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Introducción general

Durante más de 30 años, TMC se ha especializado en proporcionar superficies de trabajo de precisión y sistemas de aislamiento de vibraciones para laboratorios de medición de precisión y la industria. Para proporcionar un rendimiento óptimo, tanto precisión y ldquo; tops y rdquo; y sus aisladores de soporte deben estar diseñados para abordar el problema central: el control del ruido ambiental.  

1. Fuentes de vibración (ruido)
Existen tres fuentes principales de vibración (ruido) que pueden perturbar una carga útil: vibración del suelo, ruido acústico y & ldquo; fuerza directa & rdquo; disturbios La vibración del suelo o sísmica existe en todos los entornos del mundo. Este ruido tiene varias fuentes, desde olas que rompen en las costas costeras, la constante molienda de placas tectónicas, árboles y edificios que soplan con el viento, hasta fuentes artificiales como maquinaria, sistemas de HVAC, tráfico en la calle e incluso personas caminando. Los sistemas de aislamiento de vibraciones TMC están diseñados para minimizar la influencia de estas fuentes de vibraciones.

El ruido acústico proviene de muchas de las mismas fuentes, pero se transmite a la carga útil a través de ondas de presión de aire. Estos generan fuerzas directamente sobre la carga útil. Incluso las ondas acústicas subsónicas pueden perturbar una carga útil al actuar como una presión diferencial en los diafragmas de los aisladores neumáticos. Las corrientes de aire generadas por los respiraderos de HVAC cercanos también pueden ser una fuente de & ldquo; acústica & rdquo; ruido. TMC fabrica cajas acústicas para aplicaciones OEM que protegen las cargas de este tipo de perturbaciones al proporcionar una caja casi hermética, pesada y que absorbe energía sobre toda la carga útil. 

El ruido acústico se puede medir, pero su influencia en una carga útil depende de muchos factores que son difíciles de estimar (como la acústica de una carga útil ( sección transversal ). El análisis de este tipo de fuente de ruido va más allá del alcance de esta discusión.* En general, acústica el ruido es la fuente de ruido dominante de vibración por encima de 50Hz.

La tercera fuente de vibración son las fuerzas aplicadas directamente a la carga útil. Estos pueden tener la forma de un acoplamiento mecánico directo, como la vibración que se transmite a la carga útil a través de una manguera o una línea de enfriamiento por agua con láser. También pueden provenir de la carga útil en sí. Este es el caso de los equipos de inspección de semiconductores, donde se utilizan etapas móviles para colocar obleas de silicio. La fuerza utilizada para acelerar la etapa también se aplica a la & ldquo; estática & rdquo; porción de la carga útil en forma de una fuerza de reacción. Las etapas móviles también cambian la carga útil del centro de masa general (COM). La reducción de estas fuentes de <vibración class="bodytextblack"> de vibración se puede hacer de forma pasiva, con la línea de aisladores MaxDamp ®línea de aisladores o activamenteusandoNfeedback o técnicas de avance. El ruido generado por la carga útil ces es generalmente de naturaleza conocida y no requiere ninguna medición para caracterizarse.

La influencia de la vibración transmitida a la carga útil se puede minimizar mediante un buen diseño de carga útil. TMC ofrece una amplia gama de f mesas ópticas de nido de abeja, paneles y laminaciones de plataforma. Están disponibles en formas y tamaños estándar y personalizados. Todos reducen la influencia del ruido ambiental al tener frecuencias de resonancia altas y características de amortiguación excepcionales (para obtener más información sobre los aisladores neumáticos prácticos.

1.1 Medición de ruido
El ruido sísmico (piso) generalmente no se conoce de antemano y debe medirse. Hay dos tipos de fuentes de ruido sísmico: ruido periódico o coherente y ruido aleatorio o incoherente. El primero requiere el uso de un espectro de amplitud mientras que el segundo se analiza utilizando una densidad espectral de amplitud . Para determinar los niveles esperados de vibración en una carga útil, estos deben combinarse con la función de transferencia de vibración para el sistema de aislamiento que lo soporta.

1.1.1 Ruido periódico
El ruido periódico generalmente proviene de maquinaria rotativa. Con mucho, el ejemplo más común son los grandes ventiladores utilizados en los sistemas HVAC. Estos ventiladores giran a una velocidad constante y pueden generar una vibración continua de frecuencia única (y algunas veces también varias frecuencias armónicas). Otra fuente común son los compresores de aire. A diferencia de los ventiladores de construcción, estos se encienden y apagan según la demanda. Los compresores deben considerarse fuentes de ruido coherentes periódicas, aunque son no estacionarios, lo que significa que una medición cambiará dependiendo de si la fuente está activa o no. Todas las fuentes de ruido periódicas deben medirse utilizando una medición de espectro de amplitud, ya sean estacionarias o no.

