光學(xué)平臺最主要的一個目標(biāo)是消除平臺上任意兩個以上部件之間的相對位移。大多數(shù)光學(xué)實驗都對系統(tǒng)穩(wěn)定性有較高的要求。各種因素造成的振動會導(dǎo)致儀器測量結(jié)果的不穩(wěn)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

振動的來源

振動來源主要分為來自系統(tǒng)之外的振動和系統(tǒng)內(nèi)部的振動。地面固有振動，工作人員踩踏地板以及開、關(guān)門或墻壁碰撞等通過地面?zhèn)鱽淼恼駝泳鶎傧到y(tǒng)之外的振動，這一類振動需通過光學(xué)平臺的隔振腿衰減;而來自系統(tǒng)內(nèi)部的振動包括儀器振動、氣流、冷卻水流等，則需依靠光學(xué)平臺的桌面阻尼來隔絕。

振動基本原理

固有頻率：

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

實驗室或廠房內(nèi)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(shè)備(10Hz以上)。用戶應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身情況，選擇合適的光學(xué)平臺以對振動有效隔絕。

阻尼：

如果沒有阻尼，系統(tǒng)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(tǒng)的機械能，使衰減更迅速。例如，當(dāng)音叉頂端浸入水中時，振動幾乎立即減弱。同樣，當(dāng)手指輕觸共振物塊——懸臂梁系統(tǒng)時，該阻尼裝置也會迅速的消耗振動能量。

光學(xué)平臺隔振原理

光學(xué)平臺系統(tǒng)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進行控制。光學(xué)平臺臺面是隔振系統(tǒng)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(dāng)有振動源傳遞到桌面時，桌面蜂窩結(jié)構(gòu)和阻尼可有效減弱光學(xué)平臺振動變形。

光學(xué)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(biāo)之一。其他性能還包括：各腿高度獨立調(diào)節(jié)，自動水平，載重能力，高度可選，有無磁性等等。

光學(xué)平臺的結(jié)構(gòu)

光學(xué)平臺是由光學(xué)平板及其支架構(gòu)成。

光學(xué)平板：

光學(xué)平板按其結(jié)構(gòu)可分為:實體光學(xué)平板和夾心光學(xué)平板兩種。

實體光學(xué)平板主要是將實體材料進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(xué)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(shè)計的支架，為儀器的移動和適應(yīng)不同場合的實驗室提供方便。

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(jié)構(gòu)材料及型鋼框架結(jié)構(gòu))。特點是:固有頻率低，吸振性能強。

光學(xué)平臺的結(jié)構(gòu).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)將主動或被動震源盡量阻隔，使其盡可能少地傳遞到光學(xué)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(huán)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(xué)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(xiàn)了自平衡(主動隔振)系統(tǒng)。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(tǒng)調(diào)節(jié)各個隔振支撐的氣壓來達到平衡的目的。

光學(xué)平臺重要的兩個參數(shù)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(tǒng)對環(huán)境振動極為敏感，剛性平臺在3個轉(zhuǎn)動自由度上的振動干擾會對發(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)量好壞的一個重要指標(biāo)。

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

參考閱讀：設(shè)備振動的原因及解決方案