолутне стабилности, а код високопрецизних испитивања, чак и микроскопско кретање може довести до грешке.

Према Националном институту за стандарде и технологију (НИСТ), чак и нискофреквентни звучни таласи могу ометати калибрацију опреме, посебно у лабораторијама које користе оптичке, гравитационе или атомске алате за мерење.

 

Која лабораторијска опрема је највише погођена?

Неки инструменти су направљени да мере изузетно мале промене. То их такође чини веома осетљивим на вибрације.

• Микроваге могу да детектују промене тежине од чак 1 микрограма. Мала вибрација може довести до нетачних резултата.
• Микроскопи, посебно електронски микроскопи, ослањају се на апсолутну мирноћу. Вибрације узрокују замућење слике или погрешно поравнање.
• Ласерски и интерферометријски системи захтевају стабилно поравнање током дужих периода. Акустична интерференција може да поремети очитавања.
• Прецизни сензори, који се користе у спектроскопији, метрологији и чистим собама, лако су погођени померањем сигнала изазваним вибрацијама.

Ово су само неки примери, али скоро сви врхунски лабораторијски алати раде лошије када је простор око њих нестабилан, чак и ако људски оператер то не примећује.

 

 

Одакле долазе ове вибрације?

Вибрације у лабораторијама могу доћи из многих извора. Неке су унутар зграде, а друге се ушуњају унутра кроз отворе и производе вибрације напољу. Многе од њих нису гласне, па их је често лако превидети. Али, како смо открили, оне и даље утичу на осетљиву опрему.

 

Унутрашњи извори вибрација

Најчешћи узроци вибрација могу укључивати:

• HVAC системи - Клима уређаји и вентилационе јединице стварају стално кретање и звук.
• Пумпе и центрифуге - Ове машине вибрирају док раде и преносе то кретање на под или столове.
• Кораци и врата - Ходање или залупљивање врата може благо затрести под или зидове, што је довољно да утиче на лабораторијске алате.
• Машине у близини - Опрема која се користи у другим просторијама може слати вибрације кроз заједничке зидове или структуре.

Чак и када су ови звуци тихи, вибрације које стварају и даље путују кроз површине. Зато је важно рано их контролисати.

 

Спољни и извори везани за зграде

Вибрације такође долазе изван лабораторије. Оне могу укључивати:

• Друмски саобраћај - Пролазак поред великих камиона или аутобуса. Могу да тресу тло, посебно у старијим и не баш стабилним зградама.
• Возови или метро - Нискофреквентне вибрације из подземних линија путују изненађујуће далеко.
• Грађевински радови - Машине попут гласних пнеуматских чекића или бушилица у близини могу утицати на перформансе лабораторије.
• Системи зграде - Лифтови, водоводне инсталације, па чак и заједничке машинске просторије такође могу створити позадинске вибрације, које пролазе непримећено.

Сви ови извори стварају оно што се назива вибрацијама које се преносе кроз структуру. То значи да енергија путује кроз подове, плафоне и зидове, не само кроз ваздух.

 

Које су последице неконтролисаних вибрација?

Акустичне вибрације у лабораторијама могу бити слабе, али су ефекти стварни. Када се занемаре, могу угрозити податке, скратити век трајања опреме, па чак и наштетити лабораторијском особљу. Ови проблеми утичу на свакодневни рад и дугорочну поузданост у било ком окружењу које се у великој мери ослања на прецизност.

 

 

Смањена тачност и непоуздани резултати

Стабилност је кључна за све прецизне лабораторијске инструменте. Нетачности мерења настају када површина вибрира, чак и за најмањи милиметар. Тегови у микровагама могу да флуктуирају, што доводи до тога да слике са микроскопа постану изобличене или замућене јер излазе из фокуса. Најмањи покрет, нажалост, може директно ометати мерења у интерферометрима и ласерским системима којима је потребно фиксно поравнање снопа.

Према часопису „Journal of Microscopy“, вибрације у нискофреквентном опсегу од 0,5 до 5 Hz утичу на јасноћу и тачност слике, и иако је то знатно испод људског слуха, и даље може изазвати нестабилност у електронским микроскопима високе резолуције.

Све док подаци не постану недоследни или непоуздани, ови поремећаји се често превиђају. У овим ситуацијама, и самим тим често се повећавају трошкови, напори особља и потрошња материјала. Закључно, резултати такође касне.

 

Напрезање опреме и рани квар

Машине су физички оптерећене континуираним вибрацијама. Није намењено да се осетљива лабораторијска опрема помера на било који начин током употребе. Делови се могу брже покварити као резултат тога. Мотори или сензори могу имати проблема са поравнањем, носачи за монтажу могу се олабавити, а крхке електричне компоненте могу се померати.

Временом, то доводи до чешћих поправки, повећаних потреба за калибрацијом и краћег укупног века трајања опреме.

