光學(xué)平臺最主要的一個(gè)目標是消除平臺上任意兩個(gè)以上部件之間的相對位移。大多數光學(xué)實(shí)驗都對系統穩定性有較高的要求。各種因素造成的振動(dòng)會(huì )導致儀器測量結果的不穩定性和不準確性，所以光學(xué)平臺顯得十分重要。

光學(xué)平臺隔振原理

振動(dòng)的來(lái)源

振動(dòng)來(lái)源主要分為來(lái)自系統之外的振動(dòng)和系統內部的振動(dòng)。地面固有振動(dòng)，工作人員踩踏地板以及開(kāi)、關(guān)門(mén)或墻壁碰撞等通過(guò)地面傳來(lái)的振動(dòng)均屬系統之外的振動(dòng)，這一類(lèi)振動(dòng)需通過(guò)光學(xué)平臺的隔振腿衰減;而來(lái)自系統內部的振動(dòng)包括儀器振動(dòng)、氣流、冷卻水流等，則需依靠光學(xué)平臺的桌面阻尼來(lái)隔絕。

振動(dòng)基本原理

固有頻率：

固有頻率，顧名思義，為系統本身發(fā)生的振動(dòng)的頻率。數值上來(lái)看，固有頻率等于共振頻率?？紤]物塊與彈性懸臂梁組成的系統，固有頻率取決于兩個(gè)因素——物塊質(zhì)量，以及充當彈簧的彈性懸臂梁的彈性系數。質(zhì)量減小或彈性系數減小可增大固有頻率;質(zhì)量增大或懸臂梁彈性系數增大可降低固有頻率。

實(shí)驗室或廠(chǎng)房?jì)瓤赡艽嬖诘恼駝?dòng)源，包括地表的振動(dòng)(固有頻率10-20Hz)，大型建筑的振動(dòng)(1Hz左右)，聲音(20Hz以上)，儀器設備(10Hz以上)。用戶(hù)應當根據自身情況，選擇合適的光學(xué)平臺以對振動(dòng)有效隔絕。

阻尼：

如果沒(méi)有阻尼，系統將在靜止前振動(dòng)很長(cháng)一段時(shí)間——至少幾秒鐘。阻尼可消耗系統的機械能，使衰減更迅速。例如，當音叉頂端浸入水中時(shí)，振動(dòng)幾乎立即減弱。同樣，當手指輕觸共振物塊——懸臂梁系統時(shí)，該阻尼裝置也會(huì )迅速的消耗振動(dòng)能量。

光學(xué)平臺隔振原理

光學(xué)平臺系統包括光學(xué)臺面和隔振腿。光學(xué)平臺可放置儀器并對振動(dòng)進(jìn)行控制。光學(xué)平臺臺面是隔振系統中重要的一部分，其主要作用是提供一個(gè)無(wú)相對形變的剛性平臺，當有振動(dòng)源傳遞到桌面時(shí)，桌面蜂窩結構和阻尼可有效減弱光學(xué)平臺振動(dòng)變形。

光學(xué)平臺隔振腿除了支撐，主要作用是隔離來(lái)自地面的振動(dòng)，隔振性能是其Z重要指標之一。其他性能還包括：各腿高度獨立調節，自動(dòng)水平，載重能力，高度可選，有無(wú)磁性等等。

光學(xué)平臺的結構

光學(xué)平臺是由光學(xué)平板及其支架構成。

光學(xué)平板：

光學(xué)平板按其結構可分為:實(shí)體光學(xué)平板和夾心光學(xué)平板兩種。

實(shí)體光學(xué)平板主要是將實(shí)體材料進(jìn)行機械加工而成的平板(使用材料主要有鋁材、鋼材、大理石等)。其特點(diǎn)是加工簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，重量輕，體積相對輕便，便于在使用過(guò)程中靈活移動(dòng)和擺放，適用在中小型光學(xué)實(shí)驗組合或作為小型精密儀器的使用平臺。同時(shí)可以靈活的配置專(zhuān)門(mén)設計的支架，為儀器的移動(dòng)和適應不同場(chǎng)合的實(shí)驗室提供方便。

夾心光學(xué)平板主要是由帶磁不銹鋼(不銹鐵)及填充材料組成(目前使用Z多的填充材料是蜂窩巢結構材料及型鋼框架結構)。特點(diǎn)是:固有頻率低，吸振性能強。

光學(xué)平臺的結構.jpg

光學(xué)平臺支架：

光學(xué)平臺支架按其隔振形式主要分為:機械式隔振支架與氣墊式隔振支架。

機械式隔振支架主要是利用各種隔振材料(如:減震彈簧、隔振橡膠等)將主動(dòng)或被動(dòng)震源盡量阻隔，使其盡可能少地傳遞到光學(xué)平臺上。特點(diǎn)是造價(jià)相對便宜，使用和維護方便。缺點(diǎn)是只能用于環(huán)境震動(dòng)相對較好的場(chǎng)合。

氣墊式隔振支架是利用氣墊的原理，將光學(xué)平臺架在氣墊上以達到隔振的效果。特點(diǎn)是:隔振效果好。但是造價(jià)較高，使用和維護繁瑣。針對維護繁瑣的情況又出現了自平衡(主動(dòng)隔振)系統。原理是利用各種傳感器提供的平臺平衡狀況，通過(guò)控制系統調節各個(gè)隔振支撐的氣壓來(lái)達到平衡的目的。

光學(xué)平臺重要的兩個(gè)參數是平臺本身的平面度與隔振性能。平面度是主要是由材料、加工精度及加工工藝決定，三者缺一不可。

由于光學(xué)系統對環(huán)境振動(dòng)極為敏感，剛性平臺在3個(gè)轉動(dòng)自由度上的振動(dòng)干擾會(huì )對發(fā)射光束的精確定向產(chǎn)生較為嚴重的破壞作用，直接影響到光束定向輻射的有效性，所以隔振性能也是決定光學(xué)平臺質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標。

優(yōu)質(zhì)的光學(xué)平臺不僅需要高精度的機器設備來(lái)加工，更需要有高精度的檢測手段與檢測儀器來(lái)保證，也只有優(yōu)質(zhì)的光學(xué)平臺才能保證高精度的科學(xué)實(shí)驗、科學(xué)研究的正常進(jìn)行。

參考閱讀：設備振動(dòng)的原因及解決方案