CN111982090A - 检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构及其方法，将一半球壳的中心支撑柱局部设置于一感测组件的中心孔结合部后，配合电极基座及感测组件扫频侦测半球壳的分歧频率，输入交流电使半球壳产生谐振，使定电压从相隔45度的第一、第二电极激发片处传输至半球壳的开口侧缘，使半球壳产生第一位移量及第二位移量，通过演算模块计算出一低频惯性轴角度的二个解，然后转动一次电极基座并重复上述动作，以将演算模块两次运算出的惯性轴角度取其交集而得到唯一解，最后利用惯性轴角度标示出相互垂直的低频惯性轴及假想垂直线，进而在半球壳开口底部的交点位置上，定义出四个代表球壳质量烧蚀定位点的去质量位置，以完成消除半球壳频差的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构及其方法，尤指一种可配合演算模块，简单通过两次的检测动作，计算出半球壳去除质量点的精确位置的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构及其方法。
背景技术
半球壳谐振陀螺仪(Hemispherical Resonant Gyroscope，HRG)是一种基于半球壳的弯曲振动驻波(bending-mode standing wave)因受到旋转哥氏力(Coriolis force)而变成进动旅波(precession traveling wave)的效应，来感测基座旋转的一种哥式振动陀螺。它具有高测量精度、强稳定性、高可靠性、良好的抗冲击振动性、优良温度性能、以及独特的关机抗辐射能力，是卫星、潜舰导航、战术飞弹导航、或航天惯性测量单元、姿态稳定控制的关键零组件，在航天领域具有独特的优势和广阔的前景。
理想无瑕疵石英半球壳的一对惯性轴可以是任意方向的，因不可避免的密度瑕疵限制该惯性轴为固定方向，而每个半球壳的不均匀密度分布是随机的，故每个瑕疵半球壳的惯性轴方向都不一样。这对惯性轴的夹角为45度，两个惯性轴代表两共振模态的方位角，此二个共振模态的共振频率因密度瑕疵而分歧，是为频差，要消除频差，就先得找出这对惯性轴的位置，又不均匀阻尼瑕疵会造成这两个原本固定方向的惯性轴产生来回振荡，所以无法使用顶端俯视拍照方式来决定惯性轴的固定方向。因此，为了消除频差(frequencysplitting)问题，就必须找到球壳上的精确定位点，以借助烧蚀球壳质量，来平衡瑕疵达到消除频差的目的。
如中国专利公布第CN108613686A号「一种振动陀螺仪自动化修调方法」，其为了寻找精确的球壳质量烧蚀定位点，同时利用三个相机分别从三个方向对半球壳进行摄影，并使圆柱壳体的底部支撑于一平台上，利用压电片通过交流电压来使圆柱壳产生共振，进而通过影像辨识出圆柱壳共振模态反节点(anti-node)的联机(模态轴线)，模态轴线与圆柱壳开口端的交点即为球壳质量烧蚀定位点。然而，请同参图1所示，为阻尼瑕疵与密度瑕疵并存的二维质点、弹簧及阻尼的物理模型图。
质点的二维位移量X与Y，代表在激发处与感测处的半球壳位移量，无瑕疵时它们也代表两共振模态的振幅。理想无瑕疵半球壳的最低共振频率的弯曲模态有两个，它们有相同的共振频率，称为简并频率(degenerated frequency)，这两个模态的模态轴线恒成45度夹角。此时，以简并频率在垂直半球壳开口端的直径方向激振半球壳，就能激起一个共振模态(另外一个共振模态不会被激起，除非球壳旋转)，此直径方向就是其中一个共振模态的模态轴线，另外一个模态轴线与它成45度夹角自然可求得。