
使用纳米位移台时如何避免共振问题?
在使用纳米位移台(nanopositioning stage)过程中,避免共振问题是确保高精度和稳定性操作的关键。共振会导致系统振动放大、定位误差增大,甚至损伤精密部件。以下是避免或抑制共振的常见策略:
一、结构与安装设计方面
选择高刚性平台或基座
使用具有良好阻尼和高固有频率的安装平台(如花岗岩、厚金属块)能提高系统整体刚度,减少共振响应。
避免软连接与悬空结构
将位移台牢固固定于稳定支撑面,避免软性连接(如长悬臂、悬挂电缆)带来的低频共振。
优化负载分布
使样品和附属装置重量均匀分布,避免偏载或重心不稳引起低频共振。
二、控制系统优化
调节伺服控制参数
控制器中增益(P/I/D)设置过高可能激发共振,应根据实际负载、位移台参数优化控制回路。
启用主动或自适应振动抑制算法
一些控制器支持“前馈控制”、“陷波滤波器”或“低通滤波器”,可以有效抑制某一频段的共振。
三、驱动与操作策略
避免激励共振频率的运动模式
避免快速反向、急停、方波等激励信号,优先使用**平滑加减速轨迹(如 S 曲线)**控制运动过程。
设定合理的扫描速度和加速度
若加速度设置过大,会激发结构的自然频率,建议控制在系统谐振频率以下运行。
四、环境控制
隔离外部振动源
安装减振台(如气浮减振平台)、避开邻近运转设备(如压缩机、风扇、冷却泵等)避免耦合外部振源。
温度和气流管理
温度变化或空气流动也可能诱发微振动,尤其对高分辨率系统影响较大,建议保持恒温与无风操作环境。
五、共振频率的识别与测试建议
可使用激励响应分析或频率扫描仪,对系统进行共振频率测试;
确认后可在控制器中设置陷波器(Notch Filter)屏蔽该频段。