[发明专利]精密隔振系统

说明书

技术领域

本发明涉及可控抗振精密测量领域，特别是涉及一种使用微作动元件及磁性可控流体的精密隔振系统。用于精密仪器的支撑部件及校准，起固定、支撑动力总成，同时减少环境振动向仪器的传递，降低环境干扰对仪器的噪声，提高仪器适应复杂工作环境的能力。 

背景技术

目前，常用精密隔振主要有橡胶、空气弹簧。橡胶由于动特性随频率变化很少，其降噪、减振能力有限，不能满足现代精密测试需求。空气弹簧解决低频特性有效，但刚度低引起可靠性降低等问题。美国专利US-5398917采用磁流变体，通过控制阻尼调节系统刚度，对低频特性较有利。磁流变体阻尼器的隔振方法主要用于大型设备减振，还没有用于精密设备上，如光刻机、干涉仪的精度隔振方法。 

上述方法还不能对低频微振动(频率低于10Hz，振幅小于微米量级)进行有效隔离。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，而提出基于微作动元件控制的双层(空气弹簧与磁流变体)隔振系统，可满足精密仪器对低频隔振降噪的要求，大大提高精密仪器的抗振能力。 

本发明的上述目的由如下技术方案实现： 

本精密隔振系统包括第一层隔振器、第二层隔振器和微位移检测装置；所述第一层隔振器由第一空气弹簧与磁流变体隔振装置相并连构成，第二层隔振器由第二空气弹簧与微作动元件相并连构成；所述第二层隔振器安装在第一层隔振器之上，两者相串连为一体；所述微位移检测装置与第一层隔振器的磁流变体隔振装置相连接，微作动元件与测振传感器相连；精密仪器放置在第二层隔振器上面，精密仪器通过测振光路与微位移检测装置相连接。 

与现有技术相比，本发明具有如下特点： 

1、本精密隔振系统的第一层，空气弹簧与磁流变体隔振装置并连，通过外加电压控制磁场，系统的刚度就连续可调，固有频率和振动幅值降低了。隔振频率小于2Hz，振动振幅达0.01微米量级。 

2、精密隔振系统的第二层，空气弹簧与微作动元件相并连，通过外加电压控制微作动元件伸缩量，将隔振频率降低到小于2Hz，振动振幅小于纳米量级。 

3、将微位移检测装置作为反馈系统，实时调节磁流变体阻尼器的阻尼力大小，将振动的机械能转化成热能散发掉，进一步提高其隔振效果，确保精密仪器测试需求。 

4、本精密隔振系统采用一种新型复合结构，极大简化了系统结构。 

5、将空气弹簧、磁流变体阻尼器、微作动元件、微位移检测装置的优点结合在一起，有利于精密隔振器的设计与制作。本发明结构简单，重量轻，隔振精度高。 

附图说明

图1精密隔振系统的结构示意图 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对发明作详细描述。 

参见图1，精密隔振系统包括第一层隔振器1、第二层隔振器2和微位移检测装置3。其中第一层隔振器1包括第一空气弹簧101、磁流变阻尼器 (内装磁流变液)102、用于产生磁场的线圈103；第一空气弹簧101与磁流变阻尼器102并连在上下两块金属板105与104之间。第二层隔振器2包括第二空气弹簧201和微作动元件202；第二空气弹簧201、微作动元件202并连在上面的另一块金属板203与下面的金属板105之间。微作动元件202与测振传感器204相连。第一层隔振器1与第二层隔振器2上下串连，通过中间的金属板105实现连接。微位移检测装置3包括校准装置301、信号处理与控制装置302。微位移检测装置的信号处理与控制装置302与磁流变阻尼器的线圈103相连。精密仪器303放置在第二层隔振器2上面，精密仪器303通过测振光路与微位移检测装置3相连接。 

从图1可以看出，在零电流状态用下，第一和第二空气弹簧101和102是单独工作，隔振效果不理想。在外加电流状态下，第一层隔振器1中的线圈103激发磁通使磁流变体阻尼器102产生很大的阻尼力，将振动干扰大大减少。外加电压控制微作动元件202(如压电陶瓷：简称PZT)的伸缩，微作动元件202与测振传感器204相连，根据外界振动信号调节第二层隔振器2的刚度，将第一层隔振器1剩余的微振动隔离掉。这样，外界环境的振动对精密仪器测量没有影响。