光學平臺相關的名詞解釋---非常實用
發布時間：
2021-06-21
平臺振動的周期或頻率與初始( 或外界) 條件無關，而只與系統的固有特性有關，稱為光學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，甚至會產生嚴重后果，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，如內臟為4 ～ 6Hz，頭部為8 ～ 12Hz 等，正是由于這個原因，次聲波（10-5 ～ 20Hz）對人體有很大的破壞。
固有頻率（Natural Frequency）：
平臺振動的周期或頻率與初始( 或外界) 條件無關，而只與系統的固有特性有關，稱為光學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，甚至會產生嚴重后果，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，如內臟為4 ～ 6Hz，頭部為8 ～ 12Hz 等，正是由于這個原因，次聲波（10-5 ～ 20Hz）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，起到決定性作用，水平方向的固有頻率指標通常用于參考。
振動恢復時間（Damping Settling Time）:
也叫衰減周期，是指：某一點上開始振動到恢復到初始狀態所需要的最短時間。若把光學平臺簡化為彈簧振子，由彈簧振子的回復力表達式：計算可知
● 增大彈簧的彈性系數k。對于阻尼隔振平臺，可以換用材質較硬的阻尼材料；對于充氣平臺，可以適度增加空氣壓力
● 控制光學平臺臺面的質量。在不影響剛度的前提下，臺面質量越輕，振動恢復時間越短，使用效果就越好。卓立的光學平臺，采用優質鐵磁不銹鋼，上臺面鋼板厚度為4～6mm，在確保系統剛性的前提下，整體重量適中，可充分發揮出平臺優秀的隔振性能
平面度（Surface Flatness）：
光學平臺的平面度，通常是指單位面積內，被測實際表面相對其理想平面的變動量。通常國外光學平臺的平面度指標為：±0.1mm/600mm×600mm，中航世紀的光學平臺，通過精密磨削工藝，將平面度指標提高到0.02 ～ 0.05mm/600mm×600mm。
但嚴格意義上來說，光學平臺平面度，對于隔振性能，沒有任何影響，甚至若為了追求高平面度，往往會犧牲掉光學平臺的隔振性能，原因如下：
● 我們知道，光學平臺臺面，若為達到高平面度，通常需要反復磨削，在加工過程中，多次磨削容易使材料產生形變，為了減少形變，通常要加厚臺面，但我們通過振動恢復時間的說明已經知道，臺面加厚質量增加，平臺的振動恢復時間往往成倍（甚至幾倍）增加，在很多精密光學實驗中，這是不可接受的；
● 光學平臺的磨削是有極限的，這個加工的極限一般是在±0.01mm/600mm×600mm左右，換算成平方米大約為：±0.03mm/m2，但這個平面度，同大理石平臺的平面度相差甚遠。大理石平臺根據平面度指標一般分為：000級（平面度≤3μm/m2）、00級（平面度≤5μm/m2）、0級（平面度≤10μm/m2）。換句話說，平面度最好的光學平臺，同最低等級的大理石平臺相比，平面度還差數倍甚至一個數量級，所以若您需要高平面度的臺面，強烈建議您選購大理石平臺；
● 光學平臺的平面度在使用時，實際意義不大。我們以絕對平整的臺面（實際上是不可能的）來看，若長×寬×厚為：2000×1000×200mm，通常調整水平時，水平儀的最小刻度為±30′，若假設實際過程中，水平方向調整精度若為5′，長度方向取2000mm，那么，臺面長度方向兩端的高度差=2000×tan（5′）2.9mm，也就是說，就算絕對平整的臺面，調整水平后，臺面長度方向兩端的高度差很有可能達到3mm，所以實際使用情況中，平面度的指標意義不大；
● 對于平臺上的光學元件來說，平面度引起的高度差，通常可以忽略不計，若確有必要考慮高度差，則完全可以通過卓立精密調整的位移臺來實現。綜上所述，光學平臺的平面度，同光學平臺的隔振性能不相關，只能做為光學平臺的一個輔助指標，供參考。
振幅（Amplitude）：
振動物體離開平衡位置的最大距離叫振動的振幅。
振幅在數值上等于最大位移的大小。對于光學平臺系統，臺面受外力作用時，離開平衡位置的最大距離，同光學平臺系統的結構、受力大小、受力的位置、瞬時加速度、速度、持續時間、臺面的剛性、隔振系統的阻尼比等諸多因素有著非常復雜的非線性函數關系，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。中航世紀及國外廠商的光學平臺并未標稱光學平臺振幅的指標。
表面粗糙度（Surface Roughness）：
有部分廠家，在光學平臺的指標中，標稱表面粗糙度的概念，往往存在一些誤導。國家標準GB/T3505-2000 中規定了評定表面粗糙度的各種參數，其中常用的是輪廓算術平均偏差Ra。輪廓算術平均偏差Ra 是指在取樣長度內，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平均值。
若只標稱Ra 的數值，但并未公布取樣長度，這樣的數值標稱變得毫無意義，而且有誤導消費者的可能。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倍！根據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。卓立的光學平臺，表面粗糙度實測指標均符合GB1031 中推薦標準。
另外，表面粗糙度通常是評定（小型）零件表面質量的指標，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、加工方法、切削用量、冷卻潤滑液) 共同作用的結果。這些因素的作用過程相當復雜，而且是不斷變化的。
所以用不同加工方法或在同樣加工方法、同樣加工條件下加工出來的同一批零件，不同表面不同部位其粗糙度值也不完全相同。而且同上面介紹的平面度概念一樣，它同光學平臺的隔振效果沒有關系，中航世紀及國外廠商的光學平臺并未標稱表面粗糙度的指標。
撓度（Flexibility)：
撓度是指結構構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，撓度就是構件的豎向變形。
撓度系數同剛性系數、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，對于光學平臺而言，其它因素相同只有厚度不同的情況下，鋼板越厚，撓度越小。
最大相對位移（Maximum Relative Motion Value）：
光學平臺中提到的最大相對位移有別于精密位移臺中的相關概念，通常光學平臺的最大相對位移指標，是指在特定的測試條件和環境中，臺面本身的變形量。比如在一個隔離了外界振動的環境中，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）。
光學平臺的最大相對位移值，主要同平臺的結構和材料剛性相關，在同樣測試條件，且光學平臺的結構和材料相近的情況下，最大相對位移的值相差不大。中航世紀的光學平臺臺面，采用三層夾心結構，上臺面厚度4 ～ 6mm，采用鐵磁不銹鋼材質，此時測試的最大相對位移，在10-7mm 量級，同國外同類產品指標相近。
重復定位精度（Repeatability）：
光學平臺中的重復定位精度同精密位移臺中概念不同，光學平臺的重復定位精度，是指在空載和在一定條件下加上負載并去除負載，光學平臺最終穩定后的高度差。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、溫度和質量不發生變化。武漢中航世紀隔振設備有限公司的光學平臺，在上述各種條件符合特定要求時，測試出阻尼式平臺的重復定位精度，為微米量級，而氣浮式平臺的重復定位精度一般為亞毫米量級。
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