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微半球谐振陀螺是一种基于弹性波科里奥利效应的振动陀螺,作为惯性导航系统核心传感器之一,具有重要的军事和民用价值。西方国家严格禁止向我国提供此类技术和产品,所以自主研制是我国发展高性能微半球谐振陀螺的必由之路。高性能微半球谐振陀螺需要具有高转换效率的结构以及良好的可加工性。国内外研制的微半球陀螺谐振结构主要为宏观半球谐振结构小型化而来,电极结构包括径向电极和面外电极两种形式,难以实现兼具上述优点的微半球陀螺的加工。本文提出了一种新型熔融石英微半球谐振陀螺。灵敏度放大结构被设计于壳体的边缘,被用于提升微陀螺的转换效率和灵敏度,面外电极加工工艺简单、电容间隙一致性高。本论文围绕高精度熔融石英微半球谐振陀螺结构设计与制造开展研究,重点解决微半球谐振陀螺的结构设计与优化、加工工艺、微装配等关键技术问题,主要研究工作如下:1.提出了一种基于灵敏度放大结构的新型熔融石英微半球谐振陀螺。设计了采用面外电极的熔融石英微半球谐振陀螺的整体结构,并与当前已有微半球陀螺进行了对比分析;基于拉格朗日法推导了其动力学模型,并对其面外驱动和检测原理、面外驱动效率和检测效率、灵敏度以及标度因数模型进行了分析;介绍了微半球谐振陀螺的主要性能参数,分析了影响其性能提升的关键因数。2.提出了基于粒子群算法（PSO）的微壳体谐振结构优化设计方法,实现了谐振结构的优化设计。建立了微壳体谐振结构参数化模型,介绍了微陀螺动力学性能的有限元分析方法,并对其Q值影响机理进行了分析;采用有限元仿真分析了结构几何特征对动力学参数的影响规律,并利用局部版粒子群优化算法完成了对微壳体谐振结构的优化设计。3.设计了基于旋转平台的高温吹制软化成形工艺和飞秒激光刻蚀高精度释放工艺,完成了高对称谐振结构的加工。本文创新地提出了基于旋转平台的高温吹制工艺,有效地提高了温度场的一致性,实现了高对称壳体结构的吹制;然后采用飞秒激光刻蚀,实现了灵敏度放大结构的高效率、高精度释放;并基于精密装配工艺,完成了金属化后谐振结构和熔融石英基板的粘接固定,利用金属管壳实现了微半球谐振陀螺的高真空封装。4.分析了基于灵敏度放大结构的微半球谐振陀螺的制造误差来源,研究了基于面外电极的微陀螺静电修调技术,实现了对频率裂解的修调。建立了误差参数模型,并研究了制造误差对微陀螺的影响;建立了微半球谐振陀螺的等效修调模型,并介绍了基于面外电极的静电刚度修调技术;通过有限元仿真以及实验手段对微半球谐振陀螺的频率修调理论进行了验证。5.对基于灵敏度放大结构的微半球谐振陀螺样机进行了性能测试。微半球谐振陀螺工作在力平衡模式下,在±200°/s量程内的标度因数为0.107 V/（°/s）),Allan方差零偏不稳定性（BI）0.46°/h,角度随机游走（ARW）为0.099°/h1/2,在未进行任何温度补偿情况下零偏温度系数为6.19°/h/℃。