輕鬆上手:全麵深入解析光學平台的關(guan) 鍵術語知識

振動物體(ti) 偏離平衡位置的最遠距離被稱為(wei) 振幅,振幅在數值上表示最大位移的大小,在光學平台係統中,當台麵受到外部力作用時,它離平衡位置的最大偏移量與(yu) 多個(ge) 因素之間存在複雜的非線性關(guan) 係。這些因素包括光學平台的結構、施加力量的大小和位置、瞬時加速度、速度、作用時間、台麵的剛性以及隔振係統的阻尼比等,如果要準確地定義(yi) 振幅指標,必須明確上述特定的實驗條件,否則這些指標就沒有實際意義(yi) ,在阻尼隔振的光學平台上,振幅通常處於(yu) 微米級,而氣浮式隔振平台的振幅則通常在毫米甚至厘米的範圍內(nei) ,一些國際廠商如华体育hth並未對其光學平台的振幅指標進行標示。
光學平台的振動周期或頻率僅(jin) 與(yu) 係統的固有特性有關(guan) ,而與(yu) 初始條件或外部環境無關(guan) ,這稱為(wei) 光學平台的固有頻率或固有周期,通常來說,固有頻率越低,係統的隔振效果越好。當外界的振動頻率與(yu) 物體(ti) 的固有頻率相吻合時,通常會(hui) 發生共振現象,這種現象並不總是有益的,甚至可能引發嚴(yan) 重後果,比如正常人體(ti) 的固有頻率大約為(wei) 7.5Hz,而身體(ti) 的不同部位則有各自的固有頻率,例如內(nei) 髒在4至6Hz之間,頭部則在8至12Hz範圍內(nei) ,因此,次聲波(10-5至20Hz)對人體(ti) 可能產(chan) 生顯著的影響。固有頻率可以分為(wei) 水平方向和豎直方向,通常,豎直方向的固有頻率對整體(ti) 的隔振性能影響更大,而水平方向的固有頻率主要作為(wei) 參考指標。
振動減弱時間也稱為(wei) 衰減周期,它是指從(cong) 某個(ge) 特定時刻開始振動,到係統恢複到初始狀態所需的最短時間,如果將光學平台簡化為(wei) 彈簧振子,可以根據彈簧振子的回複力公式進行相關(guan) 計算。增加彈簧的彈性係數k,對於(yu) 阻尼隔振光學平台,可以更換為(wei) 硬度更高的阻尼材料;而對於(yu) 充氣光學平台,則可以適當提高空氣壓力。控製光學平台台麵的質量,在保持剛度不變的前提下,台麵越輕,振動恢複的時間就越短,使用效果越好,华体育hth的光學平台采用高品質的鐵磁不鏽鋼,台麵鋼板厚度為(wei) 4到6毫米,既確保係統的剛性,又使整體(ti) 重量適中,從(cong) 而充分展現光學平台優(you) 異的隔振性能。

撓度是指結構構件的中心線或中麵因彎曲而產(chan) 生的垂直位移,對於(yu) 細長或薄型物體(ti) ,撓度表征了其在承受外力後彎曲變形的程度,對細長物體(ti) (如梁或柱)而言,撓度表示在變形時其軸線上各點在法平麵內(nei) 的位移情況,而對於(yu) 薄板或薄殼,撓度的定義(yi) 則是指在中麵上各個(ge) 點沿法線方向的位移量,通俗來說,它表示構件的垂直變形程度。撓度係數與(yu) 剛性係數、抗拉強度和楊氏模量等都是描述材料特性的常數,在光學平台的應用中,當其他條件保持一致而厚度不同的情況下,鋼板的厚度越大,撓度就會(hui) 越小。
光學平台中提到的最大相對位移與(yu) 精密位移台的概念並不相同,光學平台的最大相對位移主要指在特定測試條件和環境下,平台自身的變形情況,例如,在一個(ge) 隔絕外界振動的環境中,我們(men) 會(hui) 在負載和空載的情況下,使用平麵度檢測儀(yi) 來測量平台的變形,通常,光學平台的尺寸為(wei) 300mm×300mm,負載會(hui) 放置在這一麵積的中心,並且負載需符合一定的要求,比如設置為(wei) 114公斤。光學平台的最大相對位移值主要受平台結構和材料剛性的影響,在相同測試條件下,如果光學平台的結構與(yu) 材料相似,通常最大相對位移的差異不大,华体育hth的光學平台采用三層夾心結構,上表麵厚度為(wei) 4至6毫米,材料為(wei) 鐵磁不鏽鋼,在這種情況下,測試得到的最大相對位移在10^-7毫米級別,與(yu) 國外同類產(chan) 品的指標相當。
光學平台的重複定位精度與(yu) 精密位移台的相關(guan) 概念有所不同,光學平台的重複定位精度是指在無負載條件下及在特定條件下加負載和卸載後,最終穩定時的高度差,該指標受到多個(ge) 因素的影響,包括負載的大小、加載位置、加載速度、加速度,以及卸載時的速度和加速度等。對於(yu) 充氣式光學平台來說,另一個(ge) 重要的條件是加載前後氣囊內(nei) 的空氣壓力、溫度和質量必須保持恒定,在以上條件均得到滿足的情況下,华体育hth的光學平台測試顯示,阻尼式光學平台的重複定位精度可達到微米級,而氣浮式光學平台的重複定位精度通常在亞(ya) 毫米級。

