引言

设备厂家给出的场地振动要求通常写成一条 VC 曲线。以 VC-D 为例，速度限值为 6.25 μm/s，判读频段 1 至 80Hz，判定方式是逐 1/3 倍频带比对。这条曲线从 1Hz 铺到 80Hz，而 1 至 10Hz 与 10Hz 以上这两段，正好对应两类不同的隔振技术。

被动隔振依靠空气弹簧这类弹性元件把设备与地面隔开，不需要压缩空气之外的额外动力，结构简单，固有频率标称值落在 1.5 至 3Hz 之间。低于固有频率的频段，它起不到衰减作用，在固有频率附近还会把振动放大。主动隔振用传感器采集振动、用执行器输出反向力，构成闭环控制，厂商标称的隔振起始频率可以做到 1Hz、0.5Hz 这样更低的位置。

装了气浮平台还出现低频问题、要不要换成主动方案、两者能不能叠加，这些判断通常卡在同一个地方。一是边界落在哪个频率，二是边界由哪几个量决定。本文按传递率、频谱与负载三条线索把这条边界讲清楚。

一、边界的位置由传递率决定

1.1 单自由度模型的传递率

被动隔振的隔振效果可以用单自由度模型描述。地面振动经过隔振器传到设备，传递率为：

T = 1 / √((1 − (f/fn)²)² + (2ζf/fn)²)

式中 f 为振动频率，fn 为隔振系统的固有频率，ζ 为阻尼比。传递率 T 小于 1 表示振动被衰减，大于 1 表示被放大。

按 f/fn 的取值，模型分三个区段：

• f/fn 小于 1，T 大于 1，振动被放大；在 f/fn 等于 1 处达到峰值，峰值约为 1/(2ζ)

• f/fn 等于 √2，即约 1.41，此时 T 等于 1，是衰减与放大的分界

• f/fn 大于 √2，T 小于 1，并随频率比增大继续下降

由此得到一条可以直接使用的结论：被动隔振的隔振起始频率约为其固有频率的 1.41 倍。 固有频率越低，有效隔振的起点越低，这是弹性元件方案的能力上限所在。

1.2 被动隔振的起点由固有频率决定

气浮平台的固有频率由空气弹簧刚度与承载质量共同决定，因此它不是一个固定值，随负载变化。

来源：UNICORN HS 华山系列、GS 冈山系列气浮平台产品资料。表中固有频率为厂商标称值，「隔振起始频率」一行为按 1.1 节公式推算的结果，不是厂商标称项。固有频率随负载变化，实际表现以现场调平后的测量结果为准。

1.3 边界大致落在 2 至 4Hz

把 1.1 与 1.2 两节合起来看，被动隔振的有效范围从大约 2 至 4Hz 开始向上延伸。这段频率以下的振动，被动方案不衰减，甚至会在固有频率附近被放大。

这条边界与 VC 曲线的判读频段存在重叠。VC-C 至 VC-G 的判读频段是 1 至 80Hz，起点就落在被动方案处理不了的区间里。也就是说，一个逐频带比对时在 1 至 3Hz 超限的场地，无论装多大的气浮平台都不会改善，因为问题不在平台的承载或刚度上，而在它根本不工作的频段。

二、主动隔振把起点压到哪里

2.1 主动方案依靠闭环控制

主动隔振不使用空气弹簧作为主要隔振元件，而是由压电传感器、执行器和电子控制器构成的闭环回路，实时检测振动并输出反向修正力。这种工作方式带来三个与被动方案不同的特征：装置本身没有低频共振点，修正力方向覆盖 6 个自由度，隔振起点由控制器的带宽与执行器能力决定，而不是由结构固有频率决定。

代价同样明确。主动方案需要持续供电，控制器是长期运行的电子设备，增加了供电、散热与维护的考虑项。

2.2 各系列的隔振起始频率

来源：HERZ AVI 系列、HERZ TS-150、UNICORN LS 庐山系列产品资料。AVI-400 与 LS-800 的资料将隔振指标写作 0.5Hz to 200Hz，AVI-600 与 LS-1200 标准配置写作 1Hz to 200Hz、被动式 ≥200Hz。LS-400 的资料未单列起始频率，仅给出大于 2Hz 90%、10Hz 99% 与 10Hz to 200Hz 等分项指标，此处按资料原样标注。

2.3 起始频率与隔振效率要分开看

隔振起始频率描述的是「从哪里开始有效」，隔振效率描述的是「在某个频率上衰减多少」。两个参数回答不同问题，只引用其中一个都会失真。厂商标称的隔振效率按频率逐点给出。

来源：HERZ AVI 系列产品资料。表中数值为厂商标称值，未含现场实测修正。AVI-200 与 AVI-400 的整体性能标注为大于 40dB，AVI-600 标准配置为大于 40dB、配 LFS 后为大于 55dB。

引用隔振效率时必须带上频率。 把「隔振效率 99%」单独拎出来，读者无法判断它在 5Hz 还是在 50Hz 成立，两个位置的工程含义相差很大。低频段的那几个点，才是决定方案能否覆盖 1 至 10Hz 的关键。

