一、目的及原理

  光学平台减震器是一种用来减小外部振动对光学系统影响的装置，其原理是利用材料的阻尼性和弹性来吸收和减小外部振动。

  通常使用的材料包括弹簧、气垫、橡胶等，它们可以在外部振动传递到光学平台时吸收这些振动能量，并通过自身的振动缓冲来减小振动传递到平台的能量，这样可以有效地减小外部振动对光学系统的影响，提高光学系统的稳定性和精度。

二、常见参数

（1）振动

  通常被认为是噪声，可以分为三大类：地震（地面）振动、声振动和直接对工作面上的物体施加的力，有以下参数：

a.振幅（A）：振动物体从平衡位置到最大位移的距离。

b.周期（T）：完成一个完整振动所需的时间。

c.频率（f）：单位时间内完成的振动次数，与周期互为倒数。

d.角频率（ω）：振动的角速度，与频率的关系为 ω=2πf，单位是Hz

图 1 振动关系图

（2）阻尼

  阻尼是指任何使固体内的振动衰减为零振幅的过程。它是系统里面抑制或隔离振动时非常重要的因素，因为它会将能量从振动转化为其他形式耗散，阻尼是隔振平台本身的振幅递减特性。

  利用弹簧滑块模型进行举例说明，首先阻尼是一种力，它与物体的速度成正比，方向与物体运动的方向相反，在该模型中，阻尼的形式有空气阻力、滑块受到的摩擦力等，但是要明确的一点是如果在没有阻力的理想情况下，拉伸或者压缩弹簧会使滑块往复运动，不会停止，这是一个经典的简谐运动模型，加入阻尼后，滑块最终会停止运动。阻尼有好有坏，好的应用是可以控制物体的运动，确保安全和稳定，并且提高系统的可靠性和耐用性。

图 2 弹簧滑块模型

（3）柔量

  针对光学平台的振动响应而使用最为广泛的函数，柔量=位移/作用力，单位：m/N，简单来说柔量越大，该材料越容易变形，也代表该材料比较柔软。

  当振动作用于软材料时，材料会发生形变，这种形变会消耗振动能量。同时，软材料的内部摩擦也会产生阻尼，进一步减少振动的传递，所以柔量较高的隔振器在受到振动时会产生较大的变形，从而延长振动波通过隔振器的时间，减少传递到另一侧的振动能量，可以有效隔离和减少振动对敏感设备或结构的影响。

（4）共振

  两个振动频率相同的物体，其中一个发生振动时，另一个被引起振动，这种现象叫做共振，表1列举一些共振的实的际应用。

表 1 共振的正向作用以及负向作用列举

三、振源分析

  周边环境的振动现象无处不在，常见振源有运行中的设备、人的活动、交通工具、建筑施工、声波振动、地震、环境噪音以及一些共振现象，我们需要对这些振源进行辨别分析，经过甄别后进行测试及计算对比，得出这些振源的特征参数，例如频率和振幅等，表2列举一些振源类别、频率及振幅，详情见下表：

表 2 振源类型

四、隔振三要素

（1）设备本身

  基于以上三点，光学平台不同结构具有不同的功能，对于蜂窝面包板平台，如下图3所示，光学平台台面采用钢质蜂窝芯结构，能显著提高平台的基频模态振动固有频率，使模态振动形变在高频段响应；同时由于蜂窝芯结构梯形芯板与隔板的直边纵向约束，形成纵向层状约束阻尼，侧板采用宽带阻尼材料，蜂窝芯与上下台面采用低温度应变胶恒温粘接工艺粘合而成，形成阻尼台面，优良的组合宽带阻尼可以显著降低振动响应峰值。

图 3 蜂窝芯面板结构示意图

（2）设备与地基之间的隔振台

  对于隔振，光学平台大多数采用阻尼隔振和气浮隔振结构，隔振支撑系统在具有较高的支撑能力的同时也具有较低的刚度，刚性阻尼隔振系统固有频率可达到5Hz，气浮隔振系统垂直固有频率一般为1.2-2Hz，水平方向多采用单摆结构，其水平固有频率为1.5-2Hz。在空气弹簧支撑腿内采用双气室、空气阻气阳尼孔可提高隔振阻尼比，能显著降低环境振动对光学平台的的影响。

（3）地基（地面）条件

  地基隔振（Foundation Isolation）是一种通过在建筑物的地基和上部结构之间引入柔性层或隔振装置，来减少振动能量的传递的技术，通过在建筑物的地基和上部结构之间引入柔性层或隔振装置，来减少振动能量的传递，对于保护建筑物免受地震、交通振动、工业设备振动等外部振动源的影响至关重要。它可以减少振动对结构和内部设施的损害，提高（光学平台的）安全性和使用寿命。

  例如可以采用波阻板进行被动隔振，如下图所示，垫层可以有效吸收振动的能量，波阻板可以进行有效的的隔振，从而减少外部振源对实验平台的干扰。

图 4 地基隔振

五、隔振技术

  根据以上所说的衍生出可以应用到具体场景的各种隔振技术，例如隔振器、波阻板、智能隔振系统、房屋隔振地基等，通过这些措施或者器件吸收或者减少来自振源的振动，降低了光学实验系统受到的干扰。

  隔振技术大致可以分为主动隔振和被动隔振。

  被动隔振是一种传统的振动控制方法，它依赖于隔振器或隔振材料的固有特性来减少振动的传递。被动隔振不涉及实时监测和动态调整，而是通过静态的隔振措施来实现振动隔离。通常使用具有高阻尼特性的材料，如橡胶、泡沫、硅胶或特殊合成材料，来吸收和隔离振动；由于没有动态调整机制，被动隔振系统通常具有优秀的长期稳定性和可靠性。

  主动通过实时监测和主动干预来减少或消除振动对结构、设备或环境的影响。与被动隔振不同，主动隔振不是简单地吸收或隔离振动，而是通过主动控制策略来调整系统响应，主要是利用电动马达、液压缸、压电执行器或其他类型的执行器产生控制力，以此来吸收和抵消振动。一般来说主动隔振系统能够适应不同的振动环境和振动源，适用面非常广，提供更高的性能和灵活性，因此通常比被隔振系统更昂贵和复杂。

  基于长期探索现代光学重大基础研究及应用基础前沿研究，针对先进激光工程技术及精密仪器使用环境需求，光品汇商城推出了光学平台，主要包括阻尼隔振系统和气浮隔振系统。光品汇商城推出的阻尼隔振光学平台工作面均做哑光处理，能够有效防止防眩光并安装孔阵列做标识，能方便快速定位，每个U形通道清洁舱与上板的两个螺纹孔形成吸尘气流通道，方便地利用吸尘器通过清洁舱对各类污染物进行吸尘清洁；蜂窝芯采用0.3 mm厚镀锌钢板，抗腐蚀强，极大提高了刚性。