仪器仪表学报

作者：王鹏，车驰骋，曲天良，刘天怡，张熙

单位：王鹏,华中光电技术研究所武汉光电国家研究中心武汉430223,wangpeng133@126.com,车驰骋,华中光电技术研究所武汉光电国家研究中心武汉430223,,曲天良,华中光电技术研究所武汉光电国家研究中心武汉430223,,刘天怡,华中光电技术研究所武汉光电国家研究中心武汉430223,,张熙,华中光电技术研究所武汉光电国家研究中心武汉430223,

关键词：半球谐振子;质量平衡;平衡策略;频率裂解;耦合振动

质量不平衡是半球谐振子制造及组件装配过程中产生的非对称性缺陷，由材料各向异性、加工误差及装配偏差等工艺环节引入的非对称特性会引发谐振子非理想振动模式，导致四波腹驻波畸变，加剧哥氏效应耦合误差，进而恶化半球谐振陀螺的输出特性，影响其导航精度。针对这一制约高精度半球谐振陀螺发展及批量化生产的关键技术，提出了基于谐振子驻波虚拟旋转状态参数解调与支撑杆振动检测相结合的辨识方法，通过激光测振仪精确捕捉谐振子振动特征，实现了不平衡质量的辨识。系统分析了谐振子精密成型、金属化镀膜及精密装调等工艺环节对谐振子质量分布的差异化影响，揭示了不同工艺误差与振动模态耦合的关联规律，据此制定了阶梯式质量平衡策略。基于上述理论分析，研制了集成了谐振子驻波控制、振动测量与微去除技术的自动化平衡装置，在此基础上完成了谐振子的质量平衡。谐振子质量平衡后结果表明：对于4次谐波，实现了频率裂解为0.056mHz的平衡精度；对于1~3次谐波，4次谐波振幅为0.15μm时，1~3次谐波引起的耦合振动<0.03nm，得到了良好的结果，验证了平衡方法及工艺的正确性，为研制及批产化高精度半球谐振陀螺仪提供了有力工艺支撑。

来源：2025年第9期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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