半球諧振子

半球諧振子(Hemispherical Shell Resonator，簡稱HSR)是半球諧振陀螺的核心部件，半球諧振子的性能決定了陀螺性能。半球諧振子是敏感HRG 輸入角速率的元件，是HRG 的主體部分，其形狀為半球形。

基本介紹

• 中文名：半球諧振子
• 外文名：Hemispherical Shell Resonator

國內研製的半球諧振子的材質是熔融石英晶體，工作時主振型為四波腹的二階振型，其主振型的振動頻率為4kHz~5kHz。波腹是指諧振子徑向振動位移幅值極大值處，波腹相對於諧振子0°位置的夾角稱為波腹方位角。對波腹方位角的檢測是整個HRG控制系統的一個重要環節，同時也決定著陀螺儀角速率估計的精度。半球諧振子通過支撐桿與激勵罩和基座相連，諧振子與支撐桿之間的焊接剛度會直接影響到陀螺儀的精度。當焊接剛度不好時，會使HRG 易受非敏感方向輸入加速度的影響，從而導致HRG 角速率估計誤差。陀螺儀精度的高低主要取決於諧振子的加工精度及其材質的均勻性，因此實際當中對諧振子的加工精度要求非常高，巨觀精密機械加工的半球諧振陀螺成本在5-10萬美元一個，而檢測單元通常由三個半球諧振陀螺組成。

半球諧振子通常用熔石英加工而成，其具有穩定的物理化學特性，加工成型的諧振子固封於高真空環境中，具有很高的品質因數，通常在1E7以上。目前熔融石英HRG的Q值已超過25E6。目前半球諧振陀螺的微型化難點在於製備高對稱性、高品質因子的半球諧振子。