当半球壳在许多地方有不同的密度时，可等价于半球壳上的一个不同密度的点，通过此等价点的直径即是最低频率的共振模态的模态轴线。所以，有密度瑕疵的半球壳，其共振模态的模态轴线不是任意角度的，而是固定在某一角度。若将图1的二维质点的弹簧阻尼系统的运动方程式写下来，其中2x2的劲度矩阵的两个惯性轴(学理上称为特征向量)又称为惯性轴，就是两个共振模态的模态轴线，这两个惯性轴互相垂直如第一图的x'轴与y'轴；而x'轴与激发轴(X轴)相距的角度为θω，两个半球壳不均匀密度的分布不同时，其θω角度亦不相同。在实体上，激发轴(X轴)与感测轴(Y轴)是相隔45度，但在理论分析时，我们将这两轴转换成直角如图1中所示，故第一图中的θω，实体图是θω/2。
当陀螺仪同时具有阻尼瑕疵与密度瑕疵时，运动方程式中阻尼矩阵的两个互相垂直的惯性轴如第一图的x"与y"轴，其中x"轴与激发轴(X轴)相距的角度为θτ。因为密度瑕疵与阻尼瑕疵的分布都是随机的，所以一般情况下，阻尼惯性轴与劲度惯性轴不会重合，即θω≠θτ。当阻尼瑕疵与密度瑕疵同时存在且θω≠θτ，则耦合运动方程式的两特征向量为虚数值向量，无法经坐标转换将原本耦合的运动方程式解耦(decoupling)成两个独立的运动方程式，这表示频率分歧的两个到固定的模态轴线。只有在特殊情况下，即θω＝θτ时(如图2所示)，耦合运动方程式的特征向量为实数值向量，可以利用此两特征向量将耦合运动方程式解耦成两个独立的运动方程式，才适合顶视摄影找出两个固定的模态轴线。因此，中国专利第CN108613686A号「一种振动陀螺仪自动化修调方法」，仅适用于弹簧力与阻尼力相互平行的特殊稀少案例。
前述中国专利说明书中可知，所检测的陀螺仪恰巧为弹簧力与阻尼力相互平行的极少的特殊状况，也必须通过多次的检测及修正，才能渐渐缩小频差值，虽然最终的确可找到球壳烧蚀定位点，但每一次的检测都需花费约3000秒的时间，故须旷日废时才能得到最终结果，即使如此，其精度也只有到10-3的水平，并不足以应付航天领域的标准。
然上述一种振动陀螺仪自动化修调方法于使用时，存在下列问题与缺失尚待改进：
一、仅适用于弹簧力与阻尼力相互平行的特殊案例，实用性太低。
二、检测动作耗费时程甚巨，过于浪费资源。
三、检测结果位置精度太低，无法符合航天领域的标准。
本发明的创作人与从事此行业的相关厂商亟欲研究克服不均匀密度与不均匀阻尼随机并存的瑕疵石英半球壳的惯性轴检测的攻关难题。
发明内容
本发明的创作人有鉴于上述缺失，乃进行此发明项目的研发、实验、试做、及改进，现今得以提出创新架构及演算方法，始设计出此种可配合演算模块，简单通过两次的检测动作，计算出半球壳去除质量点的精确位置的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构及其方法。
本发明的主要目的在于：以单一种检测方式，满足各种瑕疵状况的角速仪，并找出符合航天水平的高精度球壳质量烧蚀的定位点位置。
为达成上述目的，本发明的检测惯性轴结构，包括：一具有至少一种瑕疵状态的半球壳，该半球壳上设有一中心支撑柱，并于该半球壳一侧设有至少一感测组件，该感测组件上形成有一供局部设置该中心支撑柱的中心孔结合部，且于该感测组件上形成有一圆形滑轨沟槽，圆形滑轨沟槽内则转动设置有一耦接于该半球壳开口侧缘的电极基座，并于该电极基座上界定一位于该半球壳开口侧缘的第一电极激发片、及一与该第一电极激发片间具有45度位差的第二电极激发片，再通过一电性连接该感测组件并供计算出一惯性角的演算模块，及四个界定于该半球壳开口端底部代表半球壳烧蚀定位点的的去质量位置。
