2021 Vol. (1): 01-10| [摘要](30) | [PDF](30)- 半球谐振陀螺调平技术发展综述
- 陶云峰，潘 瑶，唐兴缘，夏 涛，杨开勇，罗 晖
- 半球谐振陀螺是一种新型的固态波动陀螺，具有精度高、体积小、寿命长、功耗低等优点。谐振子的品质因数高低和不平衡质量大小直接决定了半球谐振陀螺的性能，因此，不平衡质量的辨识和调平是提高谐振陀螺性能的关键。首先，介绍了六种不同的刚性轴方位和不平衡质量辨识方法和系统，分析对比了每种方法的优缺点；其次，对谐振子的调平理论进行了归纳，进而对机械调平、化学调平、激光调平和离子束调平的研究现状和特点进行了梳理和归纳；最后对半球谐振陀螺调平技术的发展作了简要评述。
- 2021 Vol. (1): 11-21
| [摘要](23) | [PDF](29)- 石英玻璃的等离子体抛光技术研究现状
- 屈 睿，李朝将，孙元成，张晓强，金 鑫，李绍良，左 镇
- 具有耐腐蚀、热膨胀系数低等诸多优良物理化学特性的石英玻璃在高性能光学系统中被广泛使用。要求元件达到纳米级别的表面粗糙度，而且没有损伤层和残余应力，因此精加工之后的超精密抛光工序尤为重要。本文介绍了气囊、磁流变、弹性发射、离子束等几种石英玻璃的精密抛光方法，侧重阐述了国内外等离子体的抛光技术，包括等离子体辅助化学刻蚀、等离子体喷射加工、等离子化学蒸发加工研究进展及取得的成果；且对等离子体的未来发展进行概述。
- 2021 Vol. (1): 22-35
| [摘要](26) | [PDF](35)- 半球谐振子疲劳寿命分析与仿真
- 宋丽君，周 蕾，段 杰，孙湘钰，李绍良，路明慧
- 半球谐振子的寿命和损伤是直接影响高精度半球谐振陀螺使用时长和安全性的重要因素。目前国内加工的半球谐振子所用的熔融石英玻璃材料主要依靠进口，采用传统的疲劳寿命实验确定方法成本过于昂贵，因此需要利用疲劳分析软件对半球谐振子的疲劳寿命进行分析。文章通过半球谐振陀螺应力分析，采用ANSYS软件对熔融石英半球谐振子进行应力分析仿真，确定因残余应力所引起的疲劳危险部位，并在疲劳部位进行裂纹扩展分析，得到 、 和 型应力强度因子，以使在半球谐振子结构设计和使用过程中对易疲劳的部位进行有效监控和预防。
- 2021 Vol. (1): 36-45
| [摘要](22) | [PDF](22)- 半球谐振陀螺的结构参数对工作模态以及进动系数的影响
- 李毅轩，周 怡，苏 岩
- 为实现高性能的半球谐振子结构设计，文章针对半球谐振陀螺的结构参数对其工作模态频率、模态频率位阶以及进动系数的影响做了相关研究。在对陀螺进动系数计算理论研究基础上，对半球谐振陀螺的进动因子进行了有限元仿真计算；接着对具有不同结构参数的半球谐振子进行了模态仿真分析，发现在半球谐振子设计过程中，当球壳厚度和支撑柱半径之比小于1/3时，能够将陀螺的工作模态设置于最容易激发的第1和第2阶模态，大大提高了陀螺敏感特性。同时，能够极大拉开工作模态与干扰模态之间的频差，仿真结果最大拉开了2760.8Hz。最后，仿真结果表明半球谐振陀螺的进动系数受到结构变化而产生的波动非常小，进动系数的波动维持在0.27~0.28范围内。
- 2021 Vol. (1): 46-51
| [摘要](14) | [PDF](16)- 半球谐振子镀膜残余应力对品质因数影响特性分析
- 楚建宁，朱蓓蓓，秦 琳，刘 青，兰 洁，陈 肖，许剑锋