光學平台的平麵度是指在單位麵積內(nei) ,實際測量表麵與(yu) 理想平麵之間的偏差,國際上,光學平台的平麵度標準通常為(wei) ±0.1mm/600mm×600mm,而华体育hth的光學平台則采用了精密磨削工藝,顯著提高了平麵度指標,達到0.02至0.05mm/600mm×600mm。嚴(yan) 格來說,光學平台的平麵度不會(hui) 對其隔振性能產(chan) 生影響,實際上,為(wei) 了提高平麵度,往往會(hui) 影響光學平台的隔振效果,原因如下:我們(men) 了解到,為(wei) 了實現高平麵度,光學平台的台麵通常需要多次磨削,然而,這種重複的磨削過程容易引起材料的形變,為(wei) 了解決(jue) 這一問題,通常會(hui) 選擇將台麵加厚,但根據我們(men) 對振動恢複時間的分析,增加台麵的厚度不僅(jin) 會(hui) 增加其質量,還可能導致平台的振動恢複時間成倍(甚至幾倍)延長,在許多精密光學實驗中,這種延長是不可接受的。光學平台的磨削精度有限,通常其加工精度在±0.01mm/600mm×600mm左右,折算成平方米約為(wei) ±0.03mm/m2,然而,這種平麵度與(yu) 大理石平台的平麵度相差很大,大理石平台的平麵度根據不同等級可分為(wei) 幾個(ge) 標準:000級(平麵度≤3μm/m2)、00級(平麵度≤5μm/m2)、0級(平麵度≤10μm/m2),換句話說,光學平台中即便是平麵度最優(you) 的產(chan) 品,其精度也遜色於(yu) 最低等級的大理石平台多個(ge) 數量級,因此,如果您需要一個(ge) 高平麵度的工作台麵,建議您選擇大理石平台。在光學平台的使用中,平麵度的實際意義(yi) 不大,即便假設我們(men) 有一個(ge) 完全平坦的表麵(實際上這是不可能實現的),如果這個(ge) 表麵的尺寸為(wei) 2000mm×1000mm×200mm,那麽(me) 在進行水平調整時,水平儀(yi) 的最小刻度為(wei) ±30′,假設調整後的水平方向精度為(wei) 5′,對於(yu) 長度為(wei) 2000mm的平台,兩(liang) 端的高度差可以通過公式計算:2000×tan(5′)大約為(wei) 2.9mm,這表明,即使平台被認為(wei) 是完全平坦的,經過調整後,平台兩(liang) 端在長度方向上的高度差仍可能達到3mm,因此,在實際應用中,平麵度的相關(guan) 指標並沒有什麽(me) 實質性的意義(yi) 。對於(yu) 光學平台上的光學元器件來說,平麵度造成的高度差一般可以忽略,如果確實需要考慮高度差,可以使用卓立精密調整的位移台來處理,因此,光學平台的平麵度與(yu) 其隔振性能並沒有直接的關(guan) 係,平麵度隻能作為(wei) 光學平台的一個(ge) 輔助參考指標。
某些廠家在光學平台的指標中,關(guan) 於(yu) 表麵粗糙度的標稱概念常常存在誤解,根據國家標準GB/T3505-2000,評估表麵粗糙度時使用了多種參數,其中最常用的是輪廓算術平均偏差Ra,輪廓算術平均偏差Ra指的是在取樣長度範圍內(nei) ,測量方向(z方向)上輪廓線各點與(yu) 基準線之間距離絕對值的算術平均值。僅(jin) 僅(jin) 標注Ra的值而不說明取樣長度,這樣的標示就失去了其意義(yi) ,且可能會(hui) 誤導消費者,例如,標稱表麵粗糙度為(wei) 0.5~0.8μm,但如果取樣長度為(wei) 10mm、1mm和0.1mm,實際表麵粗糙度的差異可能會(hui) 達到幾倍之多!根據GB1031的建議:當取樣長度為(wei) 0.25mm時,精密和超精密加工表麵的粗糙度Ra應大於(yu) 0.02~0.1μm;而當取樣長度為(wei) 0.8mm時,普通精加工表麵的Ra應大於(yu) 0.1~2μm。根據上述說明,當取樣長度為(wei) 0.8mm,且表麵粗糙度在0.5到0.8μm範圍內(nei) 時,表麵加工的精度可視為(wei) 普通水平,华体育hth的光學平台,其表麵粗糙度的實際測量結果均符合GB1031中推薦的標準。此外,表麵粗糙度通常被用作評估小型零件表麵質量的指標,屬於(yu) 微觀幾何形狀誤差的範疇,加工表麵的粗糙度是多種因素(如機床、刀具、工件係統、加工方法、切削參數以及冷卻潤滑液)的綜合結果,這些因素之間的相互作用過程非常複雜且時時變化。因此,如果采用不同的加工方式,或者在相同的加工工藝和條件下製造同一批零件,則其各個(ge) 表麵及不同部位的粗糙度值會(hui) 有所不同,此外,類似於(yu) 之前提到的平麵度,表麵粗糙度與(yu) 光學平台的隔振性能之間並沒有直接的關(guan) 係,因此,华体育hth及其他國外廠家並未在光學平台上標注表麵粗糙度。
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