 

Здравствене и безбедносне бриге за запослене

Иако лабораторијска средина делује мирно, вибрације ниског нивоа ипак могу наштетити запосленима, посебно онима који често или стално раде у близини машина или система за грејање, вентилацију и климатизацију. Дуготрајна изложеност може довести до бржег умора, смањења нивоа концентрације и, у екстремнијим условима, физичког стреса или физичких напора.

У индустријским условима, виши нивои вибрација су директно повезани са вибрацијама целог тела (WBV) и синдромом вибрација шака и руку (HAVS). Иако лабораторије можда нису у могућности да испуне такве стандарде, главна чињеница остаје иста: вибрације, без обзира колико мале, на крају узрокују да се људи осећају непријатно и анксиозно.

Како одабрати право решење против вибрација

Различити проблеми са вибрацијама захтевају различита решења, а избор одговарајућег производа или методе зависи од низа важних аспеката. Као што су врста машине, количина вибрација, њена фреквенција и окружење у којем ради.

 

 

1. Разумите тежину своје опреме

Тежина машине одређује колико енергије може да пренесе на под или околну структуру. Да би се директно решио овај проблем, антивибрациони системи морају бити оцењени да издрже целокупно оптерећење опреме. Ако је подлога или носач превише мекан или премали, неће ефикасно или уопште неће изоловати вибрације.

За тешке лабораторијске машине, на пример, као што су расхладне јединице или индустријски миксери, дебели материјали попут Vibro EP пружају чврстоћу и стабилност потребну за издржавање тежине, а истовремено смањују пренос. За лакше алате, обично су довољни мањи носачи или меке гумене подлоге.

 

2. Упарите решење са фреквенцијом вибрација

Нека опрема ствара вибрације ниске фреквенције, док друга генерише вибрације високе фреквенције. Погрешни производи могу филтрирати погрешне фреквенције, па је важно одредити врсту фреквенције.

• Носачи на бази гуме имају тенденцију да боље раде за вибрације виших фреквенција
• Системи на бази опруга су ефикаснији за вибрације ниских фреквенција, посебно од мотора или компресора

На пример, DECIBEL SMR опружни носачи су посебно дизајнирани да изолују опрему са малом брзином, што такође захтева бочну и вертикалну стабилност.

 

3. Размотрите околно окружење

Услови у којима се опрема налази и ради су веома важни. Лабораторијама са високом влажношћу, повременим променама температуре или излагањем интензивним хемикалијама потребни су антивибрациони производи направљени од издржљивих материјала.

• У влажним просторијама или лабораторијама са хемикалијама за чишћење, важни су метални оквири отпорни на корозију и еластомери који не старе.
• За чисте собе или осетљиве просторе, изаберите материјале који се временом неће разградити или ослобађати честице

Увек проверите произвођачев технички лист за оцене отпорности и сертификате, посебно ако радите у медицинском или фармацеутском окружењу.

 

4. План за стабилност и безбедност

Неке лабораторије се налазе у регионима где вибрације представљају ризик током спољашњих догађаја, као што су јаки ветрови или чак мале сеизмичке активности. У тим специфичним случајевима, антивибрациони носачи са карактеристикама задржавања могу спречити померање или превртање опреме.

На пример, ДЕЦИБЕЛ-ови АМР носачи комбинују изолацију вибрација са уграђеним граничницима како би се обезбедила стабилност у свим правцима.

 

У данашњим лабораторијама, прецизност је кључна. Међутим, акустичне вибрације могу смањити квалитет података, оштетити скупе машине и отежати лабораторијски рад. Ови ефекти се често занемарују све док подаци не постану непоуздани или алати не почну да отказују.

Вибрације могу потицати са различитих места, укључујући и унутар и ван лабораторије. Чак и мањи покрети из система за грејање, вентилацију и климатизацију, ходање или оближњи саобраћај могу пореметити рад осетљивих инструмената. Ови мањи проблеми се временом развијају у веће проблеме.

Контрола вибрација се углавном односи на стварање стабилнијег, продуктивнијег и безбеднијег радног окружења. Коришћење правих антивибрационих носача, јастучића и акустичних третмана прави јасну разлику.

Да ли вам је потребна подршка у проналажењу правог решења за вибрације за вашу лабораторију? Контактирајте стручњаке компаније DECIBEL за прилагођене системе који тачно задовољавају ваше потребе.

Додатна литература и референце

• Извршна управа за здравље и безбедност. (нд). Вибрације шака и руку (HAVS). Влада Уједињеног Краљевства.
• Извршна управа за здравље и безбедност. (нд). Здравствени надзор над вибрацијама шака и руку. Влада Уједињеног Краљевства.
• Национални институт за стандарде и технологију. (нд). Акустична мерења и стандарди.
• Термо Фишер Сајентифик. (нд). Инструменти за електронску микроскопију.
• Вајн, ДЈ, Меквити, С. и Макларен, ДА (2014). Механичке вибрације и њихов утицај на трансмисиону електронску микроскопију високе резолуције. Часопис за микроскопију, 254 (2), 85–94.