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光学平台所涉及到的专业名词解释

2022-01-11 20:33:01 访问数：0

固有频率（Natural Frequency）：
平台振动的周期或频率与初始( 或外界) 条件无关，而只与系统的固有特性有关，称为光学平台的固有频率或者固有周期。通常来说，固有频率越低，系统的隔振性能就越强。
外界振动同物体的固有频率相同时，通常会引起共振，往往不是好事，甚至会产生严重后果，比如：正常人体的固有频率为7.5Hz 左右，其中各部分又有自己的固有频率，如内脏为4 ～ 6Hz，头部为8 ～ 12Hz 等，正是由于这个原因，次声波（10-5 ～ 20Hz）对人体有很大的破坏。
固有频率还分为水平方向和竖直方向，但通常来说竖直方向的固有频率对整体隔振性能的影响，起到决定性作用，水平方向的固有频率指标通常用于参考。

振动恢复时间（Damping Settling Time）:
也叫衰减周期，是指：某一点上开始振动到恢复到初始状态所需要的最短时间。若把光学平台简化为弹簧振子，由弹簧振子的回复力表达式：
计算可知，弹簧振子的周期公式为：
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从上式分析可知：若要缩短光学平台的振动恢复时间，通常有两个办法：
● 增大弹簧的弹性系数k。对于阻尼隔振平台，可以换用材质较硬的阻尼材料；对于充气平台，可以适度增加空气压力
● 控制光学平台台面的质量。在不影响刚度的前提下，台面质量越轻，振动恢复时间越短，使用效果就越好。

平面度（Surface Flatness）：
光学平台的平面度，通常是指单位面积内，被测实际表面相对其理想平面的变动量。通常国外光学平台的平面度指标为：±0.1mm/600mm×600mm，我公司的光学平台，通过精密磨削工艺，将平面度指标提高到0.02 ～ 0.05mm/600mm×600mm。
但严格意义上来说，光学平台平面度，对于隔振性能，没有任何影响，甚至若为了追求高平面度，往往会牺牲掉光学平台的隔振性能，原因如下：
● 我们知道，光学平台台面，若为达到高平面度，通常需要反复磨削，在加工过程中，多次磨削容易使材料产生形变，为了减少形变，通常要加厚台面，但我们通过振动恢复时间的说明已经知道，台面加厚质量增加，平台的振动恢复时间往往成倍（甚至几倍）增加，在很多精密光学实验中，这是不可接受的；
● 光学平台的磨削是有极限的，这个加工的极限一般是在±0.01mm/600mm×600mm左右，换算成平方米大约为：±0.03mm/m2，但这个平面度，同大理石平台的平面度相差甚远。大理石平台根据平面度指标一般分为：000级（平面度≤3μm/m2）、00级（平面度≤5μm/m2）、0级（平面度≤10μm/m2）。换句话说，平面度最好的光学平台，同最低等级的大理石平台相比，平面度还差数倍甚至一个数量级，所以若您需要高平面度的台面，强烈建议您选购大理石平台；
● 光学平台的平面度在使用时，实际意义不大。我们以绝对平整的台面（实际上是不可能的）来看，若长×宽×厚为：2000×1000×200mm，通常调整水平时，水平仪的最小刻度为±30′，若假设实际过程中，水平方向调整精度若为5′，长度方向取2000mm，那么，台面长度方向两端的高度差=2000×tan（5′）2.9mm，也就是说，就算绝对平整的台面，调整水平后，台面长度方向两端的高度差很有可能达到3mm，所以实际使用情况中，平面度的指标意义不大；
● 对于平台上的光学元件来说，平面度引起的高度差，通常可以忽略不计，若确有必要考虑高度差，则完全可以通过精密调整的位移台来实现。综上所述，光学平台的平面度，同光学平台的隔振性能不相关，只能做为光学平台的一个辅助指标，供参考。

