專利名稱：精密隔振系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可控抗振精密測量領(lǐng)域，特別是涉及一種使用微作動元件及磁性可控
流體的精密隔振系統(tǒng)。用于精密儀器的支撐部件及校準(zhǔn)，起固定、支撐動力總成，同時減少 環(huán)境振動向儀器的傳遞，降低環(huán)境干擾對儀器的噪聲，提高儀器適應(yīng)復(fù)雜工作環(huán)境的能力。
背景技術(shù)：
目前，常用精密隔振主要有橡膠、空氣彈簧。橡膠由于動特性隨頻率變化很少，其 降噪、減振能力有限，不能滿足現(xiàn)代精密測試需求?？諝鈴椈山鉀Q低頻特性有效，但剛度低 引起可靠性降低等問題。美國專利US-5398917采用磁流變體，通過控制阻尼調(diào)節(jié)系統(tǒng)剛 度，對低頻特性較有利。磁流變體阻尼器的隔振方法主要用于大型設(shè)備減振，還沒有用于精 密設(shè)備上，如光刻機(jī)、干涉儀的精度隔振方法。
上述方法還不能對低頻微振動(頻率低于10Hz，振幅小于微米量級)進(jìn)行有效隔 離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，而提出基于微作動元件控制的雙層(空氣彈簧 與磁流變體)隔振系統(tǒng)，可滿足精密儀器對低頻隔振降噪的要求，大大提高精密儀器的抗 振能力。 本發(fā)明的上述目的由如下技術(shù)方案實現(xiàn) 本精密隔振系統(tǒng)包括第一層隔振器、第二層隔振器和微位移檢測裝置；所述第一 層隔振器由第一空氣彈簧與磁流變體隔振裝置相并連構(gòu)成，第二層隔振器由第二空氣彈簧 與微作動元件相并連構(gòu)成；所述第二層隔振器安裝在第一層隔振器之上，兩者相串連為一 體；所述微位移檢測裝置與第一層隔振器的磁流變體隔振裝置相連接，微作動元件與測振 傳感器相連；精密儀器放置在第二層隔振器上面，精密儀器通過測振光路與微位移檢測裝 置的相連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點 1、本精密隔振系統(tǒng)的第一層，空氣彈簧與磁流變體隔振裝置并連，通過外加電壓 控制磁場，系統(tǒng)的剛度就連續(xù)可調(diào)，固有頻率和振動幅值降低了。隔振頻率小于2Hz，振動振 幅達(dá)O.Ol微米量級。 2、精密隔振系統(tǒng)的第二層，空氣彈簧與微作動元件相并連，通過外加電壓控制微 作動元件伸縮量，將隔振頻率降低到小于2Hz，振動振幅小于納米量級。 3、將微位移檢測裝置作為反饋系統(tǒng)，實時調(diào)節(jié)磁流變體阻尼器的阻尼力大小，將
振動的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)掉，進(jìn)一步提高其隔振效果，確保精密儀器測試需求。 4、本精密隔振系統(tǒng)采用一種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)，極大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 5、將空氣彈簧、磁流變體阻尼器、微作動元件、微位移檢測裝置的優(yōu)點結(jié)合在一
起，有利于精密隔振器的設(shè)計與制作。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，隔振精度高。


圖1精密隔振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對發(fā)明作詳細(xì)描述。 參見圖l，精密隔振系統(tǒng)包括第一層隔振器1、第二層隔振器2和微位移檢測裝置3。其中第一層隔振器1包括第一空氣彈簧101、磁流變阻尼器(內(nèi)裝磁流變液)102、用于產(chǎn)生磁場的線圈103 ;第一空氣彈簧101與磁流變阻尼器102并連在上下兩塊金屬板105與104之間。第二層隔振器2包括第二空氣彈簧201和微作動元件202 ;第二空氣彈簧201、微作動元件202并連在上面的另一塊金屬板203與下面的金屬板105之間。微作動元件202與測振傳感器204相連。第一層隔振器1與第二層隔振器2上下串連，通過中間的金屬板105實現(xiàn)連接。微位移檢測裝置3包括校準(zhǔn)裝置301、信號處理與控制裝置302。微位移檢測裝置的信號處理與控制裝置302與磁流變阻尼器的線圈103相連。精密儀器303放置在第二層隔振器2上面，精密儀器303通過測振光路與微位移檢測裝置3相連接。
