UNISOKU USM1300 低温 STM 超低频减震:LFS-3 前馈探测把下限压到 0.5Hz

2026-09-20 13:30:52 优尼康

主动隔振的隔振下限通常在数赫兹到数十赫兹之间,再往下会碰到反馈控制的相位滞后。LFS-3 的作用是把这一段补上:它单独测量地基振动并作为前馈输入,让隔振起点下移到 0.5Hz。这类配置常见于 Unisoku USM1300 系列等低温 STM 设备。

1. 低频段为什么难

常规做法是反馈控制:传感器测到振动,控制器算出反向补偿力,执行器输出抵消。每增加一个环节就增加一点时间。在几赫兹以上,这点延迟影响不大;到 1Hz 以下,振动周期本身超过 1 秒,控制环路稍慢半步,补偿力就可能与振动错开相位。而低频振动多来自建筑结构与地面传导,幅值不大但持续存在,往往正好落在设备敏感的工作区间,这一段是被动隔振与常规反馈控制都接不住的位置。

2. 前馈探测的思路

前馈控制不等振动传到设备上再补偿,而是在振动到达之前先把信号取进来。LFS-3 直接放置于地面,测量地基振动状态,把数据实时交给控制器,由控制器提前计算补偿量,从原理上绕开响应滞后。这对传感器有两项要求:测量下限要足够低,否则取不到需要补偿的频段;本身不能成为误差源,温度漂移与安装方式都会影响结果。前馈与反馈并行工作,前者解决低频段的提前量,后者保证闭环稳定性。

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3. LFS-3 的参数与配合方式

LFS-3 与 AVI 系列主动隔振模块共用同一套控制系统。现场布置时,探测器放在设备附近的地面,与主动模块构成前馈加反馈的双通路。

参数规格
测量频率下限约 0.2 Hz
测量方向三轴(X / Y / Z)加速度
核心作用前馈控制,增强超低频隔振
兼容性AVI-200 / 400 / 600 系列
安装方式直接放置于地面,无需额外维护

4. 频段覆盖与适用场景

单独使用 AVI-400/200 主动隔振模块时,有效频段从数赫兹开始。接入 LFS-3 后,主动隔振频率范围扩展为 0.5 至 200Hz,200Hz 以上由被动隔振承担,六个空间方向均在控制范围内。响应时间 5 至 20ms,单模块承重 200 至 400kg,系统负载范围 0 至 1800kg。

场景类型为什么需要超低频段
低温 STM 与探针类设备探针与样品间距控制精度高,低频扰动直接反映在成像上
地下层或车库同层实验室建筑结构与车辆通行带来的振动集中在低频段
高层实验室楼体自身摆动频率低,常规隔振方案覆盖不到
对成像重复性要求高的场合低频扰动会拉低多次实验之间的一致性

USM1300 系列属于超高真空、极低温、高磁场 STM 系统,探针与样品间距的控制精度要求高,1Hz 以下的低频扰动会直接反映在成像上。优尼康科技为 Unisoku 低温 STM 设备提供超低频主动减震配套,涵盖现场振动勘测、方案设计、设备供货与安装调平。若现场主要振动在数赫兹以上,单独配置主动隔振模块即可;是否需要 LFS-3,建议先做一次现场振动勘测再决定。

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