振幅（Amplitude）：
振动物体离开平衡位置的最大距离叫振动的振幅。
振幅在数值上等于最大位移的大小。对于光学平台系统，台面受外力作用时，离开平衡位置的最大距离，同光学平台系统的结构、受力大小、受力的位置、瞬时加速度、速度、持续时间、台面的刚性、隔振系统的阻尼比等诸多因素有着非常复杂的非线性函数关系，如果标称振幅的具体指标，需要注明上述特定的实验条件，否则振幅的指标，变得没有意义。对于阻尼隔振的光学平台，振幅通常在微米量级，而气浮式隔振平台，振幅通常为毫米量级甚至是厘米量级。

表面粗糙度（Surface Roughness）：
有部分厂家，在光学平台的指标中，标称表面粗糙度的概念，往往存在一些误导。国家标准GB/T3505-2000 中规定了评定表面粗糙度的各种参数，其中常用的是轮廓算术平均偏差Ra。轮廓算术平均偏差Ra 是指在取样长度内，沿测量方向(z 方向) 的轮廓线上的点与基准线之间距离绝对值的算术平均值。
若只标称Ra 的数值，但并未公布取样长度，这样的数值标称变得毫无意义，而且有误导消费者的可能。比如说，标称表面粗糙度为：0.5 ～ 0.8μm，但若取样长度分别为10mm、1mm 和0.1mm，实际上表面粗糙度的差别可达百倍！根据GB1031 的推荐值：取样长度若取0.25mm 时，精密及超精密加工表面的表面粗糙度Ra ＞ 0.02 ～ 0.1μm ；当取样长度取0.8mm 时，普通精加工表面Ra ＞ 0.1 ～ 2μm。
另外，表面粗糙度通常是评定（小型）零件表面质量的指标，属于微观几何形状误差。加工表面的粗糙度是加工过程中多种因素( 机床刀具工件系统、加工方法、切削用量、冷却润滑液) 共同作用的结果。这些因素的作用过程相当复杂，而且是不断变化的。
所以用不同加工方法或在同样加工方法、同样加工条件下加工出来的同一批零件，不同表面不同部位其粗糙度值也不完全相同。而且同上面介绍的平面度概念一样，它同光学平台的隔振效果没有关系，目前国外厂商的光学平台并未标称表面粗糙度的指标。

挠度（Flexibility)：
挠度是指结构构件的轴线或中面由于弯曲引起垂直于轴线或中面方向的线位移。对于细长物体或薄物体，挠度是在受力后弯曲变形程度的度量。细长物体（如梁或柱）的挠度是指在变形时其轴线上各点在该点处轴线法平面内的位移量。薄板或薄壳的挠度是
指中面上各点在该点处中面法线上的位移量。通俗地讲，挠度就是构件的竖向变形。
挠度系数同刚性系数、抗拉强度、杨氏弹性模量等类似，是标称材料特性的一个常数，对于光学平台而言，其它因素相同只有厚度不同的情况下，钢板越厚，挠度越小。

最大相对位移（Maximum Relative Motion Value）：
光学平台中提到的最大相对位移有别于精密位移台中的相关概念，通常光学平台的最大相对位移指标，是指在特定的测试条件和环境中，台面本身的变形量。比如在一个隔离了外界振动的环境中，放置负载和空载情况下，通过平面度检测仪测量台面的变形。台面的尺寸，通常取300mm×300mm，负载安置在此面积的中心位置，负载也有一定的要求（比如取114 公斤）。
光学平台的最大相对位移值，主要同平台的结构和材料刚性相关，在同样测试条件，且光学平台的结构和材料相近的情况下，最大相对位移的值相差不大。

重复定位精度（Repeatability）：
光学平台中的重复定位精度同精密位移台中概念不同，光学平台的重复定位精度，是指在空载和在一定条件下加上负载并去除负载，光学平台最终稳定后的高度差。这个指标同负载的大小、加载的位置、加载时的速度、加速度、卸载时的速度、加速度等等指标有很大的关系，对于充气式平台，还有一个重要前提，就是加载前后，气囊中空气的压力、温度和质量不发生变化。

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