- 针对半球谐振子表面金属薄膜残余应力分布情况，对半球谐振子Q值的影响特性进行仿真。根据仿真结果，采用多自由度磁控溅射及基底均匀加热的方法进行薄膜沉积工艺试验。控制多自由度旋转机构自传、公转、摆动参数分别为7(r/min)、12(r/min)、15(°)/s，基体均匀加热至120℃，溅射时间26min后得到100nm左右的膜层厚度。在真空状态下对半球谐振子镀膜后品质因数进行检测，结果表明可有效控制镀膜后Q值衰减不大于30%。
- 2021 Vol. (1): 52-59
| [摘要](21) | [PDF](25)- 石英半球谐振子力流变抛光
- 王金虎，袁巨龙，吕冰海，李绍良，宋丽君，訾进锋，成宇翔，赵万良，陈效真
- 为提升石英半球谐振子抛光加工的效率及表面质量，对其内外表面进行了力流变抛光实验。利用力流变抛光液的剪切增稠特性，使流变流体柔性把持游离磨粒与工件表面相对运动实现材料去除，通过控制抛光液流场及界面剪切应力实现半球谐振子内外表面柔性、高效抛光。实验过程石英半球谐振子外表面采用浸入式抛光方法，抛光30 min表面粗糙度Ra从135.5 nm降至6.6 nm，内表面采用切入式抛光方法，抛光15 h表面粗糙度Ra从128.2 nm降至9 nm。实验结果证明了力流变抛光方法在石英半球谐振子抛光领域的应用潜力。
- 2021 Vol. (1): 60-66
| [摘要](26) | [PDF](25)- 基于PXI平台的半球谐振子相位幅度控制
- 王 昊，奚伯齐，魏振楠，霍 炎，伊国兴
- 半球谐振子作为半球谐振陀螺的核心部件之一，其振动参数的测试对自身结构设计与加工过程的参数优化具有至关重要的作用。作为测试系统的重要组成部分，本文设计并实现了基于PXI平台应用LabVIEW编程的半球谐振子相位幅度控制系统，针对测试中存在的谐振频率的漂移和振幅衰减等问题给出了解决方案。实物测试结果表明：该测试系统能有效地实现半球谐振子的相位跟踪及能量控制，可解决开环测试方案下谐振子的频率漂移问题以及初始振幅不一致对谐振子振动性能参数测试的影响，具有快速性好、控制精度高、功能扩展便捷等优点，极大提高了半球谐振子批量化生产与测试效率。
- 2021 Vol. (1): 67-72
| [摘要](18) | [PDF](25)- 半球谐振陀螺阻尼不均匀误差补偿方法
- 郭 杰，曲天良，张晶泊
- 半球谐振陀螺是基于哥氏效应测量角速度的新型固态陀螺，全角模式下具有低噪声、高带宽和大动态范围，并且可以直接读取角度信号，具有良好的应用前景。针对全角模式下的主要误差来源——阻尼不均匀项，在二维谐振子振动模型的基础上，简要介绍了Lynch平均法，结合驻波进动方程，重点梳理了“四力控制”法、方位角自适应补偿法和“虚拟旋转”法等误差补偿方法，并对各补偿方法进行了总结，最后对半球谐振陀螺误差补偿技术的发展趋势进行了展望。
- 2021 Vol. (1): 73-80
| [摘要](14) | [PDF](20)- 高精度石英半球裸振子微应力制造
- 訾进锋，宋丽君，李绍良，苏定宁，熊安宁，赵万良，高立民，陈效真
- 半球谐振子是半球谐振陀螺的核心元件，其质量直接决定了陀螺的性能精度，以高纯石英材料制成的半球谐振子已得到业界的广泛认可，但加工难度较高。半球裸振子是半球谐振子的未完全加工态，其加工表面残余应力的大小决定了谐振Q值、频差Δf等参数，进而影响谐振性能。文章就石英半球裸振子的微应力制造技术方法和技术特点进行了分析和讨论，以及采用飞秒激光加工设备实现石英半球裸振子微应力制造，飞秒激光加工具有速度快、热变形小、非接触、微应力等优势，用于半球谐振子加工能够明显改善加工效率、成本和表面应力状态，采用飞秒激光加工为高精度石英半球裸振子的加工提供新实现途径。
