專利名稱：一種精密隔振裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及可控抗振精密測量領域，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裝置。用于精密儀器的支撐部件及校準，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，提高儀器適應復雜工作環(huán)境的 能力。
背景技術：
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備減振，還沒有用于精 密設備上，如光刻機、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)進行有效隔罔。
發(fā)明內容本實用新型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。本實用新型的上述目的由如下技術方案實現(xiàn)本精密隔振裝置包括第一層隔振器、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成，第二層隔振器由第二空氣彈 簧與微作動元件相并連構成；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。所述磁流變體隔振裝置包括磁流變阻尼器和用于產生磁場的線圈，磁流變阻尼器 內裝磁流變液。所述微作動元件是一壓電陶瓷或磁致伸縮元件所述微位移檢測裝置包括校準裝置和信號處理與控制裝置；校準裝置輸出的定值 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輸出誤差信號，通過 反饋信號線與磁流變阻尼器的線圈相連。所述第一層隔振器通過第一金屬板與第二金屬板將第一空氣彈簧與磁流變體隔 振裝置相并連，所述的第二層隔振器通過第二金屬板與第三金屬板將第二空氣彈簧與微作 動元件相并連。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下特點[0012]1、所述精密隔振裝置的第一層，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，固有頻率和振動幅值降低了。隔振頻率小于2Hz，振動 振幅達0.01微米量級。2、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)點結合在一 起，有利于精密隔振器的設計與制作。本實用新型結構簡單，重量輕，隔振精度高。

圖1精密隔振裝置的結構示意圖具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對裝置做詳細描述。參見圖1，精密隔振裝置包括第一層隔振器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(內裝磁流變液)102、用于 產生磁場的線圈103 ；第一空氣彈簧101與磁流變阻尼器102并連在上下的第二金屬板105 與第一金屬板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并連在上面的第三金屬板203與下面的第二金屬板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1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 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，本精密隔振裝置的微位移檢測裝置3包括校準裝置301和信號處理與控制 裝置302。校準裝置301與精密儀器303并排放置在同一機箱內。信號處理與控制裝置302 送入線圈103。其中校準裝置301是一標準的高精度可控元件，在給定電壓作用下，其變化 量是一定值(稱定值)。校準裝置301對精密儀器303進行校準時，測得的信號經信號處 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。該誤差信號經信號處理 與控制裝置302送入線圈103，改變線圈103產生的磁通量大小，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 果達到最佳狀態(tài)。本實用新型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，采用旁通閥結構設計出的阻尼器， 校準裝置采用一標準的高精度壓電陶瓷元件?？梢?，本實用新型是基于磁流變體與PZT、氣囊構建低頻雙層耦合隔振裝置，能根
4據(jù)工作環(huán)境自動調整隔振器結構、參數(shù)和控制方法，提高系統(tǒng)適應不同環(huán)境的抗振需求，具 有自適應性好、能對低頻振動進行有效隔離、重量輕的優(yōu)點?？捎糜诠鈱W測量、精密平臺、超 精密加工、環(huán)境監(jiān)測等領域。
權利要求一種精密隔振裝置，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)權利要求1所述的精密隔振裝置，其特征在于所述磁流變體隔振裝置包括磁 流變阻尼器(102)和用于產生磁場的線圈(103)，磁流變阻尼器(102)內裝磁流變液。
3.根據(jù)權利要求1所述的精密隔振裝置，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)權利要求1所述的精密隔振裝置，其特征在于所述微位移檢測裝置(3)包括 校準裝置(301)和信號處理與控制裝置(302)；校準裝置(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)權利要求1所述的精密隔振裝置，其特征在于所述第一層隔振器通過第一金 屬板(104)與第二金屬板(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第二金屬板(105)與第三金屬板(203)將第二空氣彈簧(201)與微作 動元件(202)相并連。
專利摘要本實用新型提出一種精密隔振裝置，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成，第二層隔振器由第二空氣彈簧與微作動元件相并連構成；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。本實用新型采用了基于微作動元件控制的雙層隔振結構，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F16F15/03GK201679901SQ200920207338
公開日2010年12月22日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權日2009年11月26日
發(fā)明者伍瑜, 何國田, 冉迎春, 曾智, 曾毅, 馬燕 申請人:重慶師范大學