三、判断是否需要覆盖低频的三条线索

3.1 线索一：超限频带落在哪一段

VC 判读是逐 1/3 倍频带比对，超限频带的位置直接决定方案类型。

3.2 线索二：振源能不能处理掉

低频与中高频振源的来源不同，可处理性也不同，这决定了要不要在设备端动用低频能力。

排查顺序建议先把实验室内可以关停的振源逐个关掉，观察频谱变化。如果关停后超限频带明显下降，问题在振源端；如果变化很小，低频成分来自建筑与外部环境，这时才需要评估设备端的低频覆盖能力。

3.3 线索三：负载与安装条件

两类方案在负载分档与现场条件上的差异，有时比频段判断更早决定方案范围。

来源：HS 华山系列与 GS 冈山系列气浮平台资料、AVI 系列主动隔振模块资料。AVI-400 资料写明结构设计无需压缩空气、整体高度升高小于 13cm。负载分档中的 600 / 1300 / 1950 kg 为支架负载能力，与台面自重分别计算。

现场限制常常先于频段判断起作用。 洁净室对产尘设备有要求，地面不能打孔意味着支撑方式要变，实验室净高不足会影响 800mm 整体高度的平台布置，设备已经就位且不便搬动时，安装空间决定方案形态。

3.4 两类方案怎么组合

主动与被动不是替代关系，两者有效频段不同，工程上按频段分工组合。

• 低频段由主动模块承担，覆盖 1 至 10Hz 这一段

• 中高频与承载由气浮平台或平台结构承担

• 需要进一步下探低频时，可用前馈传感器补偿：资料口径为 LFS 系统是针对超低频（0-50Hz）设计的外部前馈传感器，与平台直接对接，使平台在空间 6 个自由度上提供低频隔振能力

前馈带来的差别有对照数据。以 AVI-600 为例，标准配置的起始频率为 1Hz、2.5Hz 隔振效率 90%，配 LFS 前馈系统后起始频率为 0.5Hz、2.5Hz 隔振效率 95%，整体性能从大于 40dB 提高到大于 55dB。如果判读结果显示 2.5Hz 附近刚好差一档，前馈是比更换整套方案更直接的路径。

四、常见误区

五、常见问题

问：气浮平台能隔掉 1Hz 以下的振动吗？

答：不能。气浮平台的固有频率标称值在 1.5 至 3Hz 之间，按传递率关系，隔振从约 1.41 倍固有频率处开始，也就是 2 至 4Hz 附近。低于这一频段，平台不衰减振动，在固有频率附近还会放大。1Hz 以下的振动需要在设备端加装主动隔振模块，或者先处理振源与传递路径。

问：怎么判断自家场地要不要覆盖低频？

答：做一次 1/3 倍频程速度谱测量，与设备厂家给出的目标曲线逐频带比对，看超限频带落在哪一段。超限集中在 1 至 10Hz，就需要低频覆盖；超限集中在 20Hz 以上，被动方案通常已经够用。测量时地面与设备安装点两个位置都要记录。

问：气浮平台上能不能再加装主动隔振模块？

答：可以。主动与被动是频段分工关系，不是替代关系。常见做法是在气浮平台的基础上加装主动模块，由模块承担低频段，平台继续承担中高频与承载。具体形式取决于平台型号、设备重量分布与可用净高，需要按现场条件确定。

问：主动隔振的起始频率是不是越低越好？

答：不是，要看需求落在哪个频段。起始频率决定低频覆盖能力，如果实测超限主要出现在 20Hz 以上，把起点压到 0.5Hz 不会带来额外收益，反而增加采购成本，以及供电与控制器方面的长期维护项。判断依据是实测频谱，不是参数表上的数字。

问：主动隔振模块需要压缩空气吗？

答：不需要。由压电传感器、执行器与电子控制器构成的主动隔振模块不使用压缩空气，AVI-400 的资料写明整体高度升高小于 13cm，模块化结构支持抽屉式更换，故障时不用移机。气浮平台则需要气源，标准配置含静音无油空气压缩机，工作压力 3~7 Kg/cm²。

六、结语

判断要不要覆盖低频，落下来就是三件事：测出场地在 1 至 80Hz 的 1/3 倍频程速度谱，拿到设备厂家给出的振动目标曲线，再把两者逐频带比一遍，看超限落在哪一段。超限在 1 至 10Hz，方案里必须有主动隔振；超限集中在 20Hz 以上，气浮平台这类被动方案通常已经够用；两段都有超限，就按频段分工组合。

这条边界不是技术路线的高低之分，而是两类方案各自有效频段的交界。把频段判清楚，方案类型、负载分档与现场条件这几件事的顺序也就顺了。网站的产品页里有各系列的参数与负载分档，案例页里有不同场景的交付记录，可以按频段对照查看。

参考文献

1. Rao, S. S. Mechanical Vibrations, 6th ed., Pearson.（单自由度系统基础激励的隔振理论与传递率关系）

2. IEST-RP-CC012.2, Considerations in Cleanroom Design. Institute of Environmental Sciences and Technology.（VC 曲线限值、判读频段与适用对象）

3. Amick, H., Gendreau, M., Gordon, C. G. Evolving criteria for research facilities: vibration. 2005.（振动准则扩展至 VC-A 至 VC-G 的背景）

4. HERZ AVI-200 / AVI-400 / AVI-600、HERZ TS-150、UNICORN LS 庐山系列、UNICORN HS 华山系列与 GS 冈山系列产品资料。（文中隔振起始频率、隔振效率、负载能力、固有频率等参数来源）