大多數(shù)光學(xué)實(shí)驗(yàn)或工業(yè)生產(chǎn)都對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有較高的要求。各種因素造成的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致儀器測(cè)量結(jié)果的不穩(wěn)定性和不準(zhǔn)確性，嚴(yán)重干擾生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。

振動(dòng)來源主要分為來自系統(tǒng)之外的振動(dòng)和系統(tǒng)內(nèi)部的振動(dòng)。地面固有振動(dòng)，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?dòng)均屬系統(tǒng)之外的振動(dòng)，這一類振動(dòng)需通過光學(xué)平臺(tái)的隔振腿衰減；而來自系統(tǒng)內(nèi)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(tái)的桌面阻尼來隔絕。

振動(dòng)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(dòng)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(gè)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。

（左）質(zhì)量減小可增大固有頻率

（右）質(zhì)量增大可降低固有頻率

（左）彈簧彈性系數(shù)減小可增大固有頻率。

（右）彈簧彈性系數(shù)增大（“更柔軟”）可降低固有頻率。

實(shí)驗(yàn)室或廠房?jī)?nèi)可能存在的振動(dòng)源，包括地表的振動(dòng)（固有頻率 10-5-20 Hz），大型建筑的振動(dòng)（1 Hz左右），聲音（20 Hz以上），儀器設(shè)備（10 Hz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(tái)以對(duì)振動(dòng)有效隔絕。

阻尼

如果沒有阻尼，系統(tǒng)將在靜止前振動(dòng)很長(zhǎng)一段時(shí)間——至少幾秒鐘。阻尼可消耗系統(tǒng)的機(jī)械能，使衰減更迅速。例如，當(dāng)音叉頂端浸入水中時(shí)，振動(dòng)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(shí)，該阻尼裝置也會(huì)迅速的消耗振動(dòng)能量。 

理想簡(jiǎn)諧振動(dòng)

一個(gè)與理想線性彈簧連接的固定物塊M可產(chǎn)生簡(jiǎn)諧振動(dòng)，如下圖所示。

彈簧長(zhǎng)度變化Δx與應(yīng)力F的關(guān)系可表示為Δx = CF，其中C是彈簧順應(yīng)性系數(shù)（Compliance），與彈簧彈性系數(shù)k成反比：k=1/C。 

在彈簧——物塊系統(tǒng)中，當(dāng)彈簧末端發(fā)生頻率為，最大振幅為|u|的正弦運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊M將產(chǎn)生最大振幅為|x|，頻率同樣為ω的正弦運(yùn)動(dòng)。物塊運(yùn)動(dòng)|x|的振幅與彈簧末端運(yùn)動(dòng)|u|的振幅的穩(wěn)態(tài)比即振動(dòng)傳遞率T（Transmissibility），而系統(tǒng)的共振頻率或固有頻率ω0可表示為

 
固有頻率隨物塊質(zhì)量M或彈簧順應(yīng)性C的增加（更柔軟）而降低。振動(dòng)傳遞率曲線表征于下圖

該系統(tǒng)三個(gè)突出的特征為：

1）振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，傳遞率T=1，因此物塊的運(yùn)動(dòng)幅度與彈簧另一端相同。

2）接近固有頻率時(shí)，彈簧末端的運(yùn)動(dòng)幅度增強(qiáng)，物塊|x|的運(yùn)動(dòng)振幅大于彈簧末端的運(yùn)動(dòng)|u|振幅。對(duì)于一個(gè)無阻尼系統(tǒng)（ζ=0），物塊的運(yùn)動(dòng)振幅此時(shí)在理論上會(huì)變得無限大。

3）遠(yuǎn)高于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，物塊位移|x|與1/ω2成比例地減少。在這種情況下，系統(tǒng)產(chǎn)生的位移不能傳遞至物體，也就是說彈簧充當(dāng)了隔離器。

光學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)

光學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)包括光學(xué)臺(tái)面和隔振腿。光學(xué)平臺(tái)可放置儀器并對(duì)振動(dòng)進(jìn)行控制。光學(xué)平臺(tái)臺(tái)面是隔振系統(tǒng)中重要的一部分，其主要作用是提供一個(gè)無相對(duì)形變的剛性平臺(tái)，當(dāng)有振動(dòng)源傳遞到桌面時(shí)，桌面蜂窩結(jié)構(gòu)和阻尼可有效減弱光學(xué)平臺(tái)振動(dòng)變形。

隔振腿除了支撐，主要作用是隔離來自地面的振動(dòng)，隔振性能是其最重要指標(biāo)之一。其他性能還包括：各腿高度獨(dú)立調(diào)節(jié)，自動(dòng)水平，載重能力，高度可選，有無磁性等等。

Newport在振動(dòng)控制和振動(dòng)隔離的生產(chǎn)設(shè)計(jì)方面，擁有超過40年的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)成為振動(dòng)控制產(chǎn)品和方案的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我們提供廣泛的寬帶及窄帶調(diào)諧阻尼，不同的尺寸和厚度的光學(xué)平臺(tái)，可滿足任何性能、預(yù)算的需求。其中SmartTable系列桌面的專利——IQ主動(dòng)阻尼技術(shù)獨(dú)一無二，能最大限度隔離系統(tǒng)內(nèi)部的振動(dòng)。

主動(dòng)隔振平臺(tái)

本次慕尼黑上海光電展期間，我們推出了最新的主動(dòng)隔振平臺(tái)GuardianTM系列。結(jié)合簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)，先進(jìn)的隔振技術(shù)，為超高分辨率顯微鏡和計(jì)量學(xué)提供了低頻區(qū)域（0.5-50 Hz）無與倫比的隔振性能,吸引了眾多參觀者的關(guān)注。

GuardianTM工作站包括2個(gè)主動(dòng)隔振模塊，每一個(gè)包含3個(gè)傳感器和3個(gè)衰減器，在六個(gè)自由度進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。它不僅解決了被動(dòng)隔振系統(tǒng)在固有頻率處的共振響應(yīng)問題（上圖藍(lán)色曲線），還提供高達(dá)34 dB（98%）額外的隔離（上圖粉紅色曲線）。隔離效率從1 Hz處的10.5 dB（70%），2 Hz處的20 dB（90%），到5 Hz處已達(dá)到30.5 dB（97%），不但大大優(yōu)于以彈簧為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，而且優(yōu)于最好的氣浮隔振平臺(tái)。