三、化驗室的防振

1.環境振源

（1）環境振源的特征

①自然振源　由大自然中的事物自然運動引起的振動，如風、海浪和地殼內部的變動等因素引起的振動，自然振源的振幅一般情況下僅有百分之幾微米到十分之幾微米，對實驗室的儀器設備基本上不發生影響。

②人工振源　由機械沖擊、車輛運行等人為原因引起的地表振動稱為“人工振源”，振動常由地表傳播，振幅也較大，接近振源時（即近場振源），振動頻譜一般不平坦，振幅有時可達幾十微米；遠離振源時（即遠場振源），接受到的振動頻譜較平坦，振幅在十分之幾微米到幾微米之間，對儀器的影響情況各不相同。

人們把自然振源與人工振源合稱為“環境振源”，然而，在實際工作中發生影響的主要還是近場的人工振源。

（2）實驗儀器和設備的“允許振動”　在保證儀器設備能夠正常工作并達到規定的測量精度的情況下，加上安全系數的考慮后，在其支撐結構表面上所允許的最大振動值，稱為“允許振動”。

化驗室的防振，其實質就是通過采取一系列防振和隔振措施，使外來振動對儀器、設備支撐結構表面上的影響小于儀器和設備的“允許振動”，以保證其正常的測試和其他工作。

由于實施“防振”需要投入，因此，在進行化驗室設計的時候，應該根據不同儀器設備的“允許振動”的具體要求，采取適當的防振措施，從而降低基建成本，做到少花錢多辦事。

2.化驗室設計的防振

由于不同的環境振源對化驗室儀器、設備的影響各不相同，因此在進行化驗室設計的時候，必須根據振源的性質差異采取不同的防振措施。

①盡量遠離振源，避免受到影響，通常是在選址和總體布局時考慮。

②對于無法避免的振動，應根據振源的實際情況采取相應措施，盡量減少其影響。

a.配備一、二級防振要求的精密儀器和設備的實驗室，必須考慮地面的脈動和遠場振源的影響，其他級別的儀器和設備則主要是考慮近場振源的影響（參見本書附錄一表1）。

b.近場振源中的鍛錘、沖床、汽車及火車、采礦爆破作業等振動，能量大，并長期存在，對儀器設備影響也大，應予認真考慮。

c.土建施工打樁、爆破作業等屬于“臨時性”振源，在化驗室設計時可以不必考慮（必要時采取臨時性的簡易減振臺或減振墊）。

d.其他振動，屬于周期性振動的，其振幅一般較穩定，影響相對較小；非周期性振動，振幅常具有“爆發性”，影響通常較大。但是無論是哪種振動，其功率越大影響越大，由于情況復雜，在設計時應視實際情況采取適當的防振措施。

e.人們的走動、門窗的開關、搬運物品等引起的近場振動，一般地說振動能量較小，而且不持續，可根據具體情況留在實驗室的局部防振設計時考慮。

③當化驗室與振源的距離小于“防振間距”（見本書附錄一表2），或者無法確定防振間距的時候，應根據具體情況采取適當的“隔振措施”，以消除振源的不良影響。

3.化驗樓和化驗室的隔振

（1）化驗樓的整體隔振措施　在受振動影響較大的建筑物的周圍構筑“防振溝”，可以有效地隔斷（或削弱）近場環境振動的傳播，消除環境振源對建筑物的影響。

防振溝一般是深2.3～3m、凈寬0.4m以上的壕溝，其間填充一定尺寸的碎石及粗砂（也可以墊以若干厘米厚的玻璃棉下腳料作隔層），即可取得隔斷振動傳播的效果。防振溝可以單獨建造，也可以與排水溝結合構筑（圖2-3）。

