引言

气浮平台在实验室里用得很多，光学平台、轮廓仪、原子力显微镜的支承大多是它。这类平台靠半膜片式空气弹簧工作，固有频率标称在 1.5 到 3Hz 之间，隔振能力集中在中高频。当设备对 1Hz 附近的分量敏感时，用户常会问一句，能不能在这套平台上再加主动隔振模块。

这个问题没有统一答案，取决于两件事。一是当前超标的频段落在哪里，这决定要不要加。二是平台的承载、接口与安装空间允不允许，这决定怎么加。两件事的顺序不能颠倒，先做后者会白花钱。

本文按判断顺序展开，先讲怎么确认问题是否出在平台上，再讲三种加装做法的差别与各自的代价，最后给出加装前必须核对的几个条件。场地本身有多少振动，属于测量环节，方法见实验室楼板振动自查方法。

一、先确认问题是否出在平台上

1.1 三个测点分开测

同一间实验室里，地面、平台台面、设备机脚三处的读数往往差得很远。只测一处，判断容易走偏。

地面读数反映建筑与周边环境，平台台面读数反映平台的实际隔振效果，设备机脚读数才是设备真正承受的输入。三处一起看，才能分清是场地本身太吵、平台没起作用，还是设备在放大某些分量。

1.2 平台存在放大区

气浮平台不是全频段衰减。按单自由度模型，传递率 T = 1 / √((1 − (f/fn)²)² + (2ζf/fn)²)，扰动频率低于 √2 倍固有频率时 T 大于 1，平台把振动放大了。

峰值出现在固有频率处，大小约为 1/(2ζ)。空气弹簧的阻尼比常在 0.05 到 0.15 之间，对应的峰值放大倍数在 3 到 10 倍。固有频率取 1.5Hz，交叉点约在 2.1Hz；取 3Hz，交叉点在 4.2Hz 附近。

这一段频段里恰好有人员走动、门体开合、电梯启停与交通的低频分量。设备在这段表现不好，不一定是平台坏了，而是它本来就不覆盖这里。

1.3 空气路径与设备自身扰动

平台只处理地基传递路径，对空气路径没有作用。声压作用在设备外壳上、气流吹过样品区，都会变成设备内部的相对位移。气源管路与压缩机若与平台刚性连接，还会把振动直接注入台面。

这两类问题的表现与低频振动相似，处理手段完全不同。判断办法是把气源关闭或断开、把设备加罩后复测，看读数是否下降。

二、气浮平台在哪个频段不够用

2.1 与 VC 曲线对照

VC 曲线（Vibration Criterion）把场地振动按速度划成若干等级，是目前判断场地是否够用的通用口径。它与设备类型的对应关系，以及各版本的差异，另有一篇专门讲，见VC 曲线与电镜振动等级的对应关系。

按 IEST-RP-CC012.2 的口径，这些限值按 1/3 倍频程给出，VC-C 及以下等级的评定频段为 1 至 80Hz，部分资料写作 1 至 100Hz，引用时需注明版本。

2.2 低频源的分布

把现场峰值与常见源对上，方案才有针对性。

2.3 平台标称值的读法

产品资料里写的固有频率是「小于 1.5 到 3Hz，同负载和实际使用情况相关」，这是一个范围，不是某个确定值。负载偏离设计点、四个支腿气压不均衡、台面偏心，都会让实际固有频率上移。

所以同一型号的平台在不同实验室表现不同，属于正常。判断依据只能是本机测到的谱，不能按型号推。

三、三种加装做法

3.1 用主动模块替换气浮支腿

把平台原有的气浮支腿改为刚性支撑或锁死，由主动模块承载整套平台与设备。这是覆盖频段最完整的一种做法，模块从 0.5Hz 或 1Hz 起生效，六自由度控制，不需要压缩空气。

代价是改造量大。模块高度 112.5mm，与原有支腿的接口通常不匹配，需要转接板；平台整体高度会变化，房间净高与操作高度要重新核对。

3.2 在台面与设备之间加一层

平台保持原样，把主动模块装在台面上，设备再装在模块上。这种做法不动平台结构，改造量小，适合已经验收、不便拆改的房间。

需要留意两点。一是串联之后形成两级隔振，第二级的基础是台面而不是地面，台面自身的低频运动会进入第二级，效果取决于模块的反馈方式，需要厂家确认适用条件。二是高度增加，操作面抬高，人员工位与进样高度都要跟着调整。

3.3 桌面设备改用桌上型主动台

设备本体不重、装在实验台上的情形，可以不加模块，直接把设备移到桌上型主动隔振台上。这类产品的隔振范围约 0.7 至 200Hz，100Hz 以上转为被动隔振，负载 150kg，建议不超过系统负载的 80%。

它解决的是设备与台面之间的相对运动，不改变房间的低频环境。房间本身超标的频段，仍要在地面或平台一层处理。

四、加装前要核对的五个条件

4.1 负载与重心

主动模块按负载分档，318kg、455kg、800kg、1120kg、1200kg、1680kg 是常见档位。核算时要把设备、夹具、样品台、配重与外罩一起算，只按主机重量选型会低估。

