防靜電工作臺 · 佰斯特

振幅

振動(dòng)物體偏離平衡位置的最遠距離被稱(chēng)為振幅，振幅在數值上表示最大位移的大小，在光學(xué)平臺系統中，當臺面受到外部力作用時(shí)，它離平衡位置的最大偏移量與多個(gè)因素之間存在復雜的非線(xiàn)性關(guān)系。這些因素包括光學(xué)平臺的結構、施加力量的大小和位置、瞬時(shí)加速度、速度、作用時(shí)間、臺面的剛性以及隔振系統的阻尼比等，如果要準確地定義振幅指標，必須明確上述特定的實(shí)驗條件，否則這些指標就沒(méi)有實(shí)際意義，在阻尼隔振的光學(xué)平臺上，振幅通常處于微米級，而氣浮式隔振平臺的振幅則通常在毫米甚至厘米的范圍內，一些國際廠(chǎng)商如佰斯特并未對其光學(xué)平臺的振幅指標進(jìn)行標示。

固有頻率

光學(xué)平臺的振動(dòng)周期或頻率僅與系統的固有特性有關(guān)，而與初始條件或外部環(huán)境無(wú)關(guān)，這稱(chēng)為光學(xué)平臺的固有頻率或固有周期，通常來(lái)說(shuō)，固有頻率越低，系統的隔振效果越好。當外界的振動(dòng)頻率與物體的固有頻率相吻合時(shí)，通常會(huì )發(fā)生共振現象，這種現象并不總是有益的，甚至可能引發(fā)嚴重后果，比如正常人體的固有頻率大約為7.5Hz，而身體的不同部位則有各自的固有頻率，例如內臟在4至6Hz之間，頭部則在8至12Hz范圍內，因此，次聲波（10-5至20Hz）對人體可能產(chǎn)生顯著(zhù)的影響。固有頻率可以分為水平方向和豎直方向，通常，豎直方向的固有頻率對整體的隔振性能影響更大，而水平方向的固有頻率主要作為參考指標。

振動(dòng)減弱時(shí)間

振動(dòng)減弱時(shí)間也稱(chēng)為衰減周期，它是指從某個(gè)特定時(shí)刻開(kāi)始振動(dòng)，到系統恢復到初始狀態(tài)所需的最短時(shí)間，如果將光學(xué)平臺簡(jiǎn)化為彈簧振子，可以根據彈簧振子的回復力公式進(jìn)行相關(guān)計算。增加彈簧的彈性系數k，對于阻尼隔振光學(xué)平臺，可以更換為硬度更高的阻尼材料；而對于充氣光學(xué)平臺，則可以適當提高空氣壓力?？刂乒鈱W(xué)平臺臺面的質(zhì)量，在保持剛度不變的前提下，臺面越輕，振動(dòng)恢復的時(shí)間就越短，使用效果越好，佰斯特的光學(xué)平臺采用高品質(zhì)的鐵磁不銹鋼，臺面鋼板厚度為4到6毫米，既確保系統的剛性，又使整體重量適中，從而充分展現光學(xué)平臺優(yōu)異的隔振性能。

柔韌性撓度

撓度是指結構構件的中心線(xiàn)或中面因彎曲而產(chǎn)生的垂直位移，對于細長(cháng)或薄型物體，撓度表征了其在承受外力后彎曲變形的程度，對細長(cháng)物體（如梁或柱）而言，撓度表示在變形時(shí)其軸線(xiàn)上各點(diǎn)在法平面內的位移情況，而對于薄板或薄殼，撓度的定義則是指在中面上各個(gè)點(diǎn)沿法線(xiàn)方向的位移量，通俗來(lái)說(shuō)，它表示構件的垂直變形程度。撓度系數與剛性系數、抗拉強度和楊氏模量等都是描述材料特性的常數，在光學(xué)平臺的應用中，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(huì )越小。

最大相對位移

光學(xué)平臺中提到的最大相對位移與精密位移臺的概念并不相同，光學(xué)平臺的最大相對位移主要指在特定測試條件和環(huán)境下，平臺自身的變形情況，例如，在一個(gè)隔絕外界振動(dòng)的環(huán)境中，我們會(huì )在負載和空載的情況下，使用平面度檢測儀來(lái)測量平臺的變形，通常，光學(xué)平臺的尺寸為300mm×300mm，負載會(huì )放置在這一面積的中心，并且負載需符合一定的要求，比如設置為114公斤。光學(xué)平臺的最大相對位移值主要受平臺結構和材料剛性的影響，在相同測試條件下，如果光學(xué)平臺的結構與材料相似，通常最大相對位移的差異不大，佰斯特的光學(xué)平臺采用三層夾心結構，上表面厚度為4至6毫米，材料為鐵磁不銹鋼，在這種情況下，測試得到的最大相對位移在10^-7毫米級別，與國外同類(lèi)產(chǎn)品的指標相當。

重復定位精度

光學(xué)平臺的重復定位精度與精密位移臺的相關(guān)概念有所不同，光學(xué)平臺的重復定位精度是指在無(wú)負載條件下及在特定條件下加負載和卸載后，最終穩定時(shí)的高度差，該指標受到多個(gè)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(shí)的速度和加速度等。對于充氣式光學(xué)平臺來(lái)說(shuō)，另一個(gè)重要的條件是加載前后氣囊內的空氣壓力、溫度和質(zhì)量必須保持恒定，在以上條件均得到滿(mǎn)足的情況下，佰斯特的光學(xué)平臺測試顯示，阻尼式光學(xué)平臺的重復定位精度可達到微米級，而氣浮式光學(xué)平臺的重復定位精度通常在亞毫米級。

