光學平臺原理及其結構
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發布時(shi)間：2022-03-17 10:39:34
光學平臺主要的一個目標是消除平臺上任意兩個以上部件之間的相對位移。大多數光學實驗都對系統穩定性有較高的要求。各種因素造成的振動會導致儀器測量結果的不穩定性和不準確性，所以光學平臺顯得十分重要。
振動來源主要分為來自系統之外的振動和系統內部的振動。地面固有振動，工作人員踩踏地板以及開、關門或墻壁碰撞等通過地面傳來的振動均屬系統之外的振動，這一類振動需通過光學平臺的隔振腿衰減;而來自系統內部的振動包括儀器振動、氣流、冷卻水流等，則需依靠光學平臺的桌面阻尼來隔絕。
固有頻率，顧名思義，為系統本身發生的振動的頻率。數值上來看，固有頻率等于共振頻率。考慮物塊與彈性懸臂梁組成的系統，固有頻率取決于兩個因素——物塊質量，以及充當彈簧的彈性懸臂梁的彈性系數。質量減小或彈性系數減小可增大固有頻率;質量增大或懸臂梁彈性系數增大可降低固有頻率。
實驗室或廠房內可能存在的振動源，包括地表的振動(固有頻率10-20Hz)，大型建筑的振動(1Hz左右)，聲音(20Hz以上)，儀器設備(10Hz以上)。用戶應當根據自身情況，選擇合適的光學平臺以對振動有效隔絕。
如果沒有阻尼，系統將在靜止前振動很長一段時間——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，振動幾乎立即減弱。同樣，當手指輕觸共振物塊——懸臂梁系統時，該阻尼裝置也會迅速的消耗振動能量。
總結：光學平臺系統包括光學臺面和隔振腿。光學平臺可放置儀器并對振動進行控制。光學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無相對形變的剛性平臺，當有振動源傳遞到桌面時，桌面蜂窩結構和阻尼可有效減弱光學平臺振動變形。
光學平臺隔振腿除了支撐，主要作用是隔離來自地面的振動，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，自動水平，載重能力，高度可選，有無磁性等等。
光學平臺的結構：光學平臺是由光學平板及其支架構成。
光學平板按其結構可分為:實體光學平板和夾心光學平板兩種。
實體光學平板主要是將實體材料進行機械加工而成的平板,如圖（1）所示使用材料是大理石。
其特點是加工簡便，價格低廉，重量輕，體積相對輕便，便于在使用過程中靈活移動和擺放，適用在中小型光學實驗組合或作為小型精密儀器的使用平臺。同時可以靈活的配置專門設計的支架，為儀器的移動和適應不同場合的實驗室提供方便。
夾心光學平板主要是由帶磁不銹鋼(不銹鐵)及填充材料組成(目前使用較多的填充材料是蜂窩巢結構材料及型鋼框架結構)。如圖（2）所示：
光學平臺支架按其隔振形式主要分為:機械式隔振支架(圖3)與氣浮式隔振支架（圖4）。
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)將主動或被動震源盡量阻隔，使其盡可能少地傳遞到光學平臺上。特點是造價相對便宜，使用和維護方便。缺點是只能用于環境震動相對較好的場合。
氣墊式隔振支架是利用氣墊的原理，將光學平臺架在氣墊上以達到隔振的效果。特點是:隔振效果好。但是造價較高，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，通過控制系統調節各個隔振支撐的氣壓來達到平衡的目的。
光學平臺的重要的兩個參數是平臺本身的平面度與隔振性能。平面度主要是由材料、加工精度及加工工藝決定，三者缺一不可。
由于光學系統對環境振動極為敏感，剛性平臺在3個轉動自由度上的振動干擾會對發射光束的精確定向產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平臺質量好壞的一個重要指標。
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