防靜電工作臺(tái) · 佰斯特

振幅

振動(dòng)物體偏離平衡位置的最遠(yuǎn)距離被稱為振幅，振幅在數(shù)值上表示最大位移的大小，在光學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)中，當(dāng)臺(tái)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(fù)雜的非線性關(guān)系。這些因素包括光學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、施加力量的大小和位置、瞬時(shí)加速度、速度、作用時(shí)間、臺(tái)面的剛性以及隔振系統(tǒng)的阻尼比等，如果要準(zhǔn)確地定義振幅指標(biāo)，必須明確上述特定的實(shí)驗(yàn)條件，否則這些指標(biāo)就沒有實(shí)際意義，在阻尼隔振的光學(xué)平臺(tái)上，振幅通常處于微米級(jí)，而氣浮式隔振平臺(tái)的振幅則通常在毫米甚至厘米的范圍內(nèi)，一些國際廠商如佰斯特并未對(duì)其光學(xué)平臺(tái)的振幅指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)示。

固有頻率

光學(xué)平臺(tái)的振動(dòng)周期或頻率僅與系統(tǒng)的固有特性有關(guān)，而與初始條件或外部環(huán)境無關(guān)，這稱為光學(xué)平臺(tái)的固有頻率或固有周期，通常來說，固有頻率越低，系統(tǒng)的隔振效果越好。當(dāng)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(xiàn)象，這種現(xiàn)象并不總是有益的，甚至可能引發(fā)嚴(yán)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(nèi)臟在4至6Hz之間，頭部則在8至12Hz范圍內(nèi)，因此，次聲波（10-5至20Hz）對(duì)人體可能產(chǎn)生顯著的影響。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(duì)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(biāo)。

振動(dòng)減弱時(shí)間

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

柔韌性撓度

撓度是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的中心線或中面因彎曲而產(chǎn)生的垂直位移，對(duì)于細(xì)長或薄型物體，撓度表征了其在承受外力后彎曲變形的程度，對(duì)細(xì)長物體（如梁或柱）而言，撓度表示在變形時(shí)其軸線上各點(diǎn)在法平面內(nèi)的位移情況，而對(duì)于薄板或薄殼，撓度的定義則是指在中面上各個(gè)點(diǎn)沿法線方向的位移量，通俗來說，它表示構(gòu)件的垂直變形程度。撓度系數(shù)與剛性系數(shù)、抗拉強(qiáng)度和楊氏模量等都是描述材料特性的常數(shù)，在光學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用中，當(dāng)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(duì)位移

光學(xué)平臺(tái)中提到的最大相對(duì)位移與精密位移臺(tái)的概念并不相同，光學(xué)平臺(tái)的最大相對(duì)位移主要指在特定測(cè)試條件和環(huán)境下，平臺(tái)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(fù)載和空載的情況下，使用平面度檢測(cè)儀來測(cè)量平臺(tái)的變形，通常，光學(xué)平臺(tái)的尺寸為300mm×300mm，負(fù)載會(huì)放置在這一面積的中心，并且負(fù)載需符合一定的要求，比如設(shè)置為114公斤。光學(xué)平臺(tái)的最大相對(duì)位移值主要受平臺(tái)結(jié)構(gòu)和材料剛性的影響，在相同測(cè)試條件下，如果光學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)與材料相似，通常最大相對(duì)位移的差異不大，佰斯特的光學(xué)平臺(tái)采用三層夾心結(jié)構(gòu)，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(cè)試得到的最大相對(duì)位移在10^-7毫米級(jí)別，與國外同類產(chǎn)品的指標(biāo)相當(dāng)。

重復(fù)定位精度

光學(xué)平臺(tái)的重復(fù)定位精度與精密位移臺(tái)的相關(guān)概念有所不同，光學(xué)平臺(tái)的重復(fù)定位精度是指在無負(fù)載條件下及在特定條件下加負(fù)載和卸載后，最終穩(wěn)定時(shí)的高度差，該指標(biāo)受到多個(gè)因素的影響，包括負(fù)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(duì)于充氣式光學(xué)平臺(tái)來說，另一個(gè)重要的條件是加載前后氣囊內(nèi)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足的情況下，佰斯特的光學(xué)平臺(tái)測(cè)試顯示，阻尼式光學(xué)平臺(tái)的重復(fù)定位精度可達(dá)到微米級(jí)，而氣浮式光學(xué)平臺(tái)的重復(fù)定位精度通常在亞毫米級(jí)。

