چه چیزی سکوهای شناور هوایی نوری را برای اندازه‌گیری فوق‌العاده دقیق ضروری می‌کند؟

در حوزه اپتیک و مترولوژی دقیق، دستیابی به یک محیط پایدار و بدون ارتعاش، اساس اندازه‌گیری قابل اعتماد است. در میان تمام سیستم‌های پشتیبانی مورد استفاده در آزمایشگاه‌ها و محیط‌های صنعتی، سکوی شناور هوای نوری - که به عنوان میز ایزولاسیون ارتعاش نوری نیز شناخته می‌شود - نقش مهمی در تضمین دقت بالا برای ابزارهایی مانند تداخل‌سنج‌ها، سیستم‌های لیزری و ماشین‌های اندازه‌گیری مختصات (CMM) ایفا می‌کند.

ترکیب مهندسی پلتفرم نوری

یک پلتفرم نوری با کیفیت بالا از یک ساختار لانه زنبوری تمام فولادی کاملاً محصور تشکیل شده است که برای استحکام و پایداری حرارتی استثنایی طراحی شده است. صفحات بالایی و پایینی، که معمولاً 5 میلی‌متر ضخامت دارند، به یک هسته لانه زنبوری ماشینکاری شده با دقت ساخته شده از ورق‌های فولادی 0.25 میلی‌متری متصل شده‌اند و یک ساختار متقارن و ایزوتروپیک را تشکیل می‌دهند. این طراحی، انبساط و انقباض حرارتی را به حداقل می‌رساند و تضمین می‌کند که پلتفرم حتی با نوسانات دما، صافی خود را حفظ کند.

برخلاف هسته‌های آلومینیومی یا کامپوزیتی، ساختار لانه زنبوری فولادی، سختی ثابتی را در سراسر عمق خود فراهم می‌کند، بدون اینکه تغییر شکل ناخواسته‌ای ایجاد کند. دیواره‌های جانبی نیز از فولاد ساخته شده‌اند که به طور مؤثر بی‌ثباتی مربوط به رطوبت را از بین می‌برد - مشکلی که اغلب در پلتفرم‌های ساخته شده از مواد مخلوط دیده می‌شود. پس از اتمام و صیقل‌دهی خودکار سطح، سطح میز به صافی زیر میکرون می‌رسد و سطحی ایده‌آل برای مونتاژهای نوری و ابزارهای دقیق ارائه می‌دهد.

اندازه‌گیری دقیق و آزمایش انطباق

قبل از خروج از کارخانه، هر پلتفرم شناور هوای نوری تحت یک سری آزمایش‌های ارتعاش و انطباق قرار می‌گیرد. یک چکش پالس نیروی کنترل‌شده‌ای را به سطح پلتفرم اعمال می‌کند در حالی که حسگرها پاسخ ارتعاش حاصل را ثبت می‌کنند. سیگنال‌ها برای تولید طیف پاسخ فرکانسی تجزیه و تحلیل می‌شوند که به تعیین عملکرد رزونانس و ایزولاسیون پلتفرم کمک می‌کند.

مهم‌ترین اندازه‌گیری‌ها از چهار گوشه پلتفرم انجام می‌شود، زیرا این نقاط بدترین سناریوی انطباق را نشان می‌دهند. هر محصول با یک منحنی انطباق اختصاصی و گزارش عملکرد ارائه می‌شود که شفافیت کامل ویژگی‌های پویای پلتفرم را تضمین می‌کند. این سطح از آزمایش فراتر از شیوه‌های سنتی صنعت است و درک دقیقی از رفتار پلتفرم در شرایط کاری واقعی در اختیار کاربران قرار می‌دهد.

نقش ایزولاسیون ارتعاش

ایزولاسیون ارتعاش در قلب طراحی پلتفرم نوری قرار دارد. ارتعاشات از دو منبع اصلی سرچشمه می‌گیرند - خارجی و داخلی. ارتعاشات خارجی از زمین، مانند صدای قدم‌ها، ماشین‌آلات مجاور یا رزونانس سازه‌ای ناشی می‌شوند، در حالی که ارتعاشات داخلی از جریان هوا، سیستم‌های خنک‌کننده و عملکرد خود دستگاه ناشی می‌شوند.

یک سکوی نوری شناور در هوا، هر دو نوع را ایزوله می‌کند. پایه‌های تعلیق هوایی آن، ارتعاش خارجی منتقل شده از طریق کف را جذب و تضعیف می‌کنند، در حالی که لایه میراگر یاتاقان هوایی زیر میز، نویز مکانیکی داخلی را فیلتر می‌کند. این دو با هم، یک پایه آرام و پایدار ایجاد می‌کنند که دقت اندازه‌گیری‌ها و آزمایش‌های با دقت بالا را تضمین می‌کند.

درک فرکانس طبیعی

هر سیستم مکانیکی دارای یک فرکانس طبیعی است - فرکانسی که در آن سیستم در صورت ایجاد اختلال، تمایل به ارتعاش دارد. این پارامتر ارتباط نزدیکی با جرم و سختی سیستم دارد. در سیستم‌های ایزولاسیون نوری، حفظ فرکانس طبیعی پایین (معمولاً کمتر از ۲ تا ۳ هرتز) بسیار مهم است، زیرا به میز اجازه می‌دهد تا ارتعاشات محیطی را به طور مؤثر ایزوله کند، نه اینکه آن را تقویت کند. تعادل بین جرم، سختی و میرایی مستقیماً راندمان ایزولاسیون و پایداری سیستم را تعیین می‌کند.

فناوری پلتفرم شناور هوایی

سکوهای شناور هوایی مدرن را می‌توان به طبقات یاتاقان هوایی خطی XYZ و سکوهای یاتاقان هوایی چرخشی طبقه‌بندی کرد. هسته اصلی این سیستم‌ها مکانیزم یاتاقان هوایی است که حرکتی تقریباً بدون اصطکاک را فراهم می‌کند که توسط یک لایه نازک از هوای فشرده پشتیبانی می‌شود. بسته به کاربرد، یاتاقان‌های هوایی ممکن است از نوع تخت، خطی یا دوکی باشند.

در مقایسه با راهنماهای خطی مکانیکی، یاتاقان‌های هوایی دقت حرکتی در سطح میکرون، تکرارپذیری استثنایی و سایش مکانیکی صفر را ارائه می‌دهند. آن‌ها به طور گسترده در بازرسی نیمه‌هادی‌ها، فوتونیک و کاربردهای فناوری نانو، که در آن‌ها دقت زیر میکرون و پایداری طولانی مدت ضروری است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نگهداری و طول عمر

نگهداری از یک سکوی شناور هوای اپتیکی ساده اما ضروری است. سطح را تمیز و عاری از هرگونه زباله نگه دارید، به صورت دوره‌ای منبع هوا را از نظر رطوبت یا آلودگی بررسی کنید و از وارد شدن ضربه‌های سنگین به میز خودداری کنید. در صورت نگهداری صحیح، یک میز اپتیکی دقیق می‌تواند برای دهه‌ها بدون افت عملکرد، به طور قابل اعتمادی کار کند.