浅谈超低频隔振 什么是低频隔振
浅谈超低频隔振 什么是低频隔振
对于许多精密仪器和科学研究实验，特别是一些涉及高精度位置检测和微力检测的仪器，地球脉动噪声和环境噪声一直是影响其性能和结果的主要因素，因此隔振系统起着重要作用。
例如，精密扭转秤系统通常用于验证等效性原理或测量万有引力常数，地面振动噪声会对测量结果产生很大影响；在评估加速度计的基本噪声时，还需要隔离地面的振动噪声；引力波探测器的臂长约为4km迈克耳孙干涉仪组成，对环境噪声敏感，需要性能好的隔振系统提供理想的惯性参考点；在绝对重力测量中，经典的自由落体重力仪和原子干涉重力仪都需要隔振系统。
地面振动噪声的来源和强度与时间、基础和周围环境密切相关，频率为0.5Hz上述噪声来源主要是周围环境的噪声，如建筑物、树木的晃动和人类活动。频率在0.05~0.5Hz噪声一般称为地球脉动噪声，主要来源是海浪撞击海岸时在地壳中产生的表面波和体波，0.06~0.09Hz噪声是冲击产生的基频，0.12~0.16Hz二次谐波的噪声幅值往往大于基频幅值。因此，为了有效隔离地球脉动噪声和周围环境振动噪声，隔振系统的本征频率必须至少为0.05Hz，一般浮动光学平台或传统隔振平台难以满足需求。
目前超低频隔振的方法
实现超低频隔振的方法主要有两种。一是利用低频加速度计等传感器反馈控制超低本征频率，称为主动隔振；二是超低本征频率不采用反馈控制，称为被动隔振。两者都可以等效为弹簧振子系统。由于超低频水平隔振的弹簧不需要平衡振子的重力，因此水平隔振系统比垂直隔振系统更容易实现。
低频隔振一直是许多科研机构的热点。西澳大利亚大学开发的七级气体弹簧隔振系统、多级隔振堆、四级悬臂弹簧隔振系统为10Hz以上，都具有较好的隔振性能。
Fabreeka多级隔振系统
研究超低频水平隔振系统也取得了很大进展。折叠摆，X摆、锥摆等水平方向的隔振系统相继提出，人们可以达到十秒到几十秒的共振周期。例如，折叠摆的共振周期值已达到66s。冲击中心连接方式的折叠放置在7Hz外部振动可提供90dB的衰减。
然而，对超低频被动垂直隔振系统的研究并没有取得突破，因为材料的弹性力必须用来抵消垂直隔振中的重力。为了降低系统的共振频率，负载弹簧原则上需要大量的垂直伸长。此时，弹簧的滞弹性效应将显著显现，不仅限制了材料的选择范围，而且对弹簧的加工提出了更高的要求。
德国超低频垂直隔振最具代表性fabreeka公司生产的隔振系统。该系统应用于FG-5绝对重力仪，固有周期可达40~60s。其基本原理是垂直悬挂弹簧振子，闭环控制弹簧上的悬挂点跟踪振子在垂直方向上的运动，构建一个近似无限长的弹簧。理论上，该系统可以实现无限长的固有周期。但为了消除不同自由度之间的交叉耦合，德国fabreeka隔振框架需要严格的运动限制，因此系统的机械结构非常复杂。
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