当使用者利用本发明进行瑕疵石英半球壳惯性轴位置的检测时，乃先将半球壳的中心支撑柱局部设置于感测组件的中心孔结合部中，再使该半球壳转动设于一电极基座上。准备完成后，先由电极基座输入一交流电压至半球壳上，该交流电压的频率等于半球壳两个共振模态中频率较低，以使半球壳产生谐振，并侦测其分歧频率。之后关闭该交流电，并使定电压分别从位差45度的第一电极激发片及第二电极激发片处，传输至半球壳开口侧缘，而通过电场力造成半球壳的形变位移，进而于第一电极激发片及第二电极激发片处分别测得一第一位移量及一第二位移量，于此同时，通过演算模块根据该该分歧频率、该定电压、该第一位移量及该第二位移量等参数值计算出一低频惯性轴角度的两个解，然后转动一次电极基座并重复上述动作，以将演算模块两次运算出的惯性轴角度取其交集者而得唯一的角度解，最后利用该惯性轴角度标示出相互垂直的低频惯性轴及假想垂直线，进而在半球壳开口底部的交点位置定义出四个代表球壳质量烧蚀定位点的去质量位置。借此，简单快速的通过两次的检测动作，找出半球壳上的高精度去质量位置，以利后续针对半球壳的消除频差进行质量烧蚀动作。
借由上述技术，可针对习用振动陀螺仪自动化修调方法所存在的仅适用于特殊案例实用性太低、检测动作时程太长、及检测结果精度太低等问题点加以突破，达到上述优点的实用进步性。
附图说明
图1为阻尼瑕疵与密度瑕疵并存的二维质点、弹簧及阻尼的物理模型图。
图2为阻尼力与弹簧力平行的二维质点、弹簧及阻尼的物理模型图。
图3为本发明较佳实施例的立体图。
图4为本发明较佳实施例的隐藏感测组件及电极基座之仰角示意图。
图5为本发明较佳实施例的第三图A-A线剖视图。
图6为本发明较佳实施例的去质量结构方块图。
图7为本发明较佳实施例的惯性轴位置检测及演算步骤流程图。
图8为本发明较佳实施例的电极位置实体示意图。
图9为本发明较佳实施例的演算模块动作方块图。
图10为本发明较佳实施例的瑕疵惯性轴定位示意图。
图11为本发明较佳实施例的半球壳开口底部去质量示意图。
图12为本发明再一较佳实施例的立体透视图。
图13为本发明又一较佳实施例的阻尼惯性轴检测示意图。
图14为本发明又一较佳实施例的第二时间位移量示意图。
其中：半球壳、1、1a、1b，中心支撑柱、11，感测组件、2、2a，中心孔结合部、21，第一电极感测片、221、221a、221b，第二电极感测片、222、222a、222b，圆形滑轨沟槽、23，电极基座、3，第一电极激发片、31、31a、31b，第二电极激发片、32、32a、32b，演算模块、4，低频惯性轴、41，假想垂直线、42，去质量位置、51、52、53、54，间隙部、6a，阻尼惯性轴、7b，惯性角、θω，电极片间距、Δ0。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，通过附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利完全了解。
请参阅图3至7所示，由图中可清楚看出本发明包括：
一半球壳1，具有至少一种瑕疵状态，该半球壳1为熔融石英(fused quartz)材质；
一设于该半球壳1上的中心支撑柱11；
至少一设于该半球壳1一侧的感测组件2，于该半球壳1受力形变时，感测其分歧频率(ωH＝ω1，ωL＝ω2)，该感测组件2上具有一位置对应下述第一电极激发片31的第一电极感测片221、及一位置对应该第二电极激发片32的第二电极感测片222。；
一形成于该感测组件2上的中心孔结合部21，供局部设置该中心支撑柱11；
一形成于该感测组件2上的圆形滑轨沟槽23；
一耦接于该半球壳1开口上且转动设置于该圆形滑轨沟槽23内的电极基座3，供输入交流压，使该半球壳1产生形变；
