方海斌，韩世川，彭 凯，雷 霆，周 闯

(1.中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060；2.固态惯性技术重庆市工程实验室，重庆 400060)

0 引言

半球陀螺是唯一能达到惯导级精度的振动陀螺，其利用半球壳唇沿的径向驻波振动来感测基座相对惯性空间旋转的一种振动陀螺[1]。工作于力反馈模式的半球陀螺，通过将波节点控制在一个固定位置，可以将节点信号在模数转换前高度放大，从而达到良好的角速率测量精度和低噪声特性[2]。美国Northrop Grumman公司研制的三件套力反馈模式HRG130P半球陀螺(基本型的角度随机游走为0.000 3 (°)/h1/2，高精度型的角度随机游走为0.000 06 (°)/h1/2)是目前世界上力反馈模式半球陀螺噪声性能的最高水平[3]。

半球陀螺的噪声水平能够满足大部分航天器姿态控制的要求，但对于某些对精确定向具有更高要求的航天器，则需要在现有设计的基础上作相应的改进。传统机械陀螺也可以达到较低的噪声水平，但寿命和可靠性不理想，因此迫切需要具有相同性能的长寿命陀螺[4]。

本文在传统力反馈模式半球陀螺的基础上，对降低陀螺噪声的方法进行了介绍。

1 噪声的影响因素分析

1.1 谐振子参数的影响

力反馈模式下的驻波进动方程为

(1)

式中：ω0为谐振子频率;Q为谐振子品质因数;Δcc和Δcs分别为半球谐振子相隔45°的两个主轴的频率裂解值;α为谐振子进动系数;Ω为外界输入角速率;θ为振型角;Cp为控制系统。由式(1)可知，Q、频率裂解值(Δc)及Cp都对陀螺噪声存在影响。

Q值的损耗主要是谐振子石英材料内摩擦阻尼和金属化薄膜阻尼，阻尼损耗表现为驻波在阻力作用下波幅的不稳定性，陀螺性能表现为零位波动和噪声大。……