一种壳体振动陀螺的频率调整修形方法技术

本发明专利技术公开了一种壳体振动陀螺的频率调整修形方法，本发明专利技术通过退火处理、化学抛光处理、化学减重修形和压电薄膜镀制四个步骤，完成对壳体振动陀螺的频率调整，将因谐振子的质量、刚度及其他原因造成的频率裂解值减小到要求范围内。其中压电薄膜镀制修形是指陀螺的压电薄膜在镀制过程中，根据频率裂解值和谐振子质量，采用特定形状的掩膜板进行压电薄膜的镀制，以达到精准平衡谐振子质量的目的。

A method of frequency adjustment and shape modification for shell vibrating gyroscope

【技术实现步骤摘要】
一种壳体振动陀螺的频率调整修形方法
本专利技术涉及一种陀螺仪的谐振子及其平衡方法，更具体地，涉及一种壳体振动陀螺的频率调整修形方法。
技术介绍
陀螺仪是检测惯性空间物体角运动的传感器，是惯性导航的关键器件，其性能直接决定了惯导系统技术指标。圆柱壳体振动陀螺是一种哥氏陀螺，通过圆柱壳体驻波振动的哥氏效应敏感角速度，在测量精度、运行可靠性、生产成本等方面具有综合优势，因此在军用武器装备、航空航天、地球物理探测等方面具有极其广阔的应用前景。基于一体式圆柱壳体石英谐振子和压电薄膜的振动陀螺的结构包括谐振环1、导振环2、固定柱3、底盘4、压电薄膜电极6，底部对称地开有8个底盘孔5，如图1和2所示。其工作方式为：以相对的压电薄膜作为激励电极，在其上施加交流电压，由于逆压电效应的作用，压电薄膜将周期性振动并激发谐振子振动，从图3所示的静止模态21转变为激励22；谐振子的振动与外界角速度输入耦合产生响应模态23，与激励电极夹角45°的压电电极对通过压电效应可以检测到该模态，将检测到的敏感信号输入调制解调电路，可解算此处谐振子感应到的角速度值。理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳体振动陀螺的频率调整修形方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：测量精修前壳体振动陀螺的谐振子的2个振动主轴方向和振动频率，其中振动频率高的方向为高频轴方向，振动频率低的方向为低频轴方向，并做标记，记录此时两个振动主轴的频率差值为初始频率裂解值；/n步骤S2：对谐振子进行退火处理，退火后再次测量谐振子的2个振动主轴方向和振动频率，记录此时两个振动主轴的频率裂解值；/n步骤S3：对谐振子进行化学抛光处理；/n步骤S4：对谐振子进行化学减重修形，降低低频轴方向的质量；/n步骤S5：再次测量谐振子的2个新的振动主轴方向和振动频率，其中振动频率较高的方向称为新的高频轴方向，振动频率较低...

【技术特征摘要】
1.一种壳体振动陀螺的频率调整修形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：测量精修前壳体振动陀螺的谐振子的2个振动主轴方向和振动频率，其中振动频率高的方向为高频轴方向，振动频率低的方向为低频轴方向，并做标记，记录此时两个振动主轴的频率差值为初始频率裂解值；
步骤S2：对谐振子进行退火处理，退火后再次测量谐振子的2个振动主轴方向和振动频率，记录此时两个振动主轴的频率裂解值；
步骤S3：对谐振子进行化学抛光处理；
步骤S4：对谐振子进行化学减重修形，降低低频轴方向的质量；
步骤S5：再次测量谐振子的2个新的振动主轴方向和振动频率，其中振动频率较高的方向称为新的高频轴方向，振动频率较低的方向称为新的低频轴方向，记录此时两个新的振动主轴的频率差值为化学减重修形之后的频率裂解值Δf；
步骤S6：根据公式计算需要在新的高频轴方向添加的质量，并根据所选用的压电薄膜材料的密度，计算在新的高频轴方向额外增加的压电薄膜材料的体积，再结合压电薄膜的厚度，调整压电薄膜镀制时的长度和宽度；式中α为比例系数，M为壳体振动陀螺的谐振子的质量，f是壳体振动陀螺的谐振子的本征频率；
步骤S7：加工掩膜板，根据步骤S6中计算得到的压电薄膜镀制时的长度和宽度，在掩膜板上加工和压电薄膜形状、位置和尺寸一致的镂空；
步骤S8：将镂空定位至压电薄膜位置处，在镂空处进行压电薄膜镀制，清洗后得到精修后的壳体振动陀螺的谐振子；
步骤S9：对静修后壳体振动陀螺的谐振子进行振动主轴方向和频率的测量，若频率裂解值仍未达到要求，则可调整α值，重复步骤S5～S8，直至频率裂解值达到要求。


2.根据权利要求1所述的修形方法，其特征在于，所述谐振子为圆柱壳石英谐振子。

【专利技术属性】
技术研发人员：曲天良，赵可欣，滕君华，贾祥伟，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21