重心偏离几何中心时，各模块受力不均，控制效果下降。偏心情形要用外接承载弹簧或加大一档模块，这一点在设备偏置安装时经常被忽略。

4.2 高度与安装接口

模块需要落在刚性平面上，台面或支架的平面度不够，模块内部的水平会失准。气浮平台的台面孔阵是 M6、孔距 25mm，转接板要按这个孔阵加工，同时给模块留出安装孔位。

平台整体高度 800mm，可调范围 -10 到 +15mm。加装模块后高度不足时，需要换支架或降低工位。设备太重、地面不能打孔的情形，支承方式的取舍见设备太重、地面不能打孔的减振方案。

4.3 供电与控制柜位置

主动模块需要持续供电，单台功率在 9W 到 28W 之间，按系列不同。控制器要放在通风、便于观察指示灯的位置，线缆长度决定布置自由度。

停电或断电时模块失去主动控制，设备回到刚性支撑状态。对连续运行的设备，这一点要提前与使用方说明，必要时配不间断电源。

4.4 气源要不要保留

保留气浮支腿再加模块，形成两级串联，需要厂家评估稳定性。去掉气浮支腿，则不再需要压缩空气，也省掉气源管路这条传振路径，但同时失去平台原有的自动调平能力，水平要靠模块或调整机构维持。

两种选择没有普遍适用的答案，取决于房间的低频环境与设备的实际需求。

4.5 抗震与调平

大型精密设备装在隔振平台上，抗震约束是标配项。主动模块与平台之间要有地震约束件，避免大位移时设备滑移。调平要在加载完成后进行，之后每次更换设备或调整布局都要复核。

五、改造后怎么验收

5.1 同一测点前后对比

验收用的测点、方向、口径必须与改造前一致，否则数据无法比较。1/3 倍频程与时域有效值是两套口径，混用会得出错误结论。

5.2 看两个特征有没有变

改造有效的标志有两个。起隔频率下移，原本放大的 1 到 3Hz 段不再抬高；共振峰消失或明显降低，平台不再在固有频率处放大。

只看到总有效值下降，而放大区仍在，说明改善来自其他因素，不能算方案生效。

5.3 设备端的基线

最终判据还是设备本身。成像设备的边缘锐度、测量设备的重复性、光刻类设备的套刻数据，改造前后各取一组，条件一致才有可比性。

设备刚开机的一段时间内热状态未稳定，数据偏高，基线要在热平衡之后取。

六、常见问题

问：已有气浮平台，还能不能加主动隔振模块？

答：能加，但要先确认超标频段。气浮平台在 √2 倍固有频率以下会放大振动，1.5Hz 固有频率对应约 2.1Hz 的交叉点。若峰值落在 1 到 2Hz，加装的收益明确；若峰值在 20Hz 以上，平台本身已经够用，问题多半在空气路径或设备内部。

问：加一层模块之后，原来的气浮支腿要不要拆？

答：看方案。模块装在台面上时，气浮支腿保留，形成两级串联，需要厂家评估稳定性。模块替换支腿时，气浮部分去掉，平台改为刚性支撑，同时不再需要压缩空气。

问：加装模块会不会把设备抬得太高？

答：会抬高。模块本体高度 112.5mm，整体升高通常在 13cm 以内，还要加上转接板。桌面设备改用桌上型主动台时，台面高度 78mm，对工位的影响相对小。加装前要量净高与操作高度，不能只看模块尺寸。

问：加了主动隔振，为什么低频读数还是没降？

答：先查测点与口径。测点若在平台台面上，读到的是两级之间的运动；口径若用总有效值，单个 1/3 倍频程的改善会被其他频段掩盖。其次查气源管路与线缆，刚性连接会把振动旁路掉。

问：气浮平台的固有频率为什么和资料上写的不一样？

答：资料写的是范围，同负载与实际使用情况相关。负载偏离设计点、支腿气压不均、台面偏心，都会让实际值上移。以本机实测为准，不按型号推。

七、结语

加装主动隔振模块可行，前提是先回答两个问题：超标的分量在哪个频段，平台的接口与承载允不允许。前者靠三处测点的频谱对比，后者靠负载、高度、供电、气源四项核对。

如果确认是 1 到 2Hz 段的问题，主动方案与被动方案的分工在主动隔振与被动隔振的频段边界里有完整说明，可以按频段对照选型。若超标在 20Hz 以上，先把空气路径与设备内部扰动排除，再谈加装。

产品页里有各系列模块的负载分档与频段覆盖，气浮平台的型号目录按台面尺寸与支架承载列出，可以按实测峰值对照查看。

参考文献

1. IEST-RP-CC012.2, Considerations in Cleanroom Design.（VC 曲线限值、评定频段与设备对应关系）
2. Rao, S. S. Mechanical Vibrations, 6th ed., Pearson.（单自由度传递率与共振峰值 1/(2ζ)）
3. 翌颖科技. UNICORN HS 华山系列、GS 冈山系列气浮隔振平台产品资料.（固有频率、承载、台面结构与孔阵）
4. 翌颖科技. HERZ AVI-200 / AVI-400 / AVI-600 主动隔振模块产品资料；HERZ TS-150 桌上型主动隔振台产品资料.（负载分档、起始频率、高度与功率）
5. 《建筑工程容许振动标准》GB 50868-2013.（精密仪器与显微镜的容许振动值）