表面平整度

光學(xué)平臺(tái)的平面度是指在單位面積內(nèi)，實(shí)際測(cè)量表面與理想平面之間的偏差，國際上，光學(xué)平臺(tái)的平面度標(biāo)準(zhǔn)通常為±0.1mm/600mm×600mm，而佰斯特的光學(xué)平臺(tái)則采用了精密磨削工藝，顯著提高了平面度指標(biāo)，達(dá)到0.02至0.05mm/600mm×600mm。嚴(yán)格來說，光學(xué)平臺(tái)的平面度不會(huì)對(duì)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(tái)的隔振效果，原因如下：我們了解到，為了實(shí)現(xiàn)高平面度，光學(xué)平臺(tái)的臺(tái)面通常需要多次磨削，然而，這種重復(fù)的磨削過程容易引起材料的形變，為了解決這一問題，通常會(huì)選擇將臺(tái)面加厚，但根據(jù)我們對(duì)振動(dòng)恢復(fù)時(shí)間的分析，增加臺(tái)面的厚度不僅會(huì)增加其質(zhì)量，還可能導(dǎo)致平臺(tái)的振動(dòng)恢復(fù)時(shí)間成倍（甚至幾倍）延長，在許多精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，這種延長是不可接受的。光學(xué)平臺(tái)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(tái)的平面度相差很大，大理石平臺(tái)的平面度根據(jù)不同等級(jí)可分為幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：000級(jí)（平面度≤3μm/m2）、00級(jí)（平面度≤5μm/m2）、0級(jí)（平面度≤10μm/m2），換句話說，光學(xué)平臺(tái)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(jí)的大理石平臺(tái)多個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，如果您需要一個(gè)高平面度的工作臺(tái)面，建議您選擇大理石平臺(tái)。在光學(xué)平臺(tái)的使用中，平面度的實(shí)際意義不大，即便假設(shè)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(xiàn)的），如果這個(gè)表面的尺寸為2000mm×1000mm×200mm，那么在進(jìn)行水平調(diào)整時(shí)，水平儀的最小刻度為±30′，假設(shè)調(diào)整后的水平方向精度為5′，對(duì)于長度為2000mm的平臺(tái)，兩端的高度差可以通過公式計(jì)算：2000×tan（5′）大約為2.9mm，這表明，即使平臺(tái)被認(rèn)為是完全平坦的，經(jīng)過調(diào)整后，平臺(tái)兩端在長度方向上的高度差仍可能達(dá)到3mm，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，平面度的相關(guān)指標(biāo)并沒有什么實(shí)質(zhì)性的意義。對(duì)于光學(xué)平臺(tái)上的光學(xué)元器件來說，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(diào)整的位移臺(tái)來處理，因此，光學(xué)平臺(tái)的平面度與其隔振性能并沒有直接的關(guān)系，平面度只能作為光學(xué)平臺(tái)的一個(gè)輔助參考指標(biāo)。

表面粗糙度

某些廠家在光學(xué)平臺(tái)的指標(biāo)中，關(guān)于表面粗糙度的標(biāo)稱概念常常存在誤解，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3505-2000，評(píng)估表面粗糙度時(shí)使用了多種參數(shù)，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指的是在取樣長度范圍內(nèi)，測(cè)量方向（z方向）上輪廓線各點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間距離絕對(duì)值的算術(shù)平均值。僅僅標(biāo)注Ra的值而不說明取樣長度，這樣的標(biāo)示就失去了其意義，且可能會(huì)誤導(dǎo)消費(fèi)者，例如，標(biāo)稱表面粗糙度為0.5～0.8μm，但如果取樣長度為10mm、1mm和0.1mm，實(shí)際表面粗糙度的差異可能會(huì)達(dá)到幾倍之多！根據(jù)GB1031的建議：當(dāng)取樣長度為0.25mm時(shí)，精密和超精密加工表面的粗糙度Ra應(yīng)大于0.02～0.1μm；而當(dāng)取樣長度為0.8mm時(shí)，普通精加工表面的Ra應(yīng)大于0.1～2μm。根據(jù)上述說明，當(dāng)取樣長度為0.8mm，且表面粗糙度在0.5到0.8μm范圍內(nèi)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(tái)，其表面粗糙度的實(shí)際測(cè)量結(jié)果均符合GB1031中推薦的標(biāo)準(zhǔn)。此外，表面粗糙度通常被用作評(píng)估小型零件表面質(zhì)量的指標(biāo)，屬于微觀幾何形狀誤差的范疇，加工表面的粗糙度是多種因素（如機(jī)床、刀具、工件系統(tǒng)、加工方法、切削參數(shù)以及冷卻潤滑液）的綜合結(jié)果，這些因素之間的相互作用過程非常復(fù)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，類似于之前提到的平面度，表面粗糙度與光學(xué)平臺(tái)的隔振性能之間并沒有直接的關(guān)系，因此，佰斯特及其他國外廠家并未在光學(xué)平臺(tái)上標(biāo)注表面粗糙度。

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