一界定于该半球壳1开口侧缘且电性连接该电极基座3的第一电极激发片31，供输入交流电使该半球壳1产生谐振，并输入定电压，以于该半球壳1上产生一第一位移量；
一界定于该半球壳1开口侧缘且电性连接该电极基座3的第二电极激发片32，并与该第一电极激发片31间具有45度位差，供同时输入该定电压，以于该半球壳1上产生一第二位移量；
一电性连接该感测组件2的演算模块4，根据该该分歧频率(ωH＝ω1，ωL＝ω2)、该定电压、该第一位移量及该第二位移量，以计算出一低频惯性轴(ωL＝ω2)角度的两个解；及
四个界定于该半球壳1开口端底部的去质量位置51、52、53、54，由该低频惯性轴配合界定于该半球壳的球心上且与该低频惯性轴相互垂直的假想垂直线，于该半球壳1开口端底部的交点位置定义而成。
而本发明的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其步骤包括：
(a)半球壳结合感测组件：将一半球壳的中心支撑柱局部设置于至少一感测组件的中心孔结合部中；
(b)分歧频率检测：利用一电极基座输出交流电至该半球壳，以由该感测组件扫频侦测该半球壳的分歧频率(ωH＝ω1，ωL＝ω2)；
(c)半球壳结合电极基座：将该电极基座转动设置于该感测组件的圆形滑轨沟槽内，并使该电极基座耦接于该半球壳；
(d)电极基座通电：利用该电极基座输出交流电使半球壳产生谐振，并关闭该交流电，再由该电极基座输出定电压；
(e)定电压输出：将该定电压同时由两者间具有45度位差的一第一电极激发片及一第二电极激发片处传输至一半球壳开口侧缘；
(f)半球壳形变位移：该半球壳受该定电压影响，使该感测组件分别于该第一电极激发片处及该第二电极激发片处侦测取得一第一位移量及一第二位移量；
(g)惯性角计算：根据该分歧频率、该定电压、该第一位移量、及该第二位移量，以利用一演算模块进行运算，计算出一低频惯性轴角度的二个解；
(h)是否转动：若该半球壳与该电极基座未经旋转，则使该半球壳与该电极基座进行任一角度的相对旋转后，回到步骤(e)，若该半球壳与该电极基座已旋转，即进入步骤(i)；
(i)标示低频惯性轴：将该演算模块两次运算出的惯性轴角度取其交集而得唯一解，并以该第一电极激发片与该半球壳球心的联机为基准边、及以该惯性轴为夹角定义出该惯性轴的位置；
(j)标示假想垂直线：定义一与该低频惯性轴相互垂直且贯穿该半球壳球心的假想垂直线；及
(k)找出去质量位置：通过该低频惯性轴及该假想垂直线与该半球壳开口底部的交点位置，界定出四个去质量位置，以供该半球壳消除频差。
借由上述的说明，已可了解本技术的结构，而依据这个结构的对应配合，更可配合演算模块4，简单通过两次的检测动作，计算出半球壳1去除质量点的精确位置等优势，而详细的解说将于下述说明。
请同时配合参阅图3至11所示，藉由上述构件组构时，由图中可清楚看出，本发明的半球壳1为哥式振动陀螺，故其转动动作发生于一感测组件2上，但本发明为了在检测过程中消除阻尼瑕疵造成的阻尼力，乃将半球壳1通过中心支撑柱11局部插置固定于感测组件2的中心孔结合部21中(步骤a)，以利用不会旋转的半球壳1进行检测，接着通过一电性连接该半球壳1的电极基座3先行通过输入交流电来执行简并频率附近范围的扫频分析，进而找出第一弯曲共振模态的分歧频率ωH＝(ω1)及ωL(＝ω2)(步骤b)。
激振半球壳的力量与感测半球壳振幅的对象，可以是使用压电(piezoelectirc)片或使用电容电极方式。先说明压电片的使用操作，再说明电容电极。
