仪器仪表学报

作者：夏雨，赵威，曾凯，吴宇列，席翔

单位：夏雨,国防科技大学智能科学学院长沙410073,,赵威,国防科技大学智能科学学院长沙410073,,曾凯,国防科技大学智能科学学院长沙410073,zengkai19@nudt.edu.cn,吴宇列,国防科技大学智能科学学院长沙410073,,席翔,国防科技大学智能科学学院长沙410073,

关键词：测振方法;微半球陀螺;谐振子;光纤多普勒

基金：国家自然科学基金（52075540）、国家资助博士后研究人员计划（GZC20252812）项目资助

熔融石英微半球谐振子是微半球陀螺核心结构，其中未镀膜透明谐振子的振动测试对陀螺工艺优化与性能保障至关重要。传统测振技术存在局限：电容检测法受限于表面镀膜工艺要求，无法适用透明谐振子；商用台式激光测振仪虽能实现非接触检测，但体积大、成本高，难以满足集成需求。在此背景下依托光纤多普勒效应提出测振新方法，构建了微型化光纤测振系统。1550nm单模光纤激光器作为系统光源，其输出光束经光纤耦合器分为本振光与信号光。信号光定向传输至振动谐振子表面，反射后与声光移频器调制的本振光合束产生外差信号。信号处理模块通过光电探测器把外差光信号转成电信号，再用反正切算法解调，提取谐振子振动参数。系统采用六自由度夹具实现光纤与谐振子的空间对准。实验在70~80Pa真空环境中开展，结果表明谐振子响应振幅与激励电压成正比，其测量相对误差<1%。测振系统在0~9000Hz范围可精准辨识前三阶模态，与商用PolytecMSA-600测振仪结果一致，且能检测出工作模态3?9Hz的频率裂解和四波腹振型分布。该光纤测振系统实现了亚纳米级测量，适配未镀膜谐振子，兼具体积紧凑和成本低的优势，为微半球陀螺谐振子检测及工艺优化提供可靠方案。

来源：2025年第9期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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