一种晶体减振热沉装置的制造方法

文档序号:9684309阅读:425来源:国知局
一种晶体减振热沉装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及晶体控溫减振技术领域,具体而言,设及一种晶体减振热沉装置。
【背景技术】
[0002] 晶体热沉是固体光学系统中重要的组成部分,主要解决晶体的夹持和冷却问题。 实际应用环境中的振动对晶体热沉的影响是晶体热沉设计中不可忽略的重要方面。晶体 热沉受振动的影响主要来源于两个方面:一、环境振动,如周围大型仪器运转、建筑作业等; 二、制冷源振动,如水冷机、制冷压缩机等。振动影响下的晶体热沉,会导致热沉夹持晶体的 位置改变,影响晶体的相关光学性能(如禪合效率、热场分布、模式匹配等),进而影响到整 个系统的光束指向、光功率和光束质量等重要参数,改变严重甚至会导致系统无法正常运 转。
[0003] 动力吸振器又称调谐质量阻尼器,其基本原理是:通过在目标振动系统(即主振 系统)上附加一个子结构(即吸振器),适当选择子结构的结构形式、动力参数W及与主振 系统的禪合关系,改变主振系统的振动状态,从而在预期的频段上减小主振系统的强迫振 动响应。由于主振系统与振源间无弹性元件,因此在相同振源作用下,主振系统振动初期的 振幅较隔振方式小。
[0004] 如图1所示,动力吸振器由质量、弹黃和阻尼元素组成(其中,弹黃元素有卷黃、悬 臂梁、平行板黃、扭转弹黃和积层橡胶等;阻尼元素有液压阻尼、磁性阻尼、粘弹性材料、摩 擦阻尼等)。图1中,a是动力吸振器的等效质量,b是动力吸振器的等效刚度,C是动力吸 振器的等效阻尼,d是主振系统的等效质量,e是主振系统的等效刚度,f是地面或者承载平 台。
[0005] 动力吸振器的振动控制原理是在制振对象W外形成一个附加的动力学系统,其质 量和弹黃构成的共振系统把制振对象的振动吸收过来后加 W增幅,并消耗在其阻尼元素 中,实现把振动能量转换为热能。为实现振动能量到热能的有效转换,需要满足两个条件:
[0006] -、制振对象的固有振动频率与动力吸振器的固有频率之比要满足最优同调条 件:
[0007] 最优同调条件:
[0008] 二、动力吸振器的阻尼需要满足最优阻尼条件:
[0009] 最优阻尼条件:
[0010] 其中,% = V尼而为动力吸振器的固有角频率,釘:。=4kIm:为主振系统的固有 角频率。
[0011] y =m/M为动力吸振器的等效质量m和主振系统的等效质量M之比。动力吸振器 的等效质量
,mO为动力吸振器在不受外界磁场力作用下的初始等效质量,尸为 动力吸振器重力方向受到的磁场力。
[0012] 当主振系统与动力吸振器同时满足最优同调条件和最优阻尼条件后,系统的最大 振幅比为:
[0013] 当环境的振动导致主振系统发生微小位移时,且主振系统与动力吸振器同时满足 W上最优同调条件和最优阻尼条件,则动力吸振器能非常好的将主振系统的振动吸收过 来,运时,主振系统很快停止振动,动力吸振器自身发生位移变化,并消耗在其阻尼元素中, 主振系统得到减振。运里动力吸振器的振动能量在阻尼运动中转化成为了热量。
[0014] 相比传统的隔振式减振,该减振方法结构简单,易于实施,能有效抑制频率变化较 小的设备振动,因此广泛应用于交通运输、工业机械、建筑桥梁等各行各业的各种机械设备 上,已成为振动控制的重要手段之一。