Una medición de espectro de amplitud se produce tomando la transformación de Fourier de los datos recopilados de un sensor que mide el ruido. El sensor más común es un acelerómetro, que producirá un espectro con unidades de aceleración en función de la frecuencia. Los acelerómetros son populares porque tienen un & ldquo; plano & rdquo; respuesta de frecuencia, y el ruido de fondo aleatorio suele ser bastante y ldquo; plano y rdquo; en aceleración (ver sección 1.2.2 a continuación). Los espectros de amplitud también se pueden expresar como amplitudes de velocidad o posición en función de la frecuencia. La mayoría de los analizadores de espectro utilizan la Transformada rápida de Fourier o FFT. Un analizador FFT encuentra la amplitud de cada frecuencia en los datos de entrada y los traza. Esto incluye las amplitudes y frecuencias de cualquier fuente periódica de ruido. Las amplitudes de las fuentes periódicas de ruido medidas utilizando un espectro de amplitud son independientes de la longitud del registro de datos.

1.1.2 Ruido aleatorio
El ruido aleatorio o incoherente se mide utilizando una densidad espectral de amplitud . La diferencia es que el espectro de amplitud (arriba) se multiplica por la raíz cuadrada de la longitud del registro de datos antes de que el analizador lo muestre. El resultado es una curva que mide el ruido aleatorio con unidades de [unidades] / , donde [unidades] pueden ser aceleración, velocidad o posición. Esta normalización para el ancho de banda de medición garantiza que el nivel de ruido medido sea independiente de la longitud del registro de datos. ** Sin hacer esta corrección, por ejemplo, el nivel de ruido aleatorio parecería disminuir en un factor de diez si la longitud del registro de datos aumentara en un factor de 100. Tenga en cuenta que las fuentes de ruido periódicas parecerán aumentar en amplitud a medida que el registro de datos se alarga cuando se usa la densidad espectral. Los niveles aleatorios de ruido de tierra varían mucho, pero un & ldquo; promedio & rdquo; el sitio puede tener 0.5symbolg / symbol de ruido entre 1 y varios cientos de Hz. El ruido aleatorio también puede ser no estacionario. Por ejemplo, el clima tormentoso puede aumentar significativamente los niveles de ruido sísmico aleatorio. La Figura 1 ilustra los niveles de ruido comunes en los edificios. ***


1.1.3 Medición de valores RMS
Dado que la mayoría de las ubicaciones tienen una combinación de fuentes de ruido aleatorias y periódicas, a menudo es deseable encontrar un número único que caracterice los niveles de ruido. Esto generalmente se realiza citando un nivel de ruido RMS (Root-Mean-Squared) dentro de un rango específico de frecuencias. Afortunadamente, esto se hace fácilmente integrando la densidad espectral de potencia o PSD sobre el rango de frecuencia de interés. El PSD es el cuadrado de la densidad espectral de amplitud. Esto proporciona la siguiente expresión para el movimiento RMS entre las frecuencias f 1 and f2







Esta fórmula calcula correctamente el valor RMS de la medición teniendo en cuenta las fuentes de ruido periódicas y aleatorias. La mayoría de los analizadores de espectro son capaces de realizar esta integración como una función incorporada. La contribución a este valor RMS de cualquier fuente periódica individual se puede medir utilizando el espectro de amplitud ( no la amplitud densidad ) y dividiendo el valor pico entresymbol. La contribución de varios picos se puede combinar agregándolos en cuadratura. Los valores RMS también se expresan a veces en gráficos de 1/3 de octava y rdquo; en el que se muestra un histograma de los valores RMS calculados en intervalos de frecuencia de 1/3 de octava en función de la frecuencia. Una octava es un factor de dos en frecuencia.

1.1.4 Caracterización de aisladores
El nivel de ruido en una carga útil se puede predecir midiendo el ruido del suelo como se describió anteriormente, y luego multiplicando esos espectros por la función de transferencia para el sistema de aislamiento. La t ransfer function es un multiplicador adimensional especificado como una función de frecuencia y a menudo se conoce como el aislador’s transmisibilidad . Normalmente se representa como la relación entre el movimiento de la mesa y el movimiento del suelo en función de la frecuencia. Es común expresar la transmisibilidad en términos de decibelios, o dB:


En la práctica, la medición de la función de transferencia para un sistema de aislamiento puede ser corrompida por otras fuentes de ruido que actúan sobre la carga útil (como el ruido acústico). Esta es la razón principal por la cual muchas funciones de transferencia medidas son ruidosas. Para mejorar la calidad de una medición de transmisibilidad, una & ldquo; mesa batido & rdquo; puede ser usado. Sin embargo, esto es peligroso, ya que puede tergiversar el rendimiento del sistema a bajos niveles de vibración. La función de transferencia para aisladores neumáticos se trata en la Sección 2.0.

* Consulte Cyril M. Harris, Ed., Manual de golpes y vibraciones, Tercera edición. (The McGraw-Hill Companies, 1987) ** A menudo se aplican otras normalizaciones, como las correcciones para & ldquo; data-windowing & rdquo; que está más allá del alcance de este texto. Ver & ldquo; Los fundamentos del análisis de señales, & rdquo; Nota de aplicación número 243. Hewlett Packard Corporation.

*** Reimpreso con permiso de Colin Gordon Associates. VCA & ndash; VCE se refieren a los estándares aceptados para herramientas e instrumentos sensibles a la vibración. Los niveles mostrados son valores RMS medidos en frecuencias centrales de banda de 1/3 de octava.