表面平整度

光學(xué)平臺的平面度是指在單位面積內，實(shí)際測量表面與理想平面之間的偏差，國際上，光學(xué)平臺的平面度標準通常為±0.1mm/600mm×600mm，而佰斯特的光學(xué)平臺則采用了精密磨削工藝，顯著(zhù)提高了平面度指標，達到0.02至0.05mm/600mm×600mm。嚴格來(lái)說(shuō)，光學(xué)平臺的平面度不會(huì )對其隔振性能產(chǎn)生影響，實(shí)際上，為了提高平面度，往往會(huì )影響光學(xué)平臺的隔振效果，原因如下：我們了解到，為了實(shí)現高平面度，光學(xué)平臺的臺面通常需要多次磨削，然而，這種重復的磨削過(guò)程容易引起材料的形變，為了解決這一問(wèn)題，通常會(huì )選擇將臺面加厚，但根據我們對振動(dòng)恢復時(shí)間的分析，增加臺面的厚度不僅會(huì )增加其質(zhì)量，還可能導致平臺的振動(dòng)恢復時(shí)間成倍（甚至幾倍）延長(cháng)，在許多精密光學(xué)實(shí)驗中，這種延長(cháng)是不可接受的。光學(xué)平臺的磨削精度有限，通常其加工精度在±0.01mm/600mm×600mm左右，折算成平方米約為±0.03mm/m2，然而，這種平面度與大理石平臺的平面度相差很大，大理石平臺的平面度根據不同等級可分為幾個(gè)標準：000級（平面度≤3μm/m2）、00級（平面度≤5μm/m2）、0級（平面度≤10μm/m2），換句話(huà)說(shuō)，光學(xué)平臺中即便是平面度最優(yōu)的產(chǎn)品，其精度也遜色于最低等級的大理石平臺多個(gè)數量級，因此，如果您需要一個(gè)高平面度的工作臺面，建議您選擇大理石平臺。在光學(xué)平臺的使用中，平面度的實(shí)際意義不大，即便假設我們有一個(gè)完全平坦的表面（實(shí)際上這是不可能實(shí)現的），如果這個(gè)表面的尺寸為2000mm×1000mm×200mm，那么在進(jìn)行水平調整時(shí)，水平儀的最小刻度為±30′，假設調整后的水平方向精度為5′，對于長(cháng)度為2000mm的平臺，兩端的高度差可以通過(guò)公式計算：2000×tan（5′）大約為2.9mm，這表明，即使平臺被認為是完全平坦的，經(jīng)過(guò)調整后，平臺兩端在長(cháng)度方向上的高度差仍可能達到3mm，因此，在實(shí)際應用中，平面度的相關(guān)指標并沒(méi)有什么實(shí)質(zhì)性的意義。對于光學(xué)平臺上的光學(xué)元器件來(lái)說(shuō)，平面度造成的高度差一般可以忽略，如果確實(shí)需要考慮高度差，可以使用卓立精密調整的位移臺來(lái)處理，因此，光學(xué)平臺的平面度與其隔振性能并沒(méi)有直接的關(guān)系，平面度只能作為光學(xué)平臺的一個(gè)輔助參考指標。

表面粗糙度

某些廠(chǎng)家在光學(xué)平臺的指標中，關(guān)于表面粗糙度的標稱(chēng)概念常常存在誤解，根據國家標準GB/T3505-2000，評估表面粗糙度時(shí)使用了多種參數，其中最常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra，輪廓算術(shù)平均偏差Ra指的是在取樣長(cháng)度范圍內，測量方向（z方向）上輪廓線(xiàn)各點(diǎn)與基準線(xiàn)之間距離絕對值的算術(shù)平均值。僅僅標注Ra的值而不說(shuō)明取樣長(cháng)度，這樣的標示就失去了其意義，且可能會(huì )誤導消費者，例如，標稱(chēng)表面粗糙度為0.5～0.8μm，但如果取樣長(cháng)度為10mm、1mm和0.1mm，實(shí)際表面粗糙度的差異可能會(huì )達到幾倍之多！根據GB1031的建議：當取樣長(cháng)度為0.25mm時(shí)，精密和超精密加工表面的粗糙度Ra應大于0.02～0.1μm；而當取樣長(cháng)度為0.8mm時(shí)，普通精加工表面的Ra應大于0.1～2μm。根據上述說(shuō)明，當取樣長(cháng)度為0.8mm，且表面粗糙度在0.5到0.8μm范圍內時(shí)，表面加工的精度可視為普通水平，佰斯特的光學(xué)平臺，其表面粗糙度的實(shí)際測量結果均符合GB1031中推薦的標準。此外，表面粗糙度通常被用作評估小型零件表面質(zhì)量的指標，屬于微觀(guān)幾何形狀誤差的范疇，加工表面的粗糙度是多種因素（如機床、刀具、工件系統、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(guò)程非常復雜且時(shí)時(shí)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制造同一批零件，則其各個(gè)表面及不同部位的粗糙度值會(huì )有所不同，此外，類(lèi)似于之前提到的平面度，表面粗糙度與光學(xué)平臺的隔振性能之間并沒(méi)有直接的關(guān)系，因此，佰斯特及其他國外廠(chǎng)家并未在光學(xué)平臺上標注表面粗糙度。

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