实际操作时，如图7及步骤(c)至步骤(d)在通电前乃将电极基座3可转动的设置于感测组件2的圆形滑轨沟槽23内，并选定半球壳1的开口侧缘的任意位置作为第一电极激发片(piezoelectric)31，并同样于半球壳1的开口侧缘上，选定一个与第一电极激发片31具有45度位差的位置作为第二电极激发片32，并由第一电极激发片31输入交流电，以使半球壳1产生谐振，其中该交流电的频率为ω，且
接着，关闭该交流电，并同时由第一电极激发片31及第二电极激发片32处通以一定电压，使位于电极基座3内侧的半球壳1，受到该定电压产生的径向力而产生形变，以利用感测组件2分别于第一电极激发片31及第二电极激发片32处侦测取得一第一位移量及一第二位移量(如第八图标示之x、y)(步骤e～f)。然后，将上述分歧频率、定电压、第一位移量及第二位移量等参数输入一演算模块4(本实施例系以运算程序或微处理器作为举例)，并套用下述数学公式：
其中
并且，ω1、ω2分歧频率、A为定电压下压电所产生的径向力、x为第一位移量、y为第二位移量、而θω为低频惯性轴的惯性角，但此处所计算出的惯性角有两个解(如步骤g，图9所示)。
为过滤出正确的惯性角θω需使半球壳1与电极基座3进行任意角度的相对旋转后(本实施例系利用电极基座3在圆形滑轨沟槽23内进行转动，而半球壳1、第一电极激发片31及第二电极激发片32不动)，重复步骤(e)至步骤(g)，此时因半球壳1密度瑕疵与第一电极激发片31及第二电极激发片32的相对位置改变，造成第一位移量及第二位移量参数改变，借此，使演算模块4可计算出另一组低频惯性轴角度的两个解，然后将演算模块两次运算出的惯性角度取其交集而得到唯一解，即可确认该惯性角θω为物理模型(图1所示)的惯性轴角度。
然后，如步骤i及图9所示，可根据该物理模型的惯性轴角度值的一半，转换为实体半球壳1的低频惯性轴41的惯性角θω/2，具体而言，以第一电极激发片31与半球壳1球心的联机作为基准边(本实施例即为X轴)，并以该基准边偏转该惯性角θω/2的角度值，而定义出一低频惯性轴41，再以该半球壳1的球心为中心，往与该低频惯性轴41相互垂直的方向延伸，而定义出一假想垂直线42(步骤j)。就最后通过低频惯性轴41及假想垂直线42与该半球壳1开口底部的交点位置，界定出四个去质量位置51、52、53、54(如图10至11所示)，而这四个去质量位置51、52、53、54即为该半球壳1消除频差用的烧结点(步骤k)。
如此一来，便可简单通过两次的检测，找出精确的球壳质量烧蚀定位点，接着在根据频差值决定烧蚀的质量大小，即可快速的完成半球壳1的瑕疵平衡，且因每一回合微质量的烧蚀其惯性轴角度不会改变、又无阻尼力干扰，故可期望惯性角θω的精确度达到10-6或更小的水平。
再请同时配合参阅图12所示，由图中可清楚看出，本实施例与上述实施例为大同小异，仅改变检测方法为电容式检测，以令该第一电极激发片31a及该第二电极激发片32a与该半球壳1a间分别具有一间隙部6a，并于该感测组件2a上具有一位置对应该第一电极激发片31a的第一电极感测片221a、及一位置对应该第二电极激发片32a的第二电极感测片222a。故可在设置第一电极激发片31a及第一电极感测片221a时，测量出静止状态下第一电极激发片31a与第一电极感测片221a之间距，并定义为电极片间距Δ0(步骤e1)。故演算模块在计算时，乃套用下述公式：
其中
A为定电压的幅值，x为第一
振幅，y为第二位移量，θω为惯性角，S为电极片面积，m为半球壳1的质量，Δ0为电极片间距，ε0为真空中的介电常数(ε0＝8.85×10-12F/m)。
如此同样可计算出惯性轴角度θω，进而找出去质量位置的精确位置。
又请同时配合参阅图13所示，由图中可清楚看出，本实施例与上述实施例为大同小异，还包括以下步骤：
