【摘 要】
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半球谐振陀螺（Hemispherical Resonator Gyro,HRG）是一种基于科氏效应的固体振动式惯性敏感传感器,其陀螺效应通过检测振动石英谐振子产生的四波腹驻波进动来敏感角速度（角度）。HRG凭借着极少的部件数,拥有全固态、小体积、高精度,长寿命,强环境适应性等突出优点,特别适用于空间应用领域。石英半球谐振子是HRG的核心部件,其性能的好坏直接关系到陀螺的性能,因此对谐振子进行检测及
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半球谐振陀螺（Hemispherical Resonator Gyro,HRG）是一种基于科氏效应的固体振动式惯性敏感传感器,其陀螺效应通过检测振动石英谐振子产生的四波腹驻波进动来敏感角速度（角度）。HRG凭借着极少的部件数,拥有全固态、小体积、高精度,长寿命,强环境适应性等突出优点,特别适用于空间应用领域。石英半球谐振子是HRG的核心部件,其性能的好坏直接关系到陀螺的性能,因此对谐振子进行检测及调平是提高HRG性能的关键。石英半球谐振子影响陀螺精度的主要技术指标有两项分别为频率裂解值及品质因数,针对上述两项指标本文从石英半球谐振子工作状态下建立二阶振动数学模型,谐振子参数检测,谐振子密度不均对频率裂解值的影响,谐振子质量调平等四个方面进行了细致的研究,为HRG的发展做出了部分贡献。论文的主要工作如下:基于基希霍夫—李亚夫假设,建立石英谐振子壳体模型和环形模型两种二阶振动动力学方程,并利用Galerkin method得出石英谐振子二阶固有振型的动力学方程。针对石英半球谐振子的核心参数,对其Q值、Q值均匀性及固有刚度轴进行检测,给出测量方法的理论依据,并规范谐振子Q值、Q值均匀性及固有刚度轴定位检测流程,并给出测试数据。针对密度不均匀引起的频率裂解值对HRG的影响,首先通过研究石英谐振子振动过程,分析有密度缺陷的四波腹驻波产生的频率裂解值对HRG陀螺效应的影响。其次通过谐振子环形振动模型引入密度变量,列出前四次质量不均与频率裂解的关系表达式。通过Comsol Multiphysis软件仿真分析得出前四次质量不均对频率裂解值的影响,并验证表达式的准确性。针对石英谐振子前四次密度不均缺陷,通过质量去除法对其进行调平。首先通过数学理论确定质量去除点理论位置,分别分析前四次去除质量点之间的位置大小关系。其次在仿真软件中建立有密度缺陷的石英谐振子模型,通过仿真验证调平理论。在调平理论的支撑下,对石英谐振子实物进行调平,使频率裂解值修调至0.0029Hz。
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