- 2021 Vol. (1): 81-91
| [摘要](20) | [PDF](17)- 石英玻璃的机械振动能量损耗特性
- 张晓强，潘 瑶，杜秀蓉，孙元成，宋学富，花 宁，祖成奎
- 为研究石英玻璃的机械振动能量损耗特性，以石英半球谐振子为实验对象，考察了铣磨、抛光、刻蚀和退火对石英玻璃机械振动能量损耗大小的影响，并分析其作用机理。研究结果表明：对于机械加工成型的石英玻璃，表面损耗占主导作用，亚表面损伤是造成表面损耗的主要原因；退火可以消除机械应力，降低石英玻璃的“假想温度”，改善石英玻璃的结构稳定性，减小本征损耗。
- 2021 Vol. (1): 92-97
| [摘要](12) | [PDF](18)- 硅微半球陀螺结构与制造方法及其接口电路设计
- 侯佳坤，王雨晨，陈 博，凤 瑞，李 崇
- 针对微半球陀螺加工对称性差的问题，提出了自对准球形电极的多晶硅半球谐振器架构，实现了电极与谐振器相同曲率的一体化成型工艺，从而确保了谐振器的对称性。为使谐振器具有较大的驱动和检测电容，电极和外壳之间的间隙由牺牲层制成，电容间隙均匀且达到了1.5μm。接口控制电路采用基于FPGA的数字化设计，发挥了数字系统信噪比高和开发灵活的优势，实现了开环扫频、锁相环、自动增益控制、交流正交抑制等核心功能。实验结果表明，该陀螺的品质因数达到了42554，谐振频率为5.130kHz和5.128kHz，零偏稳定性达到了3.4°/hr。
- 2021 Vol. (1): 98-105
| [摘要](19) | [PDF](16)- 圆柱壳体振动陀螺的力平衡控制
- 高立夫，肖鹏博，潘 瑶，杨开勇，罗 晖
- 圆柱壳体振动陀螺是基于弹性驻波的哥氏效应测量载体角速度或角度的新型振动陀螺，具有精度高、体积小、结构简单、功耗低等优点，因此是捷联惯性导航系统的理想陀螺仪。工作在力平衡模式的圆柱壳体振动陀螺输出角速率信息，噪声特性好、漂移误差易补偿、分辨率高。文章首先对力平衡模式下的频率跟踪回路、幅度控制回路、正交控制回路、力平衡控制回路等四大控制回路基本原理进行介绍。其中，频率跟踪回路与幅度控制回路一起构成陀螺主模态控制回路，负责系统的频率与幅度控制；正交控制回路与力平衡控制回路一起构成敏感模态的控制回路，负责系统正交误差的抑制、敏感模态的抑制以及角速率信息的提取。最后实现了力平衡模式下的陀螺闭环控制仿真。
- 2021 Vol. (1): 106-114
| [摘要](16) | [PDF](18)- 主轴失准条件下的半球谐振陀螺电刚度补偿方法
- 杨 浩，李绍良，赵万良，段 杰，成宇翔，王 伟
- 半球谐振陀螺是一种基于哥氏效应的固体波动陀螺，具有高精度、长寿命、高可靠性的优势。频差直接影响着陀螺仪表的测量精度。针对存在主轴失准角的情况，文章建立了包含主轴失准角在内的完整电刚度补偿动力学模型，并给出了不同失准角度下谐振子电刚度补偿方案以及仿真结果，仿真结果表明，利用多电极组合补偿的方法能够实现主轴失准条件下的残余频差的完全抑制，为谐振子频差的电刚度补偿方法提供了借鉴。
- 2021 Vol. (1): 115-120
| [摘要](20) | [PDF](21)
杂志概况
- 主管单位：
中国航天科技集团有限公司
- 主办单位：
上海航天控制技术研究所
中国宇航出版有限责任公司
- 地址：
上海市闵行区中春路1555号
- 邮编：
（201109）
- 电话：
021-24183432
- 邮箱：
fkytc_803@163.com
分享按钮
| 