(l)于各去质量位置处消去预定质量，以消除该半球壳的频差；
(m)由该第一电极激发片处输入一第二交流电，使该半球壳产生完整谐振，且该第二交流电的频率与该半球壳的简并频率相同；
(n)关闭该第二交流电，并利用该第一电极感测片及该第二电极感测片，分别感测及记录该半球壳开口端侧缘的第一时间位移量及第二时间位移量；
(o)以该第一时间位移量及该第二时间位移量为直角坐标平面的两参数，绘制形成一轨迹图，其中该直角坐标平面的原点为该半球壳球心；
(p)若该轨迹图与该第一电极激发片及该半球壳球心的联机为重叠状态，即将该第一电极激发片与该半球壳球心之联机位置定义为一阻尼惯性轴，而后步骤结束，若该轨迹图与该第一电极激发片及该半球壳球心的联机为非重叠状态，则使该半球壳与该电极基座进行任一角度的相对旋转后，重复步骤(m)至步骤(p)。
具体而言，本实施例主要在于检测阻尼瑕疵石英半球壳的阻尼惯性轴7b(图13)位置的判断准则，以做为尔后通过电极电容电力来平衡不均匀阻尼力的控制器的设计。
当半球壳1b的频差消除后，密度不均匀的瑕疵影响已不复存在，而只剩下阻尼不均匀的瑕疵，故惯性轴可以是任意角度方向。一般而言，石英半球壳谐振陀螺仪装置在载具上，用来量测载具的旋转角速率，陀螺仪内的半球壳1b是以第一弯曲共振模态做谐振，此固定模态是驻波型式；当载具以角速率Ω旋转时，旋转哥氏力(Coriolis force)造成驻波变成旅波，即半球壳1b上的共振模态会有相对于半球壳1b为等速倒退的旅波，其波速dΦ/dt为dΦ/dt＝－GΩ，故量取旅波的波速dΦ/dt即可获利载具转速Ω，此种量测载具转速的方法称为全角度(whole angle)量测法。当存在不均匀阻尼时，倒退的旅波不再是等速，而有阻尼瑕疵引起的振荡波重叠在等速的旅波上，造成该陀螺仪的量测失误。其解决方法可以是在阻尼的两个互相垂直的惯性轴上实施电极电容力来平衡两阻尼惯性轴7b上不相等的阻尼力，消除不均匀阻尼力效应，使全角度量测法为可行。
实际操作时，本实施例之检测方法所需的结构与前述实施例相同，仅检测原理与检测方法不同，而其检测对象的半球壳1b，必须是已做过频差消除处理，使得半球壳1b第一弯曲的两个共振模态有相同的共振频率，称为简并频率，定义为ωD(即步骤l)。
接着，由该第一电极激发片31b处输入一第二交流电，使该半球壳1b产生完整谐振，且该第二交流电之频率与该半球壳的简并频率相同，并如图13所示，通过圆心与第一电极激发片31b的线定义为X轴，而通过圆心与第二电极激发片32b的线定义为Y轴(图中X0及Y0为直角参考坐标)。待半球壳1b的振动发展成完整的谐振后，关掉交流电压使半球壳1b呈现无外力的自由振动状态(如步骤n)。同时开启第一电极感测片221b与第二电极感测片222b，来量测半球壳1b的第一位移量x与第二位移量y(如图13所标示的x、y)，并分别记录为第一时间位移量及第二时间位移量(如图13所标示的x(t)及y(t))。
再者，将该第一时间位移量及第二时间位移量设定为直角坐标平面的两参数，绘制形成一随时间变化的轨迹图，最后若轨迹图与X轴重合，则可判定X轴即等同于阻尼惯性轴7b之位置；反之，若轨迹图不与X轴重合，则使半球壳1b与电极基座进行任一角度(如图13所标示的Ф)的相对旋转后，重复步骤(m)至步骤(p)，直至阻尼惯性轴7b的角度θτ/2＝Ф。
另外，亦可单独检视第二时间位移量，由于半球壳1b在呈自由振动状态后，第二时间位移量会逐渐趋于零，如第十四图所示，若第二时间位移量恒为零，则当下X轴所在的角度位置，即等同于阻尼惯性轴的位置。换言之，在此检测原则下，其操作步骤(n)至步骤(p)变更为：
