光學(xué)平臺廣泛應(yīng)用于光學(xué)、電子、精密機械制造、冶金、航天、航空、航海、精密化工和無損檢測等領(lǐng)域,以及其他機械行業(yè)的精密試驗儀器、設(shè)備振動隔離的關(guān)鍵裝置中。
當今科學(xué)界的科學(xué)實驗需要越來越精密的計算和測量,因此一個能與外界環(huán)境和干擾相對隔離的設(shè)備儀器對實驗的結(jié)果測量是非常重要的。能夠固定各種光學(xué)元件以及顯微鏡成像設(shè)備等的光學(xué)平臺也成為科研實驗中必備的產(chǎn)品。光學(xué)平臺主要的一個目標是消除平臺上任意兩個以上部件之間的相對位移。
固有頻率
平臺振動的周期或頻率與初始( 或外界) 條件無關(guān),而只與系統(tǒng)的固有特性有關(guān),稱為光學(xué)平臺的固有頻率或者固有周期。通常來說,固有頻率越低,系統(tǒng)的隔振性能就越強。
外界振動同物體的固有頻率相同時,通常會引起共振,往往不是好事,甚至?xí)a(chǎn)生嚴重后果,比如:正常人體的固有頻率為7.5Hz 左右,其中各部分又有自己的固有頻率,如內(nèi)臟為4-6Hz,頭部為8-12Hz 等,正是由于這個原因,次聲波對人體有很大的破壞。
固有頻率還分為水平方向和豎直方向,但通常來說豎直方向的固有頻率對整體隔振性能的影響,起到?jīng)Q定性作用,水平方向的固有頻率指標通常用于參考。
振動恢復(fù)時間
也叫衰減周期,是指:某一點上開始振動到恢復(fù)到初始狀態(tài)所需要的min時間。
若要縮短光學(xué)平臺的振動恢復(fù)時間,通常有兩個辦法:
● 增大彈簧的彈性系數(shù)k。對于阻尼隔振平臺,可以換用材質(zhì)較硬的阻尼材料;對于充氣平臺,可以適度增加空氣壓力
● 控制光學(xué)平臺臺面的質(zhì)量。在不影響剛度的前提下,臺面質(zhì)量越輕,振動恢復(fù)時間越短,使用效果就越好。
光學(xué)平臺的平面度,通常是指單位面積內(nèi),被測實際表面相對其理想平面的變動量。通常國外光學(xué)平臺的平面度指標為:±0.1mm/600mm×600mm。
振幅
振幅在數(shù)值上等于max位移的大小。對于光學(xué)平臺系統(tǒng),臺面受外力作用時,離開平衡位置的max距離,同光學(xué)平臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、受力大小、受力的位置、瞬時加速度、速度、持續(xù)時間、臺面的剛性、隔振系統(tǒng)的阻尼比等諸多因素有著非常復(fù)雜的非線性函數(shù)關(guān)系,如果標稱振幅的具體指標,需要注明上述特定的實驗條件,否則振幅的指標,變得沒有意義。對于阻尼隔振的光學(xué)平臺,振幅通常在微米量級,而氣浮式隔振平臺,振幅通常為毫米量級甚至是厘米量級。
表面粗糙度
國家標準GB/T3505-2000 中規(guī)定了評定表面粗糙度的各種參數(shù),其中常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra。輪廓算術(shù)平均偏差Ra 是指在取樣長度內(nèi),沿測量方向(z 方向) 的輪廓線上的點與基準線之間距離絕對值的算術(shù)平均值。
若只標稱Ra 的數(shù)值,但并未公布取樣長度,這樣的數(shù)值標稱變得毫無意義,而且有誤導(dǎo)消費者的可能。比如說,標稱表面粗糙度為:0.5 ~ 0.8μm,但若取樣長度分別為10mm、1mm 和0.1mm,實際上表面粗糙度的差別可達百。根據(jù)GB1031 的推薦值:取樣長度若取0.25mm 時,精密及超精密加工表面的表面粗糙度Ra > 0.02 ~ 0.1μm ;當取樣長度取0.8mm 時,普通精加工表面Ra > 0.1 ~ 2μm。
根據(jù)上述說明,取樣長度為0.8mm,表面粗糙度為0.5 ~ 0.8μm 時,表面加工精度屬于一般水平。
另外,表面粗糙度通常是評定(小型)零件表面質(zhì)量的指標,屬于微觀幾何形狀誤差。加工表面的粗糙度是加工過程中多種因素( 機床刀具工件系統(tǒng)、加工方法、切削用量、冷卻潤滑液) 共同作用的結(jié)果。這些因素的作用過程相當復(fù)雜,而且是不斷變化的。
撓度
撓度是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸線或中面由于彎曲引起垂直于軸線或中面方向的線位移。對于細長物體或薄物體,撓度是在受力后彎曲變形程度的度量。細長物體(如梁或柱)的撓度是指在變形時其軸線上各點在該點處軸線法平面內(nèi)的位移量。薄板或薄殼的撓度是指中面上各點在該點處中面法線上的位移量。通俗地講,撓度就是構(gòu)件的豎向變形。
撓度系數(shù)同剛性系數(shù)、抗拉強度、楊氏彈性模量等類似,是標稱材料特性的一個常數(shù),對于光學(xué)平臺而言,其它因素相同只有厚度不同的情況下,鋼板越厚,撓度越小。
max相對位移
Maximum Relative Motion Value
通常光學(xué)平臺的max相對位移指標,是指在特定的測試條件和環(huán)境中,臺面本身的變形量。比如在一個隔離了外界振動的環(huán)境中,放置負載和空載情況下,通過平面度檢測儀測量臺面的變形。臺面的尺寸,通常取300mm×300mm,負載安置在此面積的中心位置,負載也有一定的要求(比如取114 公斤)。
光學(xué)平臺的max相對位移值,主要同平臺的結(jié)構(gòu)和材料剛性相關(guān),在同樣測試條件,且光學(xué)平臺的結(jié)構(gòu)和材料相近的情況下,max相對位移的值相差不大。
重復(fù)定位精度
光學(xué)平臺中的重復(fù)定位精度同精密位移臺中概念不同,光學(xué)平臺的重復(fù)定位精度,是指在空載和在一定條件下加上負載并去除負載,光學(xué)平臺最終穩(wěn)定后的高度差。這個指標同負載的大小、加載的位置、加載時的速度、加速度、卸載時的速度、加速度等等指標有很大的關(guān)系,對于充氣式平臺,還有一個重要前提,就是加載前后,氣囊中空氣的壓力、溫度和質(zhì)量不發(fā)生變化。
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