半球谐振陀螺驻波漂移机制及谐振子质量修调区域阻尼缺陷引入的影响

【作者】 孟磊； 周平； 陈思州； 郭东明；

【机构】 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室；

【摘要】 半球谐振陀螺是极具大范围应用前景的新型高精度惯性敏感器件之一,半球谐振子为其核心零件,其超精密制造技术为世界前沿技术。谐振子的工作驻波漂移是陀螺误差的主要来源之一。半球谐振陀螺工作在全角模式下时,谐振子驻波在圆周方向自由进度,其质量、阻尼周向不均会导致驻波漂移误差。目前离子束修调区域去除质量的同时会引入额外的阻尼缺陷,影响陀螺性能。本文基于二维谐振子集中参数模型利用Hamilton力学方法分析了谐振子在质量、阻尼缺陷影响下的驻波漂移机制。利用有限元方法分析了存在质量和阻尼缺陷时谐振子的驻波漂移行为,数值模拟了质量修调时额外的引入缺陷对驻波漂移的影响。研究表明谐振子两个主模态的激发比例和频率裂解影响驻波方位。对于导航级全角模式用谐振子,其频率裂解需控制在0.1m Hz水平,阻尼比不均控制在10^–7水平。质量和阻尼的第四次谐波缺陷是导致驻波漂移的最主要因素,质量前三次谐波缺陷同样对驻波漂移有贡献。驻波漂移0.01°/h量级时修调时阻尼缺陷的引入应控制在10^–7水平,修调阻尼的引入导致漂移速率最大方位发生改变,不与低频轴重合。本研究揭示了驻波漂移机制,给出了质量缺陷、修调阻尼缺陷的控制要求,为半球谐振子高性能制造奠定基础。更多还原