Seismion 如何使用多物理场协同仿真‌和传递率曲线优化 Reactio的性能

传导率是隔振器最重要的特性。基本上,传导率可以看作是通过隔振器的振动量除以通过隔振器的底座上的振动量。

根据隔振器上的刚度、阻尼和质量等机械特性,以及传感器的灵敏度、作动器常数,以及最重要的控制电路,我们建立了多物理场计算机模型,使我们能够计算具有给定参数集的隔振器的传导率。这是我们振动技术产品开发和设计中的一个重要部分,因为它使我们能够弄清楚不同子系统之间的相互依赖关系,确定稳定性极限,进行参数研究,并在实际构建隔振器之前对整个系统进行优化。

在这些模型的帮助下,我们甚至可以根据最终用户的需求定制传导率曲线形态。根据具体要求,某些应用可能需要在极低频率范围(如 1-2 Hz)中具有更好的隔离效果,而其他应用可能会在一定程度上牺牲这种低频性能,以换取 10-100 Hz 范围内的更高隔离度。这种定制化能力源于对‌反馈控制系统固有稳定性边界‌的精确掌控,这可以通过我们的计算机模型理想地解决。

然而,除了线性模型行为之外,还需要研究其他几个影响因素。使用相当简单的线性模型,无论您对系统施加何种振动激励,对于给定的隔振器,计算出的传导率曲线始终相同。但是,在现实世界中测试隔离器将受到更多因素的影响。

隔振器的性能边界受限于其‌作动力极限‌与‌本底噪声‌的双重约束。在强激励的情况下,反馈控制是饱和的,产生的控制力不再随激励线性增长。因此,隔离性能会降低。

在另一个极端情况下,非常小的激励对隔振器来说也是一个挑战。由于每个电子设备,甚至压电传感器,都会表现出一定量的噪声,因此这种噪声会转化为嘈杂的作动器力,从而激发顶板的振动。这种噪声始终存在,但通常它比传感器的真实信号小数倍,因此无需担心。但是,高精度应用通常已经放置在无振动的环境中,在这种情况下,信噪比会变得更差,因此隔离性能也会变得更差。实际上,控制回路中的噪声决定了顶板可以达到的最低振动水平。

Seismion Reactio隔振器的设计深度整合了系统级协同优化理念。通过‌全自主开发的高灵敏度传感器‌与‌专用低噪声电子系统‌的协同创新,我们实现了突破性的信噪比性能(1Hz频点处SNR>72dB),确保系统在微振动环境下的卓越表现。这可以通过隔振器可以实现的振动准则曲线(VC 曲线)轻松证明。根据我们的测量,VC-F 已经从 1 Hz 开始满足,VC-G 已经从 2 Hz 开始满足。这些振动标准级别非常严格,目前甚至不用作设计标准,而仅用于评估。事实上,VC-E 是纳米级电子束光刻等最苛刻敏感设备的设计标准,我们的 Seismion Reactio 隔振器可以轻松满足这一要求。

Seismion Reactio 主动隔振的实测振动曲线

需特别指出的是,即便被动隔振器(如空气弹簧)在微幅振动环境下性能亦显著劣化甚至失效。这是因为当振动幅度过小时,空气弹簧无法产生有效弹性变形,导致其隔振机制无法激活。

在最大输出力方面,Seismion Reactio 高于大多数竞争对手的产品,这意味着它们还可以隔离强干扰。

除了计算机优化之外,像主动隔振器这样复杂而复杂的系统也必须经过彻底的测试。这将在下一篇文章中讨论。

关键词:有限元分析信噪比系统优化VC 曲线主动隔振