（2）化驗室內部的隔振措施　化驗室的內部隔振，通常可以分為主動隔振（又稱“積極隔振”）措施和被動隔振（又稱“消極隔振”）措施兩種（圖2-4）。

1）主動隔振措施　實質上是采取各種可以采取的措施，設法減少設備運行中產生的振動能量通過支撐的輸出，從而減少對精密儀器設備的干擾。通常的做法有3種。

①加大動力設備基礎的尺寸和總重量，降低設備自身振動。

②在設備基礎內加隔振裝置，隔斷（或削弱）振動輸出。

③建造“隔振地坪”，在建筑物底層的精密儀器實驗室及其他防振要求較高的房間里，構筑質量較大的整體地坪，其下墊以粗砂及適當的隔振材料，周圍再用泡沫塑料等具有減振和緩沖性的物質使地坪與墻體隔開，作用相當于“室內防振溝”（圖2-5）。

2）被動隔振措施　數量不多的精密儀器，或者要求特別高的儀器設備，采取“主動隔振措施”可能顯得不經濟，可以考慮采取“被動隔振措施”，減少通過支撐結構的振動傳遞的影響。常用的被動隔振措施如下。

①使用減振器或減振墊　常用橡膠或彈簧減振器（圖2-6為彈簧的布置方法），或者是軟木、乳膠海綿、玻璃纖維隔振墊片等，自振頻率可小至3～4Hz，適用于較高頻率的振動干擾場合。

②使用懸吊式隔振器　自振頻率可低至1～2Hz，適用于對水平振動要求較高，外界干擾頻率較低，而同時儀器設備自身沒有干擾振動的情況（圖2-7，圖2-8）。

一些運用“主動隔振措施”尚未達到預期的控制振動傳遞目標的，可以繼續用適當的局部的“被動隔振”方法予以消除，獲得效果很好的低成本的防振工作臺，以適應某些儀器設備的特殊要求。

4.常用減振器與隔振材料

（1）減振器

①剪切減振器　具有承載能力較強、自振頻率較低（約5Hz）、安裝方便、阻尼較大的優點，已廣泛應用于實踐（圖2-9）。

②鋼彈簧減振器　具有材質均勻、性能穩定、承載能力高、耐久性好等優點。圓柱彈簧隔振系統的自振頻率一般為2～3Hz。

③空氣彈簧減振器　自振頻率約3～5Hz，適用于光柵刻線機、電子顯微鏡及精密計量儀器的隔振（圖2-10）。

④組合式減振器　一種彈簧-橡膠組成的組合結構，具有彈簧和橡膠兩種減振材料的特性，用途廣泛（圖2-11）。

⑤薄板式減振器　在兩（或三）層金屬板之間，粘貼橡膠減振層，本質還是橡膠的減振作用，因整體結構方便使用（圖2-12）。

⑥鋼絲繩減振器　是一種懸吊式非線性減振器，減振效率高、造價低、安裝維護容易。市售有SJ型定型產品，適用于電子儀器設備的隔振。

（2）隔振材料

①玻璃纖維　隔振性能好，來源廣泛、容易施工、成本低，但只有在作用力的垂直方向才起隔振作用，屬單向隔振材料，廣泛應用于基礎隔振（圖2-13）。

②軟木　是傳統的隔振材料。由于容易永久變形而失效，故作用在軟木上的壓應力只能選取在0.06～0.1MPa范圍內（圖2-14）。

③人造海綿　隔振體系自振頻率在5Hz以下，且能吸聲。但承載能力較小、容易老化，故一般只用于能夠方便更換的精密儀器設備的隔振。

④瀝青　屬可塑性材料，可用作隔振材料的膠黏劑，也可以用疏松材料吸收后作隔振墊層，用于基礎隔振。但由于會污染環境，使用漸少。

⑤隔振膠液　主成分為氯丁橡膠，填料多為疏松物質，用以黏合各種隔振材料，具有較強隔聲及阻尼作用。其耐久性優于瀝青。

5.常用減（隔）振措施應用實例（圖2-15～圖2-20）

（1）隔振工作臺。

（2）臺面隔振結構（圖2-16～圖2-18）。

（3）隔振地板結構（圖2-19）。

（4）機房的隔振結構（圖2-20）。