【发明内容】

[0015] 本发明所要解决的技术问题是,如何通过动力吸振器对热沉元件进行减振。
[0016] 为此目的,本发明提出了一种晶体减振热沉装置,包括热沉元件,其特征在于,还 包括:
[0017] 至少一个振动传感器,用于感应热沉元件的振动频率;
[0018] 反馈控制元件,根据所述振动频率控制至少一个动力吸振器中的每个动力吸振器 分别产生等效质量,W使所述热沉元件发生振动的频率与所述动力吸振器的固有频率之比 满足最优同调条件,使所述动力吸振器的阻尼满足最优阻尼条件;
[0019] 所述至少一个动力吸振器,其中的每个动力吸振器分别产生所述等效质量,W吸 收所述热沉元件的振动。
[0020] 优选地,所述反馈控制元件包括:
[0021] 反馈元件,连接至所述振动传感器,用于获取所述振动频率,根据所述振动频率确 定所述等效质量,根据所述等效质量控制电磁铁产生相应的电流;
[0022] 所述电磁铁,连接至所述反馈元件和所述动力吸振器,
[0023] 其中,所述动力吸振器包括:
[0024] 磁性振子,在所述电磁铁产生磁力的作用下产生所述等效质量;
[00巧]弹性元件,用于将所述动力吸振器的振动转化为热量。
[0026] 优选地,所述弹性元件的材料为非磁性材料。
[0027] 优选地,所述电磁铁与所述磁性振子对应设置,W使所述电磁铁产生的磁力在所 述磁性振子的重力方向上。
[002引优选地,还包括:
[0029] 设置元件,根据接受到的指令设置所述电磁铁产生的电流。
[0030] 优选地,所述振动传感器为多个,用于感应所述热沉元件各个方向的振动。
[0031] 优选地,所述热沉元件包括第一热沉侧板和第二热沉侧板,
[0032] 则所述动力吸振器为多个,且多个所述动力吸振器中的一部分动力吸振器竖直设 置在所述第一热沉侧板中,用于吸收所述热沉元件竖直方向的振动,另一部分动力吸振器 水平设置在所述第二热沉侧板中,用于吸收所述热沉元件水平方向的振动。
[0033] 优选地,所述动力吸振器设置在所述热沉元件的热沉侧板中,
[0034] 其中,所述热沉侧边中设置有冷却液,用于冷却所述动力吸振器产生的热量。
[003引优选地,还包括:
[0036] 容纳室,焊接至所述热沉元件,
[0037] 则所述动力吸振器设置在所述容纳室中。
[0038] 根据上述技术方案,通过振动传感器可W准确检测热沉元件的振动频率,使得反 馈控制元件可W根据振动频率控制动力吸振器产生相应的等效质量,W使动力吸振器能够 在热沉元件受到不同振动源影响时,都能够良好地吸收热沉元件产生的振动。
【附图说明】
[0039] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点,附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制,在附图中:
[0040] 图1示出了现有技术中动力吸振器的结构示意图;
[0041] 图2示出了根据本发明一个实施例的晶体减振热沉装置的结构示意图;
[0042] 图3示出了根据本发明一个实施例的主系统振动幅度随激励频率的变化特性示 意图;
[0043] 图4示出了根据本发明又一个实施例的晶体减振热沉装置的结构示意图;
[0044] 图5示出了根据本发明又一个实施例的晶体减振热沉装置的结构示意图;
[0045] 图6示出了根据本发明又一个实施例的主系统振动幅度随激励频率的变化特性 不意图。
【具体实施方式】
[0046] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施 例及实施例中的特征可W相互组合。
[0047] 在下面的描述中阐述了很多具体细节W便于充分理解本发明,但是,本发明还可 W采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开 的具体实施例的限制。
[0048] 如图2所示,根据本发明一个实施例的晶体减振热沉装置,包括热沉元件,其特征 在于,还包括:
[0049] 至少一个振动传感器,用于感应热沉元件的振动频率,图2中仅示出了 8-a和8-b 两个振动传感器,实际应用中可W根据需要具体需要设置振动传感器的数量和位置;
[0050] 反馈控制元件10,根据振动频率控制至少一个动力吸振器中的每个动力吸振器分 别产生等效质量,W使热沉元件发生振动的频率与动力吸振器的固有频率之比满足最优同 调条件,使动力吸振器的阻尼满足最优阻尼条件;
[0051] 至少一个动力吸振器,其中的每个动力吸振器分别产生等效质量,W吸收热沉元 件的振动,图2中仅示出了 5-a和5-b两对共四个动力吸振器,实际上可W根据需要设置动 力吸振器的数量和位置。
[0052] 通过振动传感器可W准确检测热沉元件的振动频率,使得反馈控制元件可W根据 振动频率控制动力吸振器产生相应的等效质量,W使动力吸振器能够在热沉元件受到不同 振动源影响时,都能够良好地吸收热沉元件产生的振动,适用性强,减振效果好。
[0053] 优选地,反馈控制元件包括:
[0054] 反馈元件10,连接至振动传感器,用于获取振动频率,根据振动频率确定等效质 量,根据等效质量控制电磁铁产生相应的电流;
[0055] 电磁铁,连接至反馈元件和动力吸振器,图中仅示出了 9-a和9-b两对共四个电磁 铁,实际上可W根据需要设置动力吸振器的数量和位置,一般与动力吸振器的数量和位置 相对应。
[0056] 其中,动力吸振器包括:
[0057] 磁性振子,在电磁铁产生磁力的作用下产生等效质量;
[0058] 弹性元件,用于将动力吸振器的振动转化为热量。
[0059] 优选地,弹性元件的材料为非磁性材料。可W保证弹性元件不会受到电磁铁的影 响,从而良好地将动力吸振器的振动转化为热量。弹性元件可W为悬臂梁结构或者弹黃结 构,
[0060] 优选地,电磁铁与磁性振子对应设置,W使电磁铁产生的磁力在磁性振子的重力 方向上。保证电磁铁产生的磁力能够有效地作用于磁性振子W产生等效质量。
[0061] 优选地,还包括:
[0062] 设置元件,根据接受到的指令设置电磁铁产生的电流。方便根据控制动力吸振器 产生相应的等效质量。
[0063] 优选地,振动传感器为多个,用于感应热沉元件各个方向的振动。便于良好地吸收 热沉元件各个方向的振动。
[0064] 优选地,热沉元件包括第一热沉侧板和第二热沉侧板,
[0065] 则动力吸振器为多个,且多个动力吸振器中的一部分动力吸振器竖直设置在第一 热沉侧板中,用于吸收热沉元件竖直方向的振动,另一部分动力吸振器水平设置在第二热 沉侧板
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