從圖l可以看出，在零電流狀態(tài)用下，第一和第二空氣彈簧101和102是單獨(dú)工作，隔振效果不理想。在外加電流狀態(tài)下，第一層隔振器1中的線圈103激發(fā)磁通使磁流變體阻尼器102產(chǎn)生很大的阻尼力，將振動干擾大大減少。外加電壓控制微作動元件202(如壓電陶瓷簡稱PZT)的伸縮，微作動元件202與測振傳感器204相連，根據(jù)外界振動信號調(diào)節(jié)第二層隔振器2的剛度，將第一層隔振器1剩余的微振動隔離掉。這樣，外界環(huán)境的振動對精密儀器測量沒有影響。 另外，本精密隔振系統(tǒng)的微位移檢測裝置3包括校準(zhǔn)裝置301和信號處理與控制裝置302。校準(zhǔn)裝置301與精密儀器303并排放置在同一機(jī)箱內(nèi)。信號處理與控制裝置302送入線圈103。其中校準(zhǔn)裝置301是一標(biāo)準(zhǔn)的高精度可控元件，在給定電壓作用下，其變化量是一定值(稱定值)。校準(zhǔn)裝置301對精密儀器303進(jìn)行校準(zhǔn)時，測得的信號經(jīng)信號處理與控制裝置302后得一測量值。測量值與定值之差得誤差信號。該誤差信號經(jīng)信號處理與控制裝置302送入線圈103，改變線圈103產(chǎn)生的磁通量大小，從而控制磁流變體阻尼器102阻尼力大小，提高減振效果，達(dá)到精密儀器測試需求。本部分使磁流變體阻尼器減振效果達(dá)到最佳狀態(tài)。 本發(fā)明的空氣彈簧可以選用氣囊，微作動器選用控制精度到0. 1納米的壓電陶瓷(PZT)，磁流變體阻尼器是依據(jù)Bingham平板模型，采用旁通閥結(jié)構(gòu)設(shè)計出的阻尼器，校準(zhǔn)裝置采用 一標(biāo)準(zhǔn)的高精度壓電陶瓷元件。 可見，本發(fā)明是基于磁流變體與PZT、氣囊構(gòu)建低頻雙層耦合隔振裝置，能根據(jù)工作環(huán)境自動調(diào)整隔振器結(jié)構(gòu)、參數(shù)和控制方法，提高系統(tǒng)適應(yīng)不同環(huán)境的抗振需求，具有自適應(yīng)性好、能對低頻振動進(jìn)行有效隔離、重量輕的優(yōu)點。可用于光學(xué)測量、精密平臺、超精密加工、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種精密隔振系統(tǒng)，它包括第一層隔振器(1)、第二層隔振器(2)和微位移檢測裝置(3)；其特征在于所述第一層隔振器(1)由第一空氣彈簧(101)與磁流變體隔振裝置相并連構(gòu)成，第二層隔振器由第二空氣彈簧(201)與微作動元件相并連構(gòu)成；所述第二層隔振器安裝在第一層隔振器(1)之上，兩者相串連為一體；所述微位移檢測裝置(3)與第一層隔振器(1)的磁流變體隔振裝置相連接，微作動元件(202)與測振傳感器(204)相連；精密儀器(303)放置在第二層隔振器(2)上面，精密儀器(303)通過測振光路與微位移檢測裝置(3)的相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密隔振系統(tǒng)，其特征在于所述磁流變體隔振裝置包括磁 流變阻尼器(102)和用于產(chǎn)生磁場的線圈(103)，磁流變阻尼器(102)內(nèi)裝磁流變液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密隔振系統(tǒng)，其特征在于所述微作動元件(202)是一壓 電陶瓷或磁致伸縮元件
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密隔振系統(tǒng)，其特征在于所述微位移檢測裝置(3)包括 校準(zhǔn)裝置(301)和信號處理與控制裝置(302);校準(zhǔn)裝置(301)輸出的定值信號作為信號 處理與控制裝置的輸入信號；所述信號處理與控制裝置(302)輸出誤差信號，通過反饋信 號線與磁流變阻尼器的線圈(103)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密隔振系統(tǒng)，其特征在于所述第一層隔振器通過兩金屬 板(104)與(105)將第一空氣彈簧(101)與磁流變體隔振裝置相并連，所述的第二層隔振 器通過兩金屬板(105)與(203)將第二空氣彈簧(201)與微作動元件(202)相并連。
全文摘要
本發(fā)明提出一種精密隔振系統(tǒng)，其包括第一層隔振器、第二層隔振器和微位移檢測裝置；所述第一層隔振器由第一空氣彈簧與磁流變體隔振裝置相并連構(gòu)成，第二層隔振器由第二空氣彈簧與微作動元件相并連構(gòu)成；所述第二層隔振器安裝在第一層隔振器之上，兩者相串連為一體；所述微位移檢測裝置與第一層隔振器的磁流變體隔振裝置相連接，微作動元件與測振傳感器相連；精密儀器放置在第二層隔振器上面，精密儀器通過測振光路與微位移檢測裝置的相連接。本發(fā)明采用了基于微作動元件控制的雙層隔振結(jié)構(gòu)，可滿足精密儀器對低頻隔振降噪的要求，大大提高精密儀器的抗振能力。
文檔編號F16F13/04GK101718327SQ200910191610
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者何國田, 張德勝, 曾智, 曾毅, 王松, 馬燕 申請人:重慶師范大學(xué)