瑕疵谐振石英半球壳固有刚性轴的定位

石英谐振半球壳是半球谐振陀螺仪(HRG)的核心结构,瑕疵半球壳的固有刚性轴测量定位是对其进行频差修正的前置任务,因而这也影响到半球谐振陀螺仪的工作性能和精度。为准确定位含瑕疵石英半球壳的固有刚性轴,通过理论推导和数值仿真两种方式对含密度和阻尼不均匀瑕疵谐振半球壳在强迫振动条件下的运动状态进行分析。含瑕疵石英半球壳运动方程等价于二维弹簧—阻尼—质点系统的物理模型,以此模型证明了稳态时壳体上两点的位移李萨如图(Lissajous-Figure)是一个椭圆。同时推导出了此椭圆在瑕疵状态下的长、短半轴及其倾角的显式表达式;另外在数值仿真上,采用Mathematica软件绘制了位移的李萨如图与椭圆倾角随激励电极角度的变化图。结果表明:含密度和阻尼不均匀瑕疵石英半球壳的固有刚性轴采用此种方案可方便快速完成其定位。因此评判石英瑕疵半球壳固有刚性轴的准则是:调整不同的激发电极角度,若稳态李萨如图的椭圆倾角为0°时,则此时的激发电极角度就为固有刚性轴所在方位角。理论结果和数值仿真已验证此结论的正确性。