李毅轩，周 怡，苏 岩

(南京理工大学 机械工程学院·南京·210094)

0 引 言

半球谐振陀螺(Hemispherical Resonator Gyroscope，HRG)是继传统的机械陀螺、激光陀螺和光纤陀螺之后发展起来的一种新型高精度陀螺，具有高精度、长寿命和高可靠性的特点，是高精度惯性器件的主要研究目标之一。国外半球谐振陀螺，以美国Northrop Grumman公司研发的HRG130R型半球谐振陀螺为代表。其零偏稳定性小于0.0015(°)/h，并且可靠性极强。目前，应用该半球谐振陀螺的空间方位测量系统已被成功应用于航空、航天和制导武器等多个领域。在国内，由中电二十六所研发的半球谐振陀螺已在通信卫星试验技术二号上得到了成功应用。由于半球谐振陀螺独特的性能优势，加快国内半球谐振陀螺的研究进度，对国家空间技术的发展有着极其重要的意义。

半球谐振陀螺通常由半球谐振子、激励罩和敏感基座三部分组成。为了加强半球谐振子的振动稳定性，同时确保其高精度的性能，加工材料可选用低热膨胀系数、高品质因数(Q-Factor)的熔融石英。半球谐振陀螺的工作原理基于振动的半球谐振子在绕其对称轴转动时所产生的哥氏效应(Coriolis effect)，即使谐振子振动的振型相对于谐振子反方向旋转的物理机制。具体而言，当绕半球谐振子对称轴有角速率

Ω

输入时，经过一段时间，谐振子以角速率

Ω

绕对称轴转过角度

φ

。此时，谐振子的驻波振型的振动波腹将相对于谐振子向相反的方向进动角度

θ

。理论与实验证明，

θ

= -

Aφ

。其中，

A

为陀螺仪的进动系数，

A

的值只取决于陀螺的材料属性和几何参数。……