(n)关闭该第二交流电，并利用该第二电极感测片感测及记录该半球壳开口端侧缘的第二时间位移量；
(o)若该第二时间位移量恒为零，即将该第一电极激发片与该半球壳球心的联机位置定义为一阻尼惯性轴，则步骤结束，若该第二时间位移量不等于零，则使该半球壳与该电极基座进行任一角度的相对旋转后，重复步骤(m)至步骤(o)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包括于本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构，其特征在于，包括：
一半球壳，具有至少一种瑕疵状态；
一设于该半球壳上的中心支撑柱；
至少一设于该半球壳一侧的感测组件，于该半球壳受力形变时，感测其分歧频率；
一形成于该感测组件上的中心孔结合部，供局部设置该中心支撑柱；
一形成于该感测组件上的圆形滑轨沟槽；
一耦接于该半球壳开口上且转动设置于该圆形滑轨沟槽内的电极基座，供输入交流电，以使该半球壳产生形变；
一界定于该半球壳开口侧缘且电性连接该电极基座的第一电极激发片，供输入交流电使该半球壳产生谐振，并输入定电压以于该半球壳上产生一第一位移量；
一界定于该电极基座上且位于该半球壳开口侧缘的第二电极激发片，并与该第一电极激发片间具有45度位差，供同时输入该定电压，以于该半球壳上产生一第二位移量；
一电性连接该感测组件的演算模块，根据该分歧频率、该定电压、该第一位移量及该第二位移量，以计算出一低频惯性轴的惯性角；及
四个界定于该半球壳开口端底部的去质量位置，由该低频惯性轴配合界定于该半球壳的球心上且与该低频惯性轴相互垂直的假想垂直线，于该半球壳开口端底部的交点位置定义而成。
2.如权利要求1所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构，其特征在于，第一电极激发片及该第二电极激发片与该半球壳间分别具有一间隙部。
3.如权利要求1所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的结构，其特征在于，感测组件上具有一位置对应该第一电极激发片的第一电极感测片、及一位置对应该第二电极激发片的第二电极感测片。
4.一种检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其步骤包括：
(a)将一半球壳的中心支撑柱局部设置于至少一感测组件的中心孔结合部中；
(b)利用一电极基座输出交流电至该半球壳，以由该感测组件扫频侦测该半球壳的分歧频率；
(c)将该电极基座转动设置于该感测组件的圆形滑轨沟槽内，并使该电极基座耦接于该半球壳；
(d)利用该电极基座输出交流电使半球壳产生谐振，并关闭该交流电，再由该电极基座输出定电压；
(e)将该定电压同时输入至相隔45度的一第一电极激发片及一第二电极激发片，以传输至该半球壳开口侧缘；
(f)该半球壳受该定电压影响，使该感测组件分别于该第一电极激发片处及该第二电极激发片处侦测取得一第一位移量及一第二位移量；
(g)根据该分歧频率、该定电压、该第一位移量、及该第二位移量，以利用一演算模块进行运算，计算出一低频惯性轴角度的二个解；
(h)若该半球壳与该电极基座未经旋转，则使该半球壳与该电极基座进行任一角度的相对旋转后，回到步骤(e)，若该半球壳与该电极基座已旋转，即进入步骤(i)；
(i)将该演算模块两次运算出的惯性轴角度取其交集而得唯一解，并以该第一电极激发片与该半球壳球心的联机为基准边、及以该惯性角为夹角定义出该低频惯性轴的位置；
(j)定义一与该低频惯性轴相互垂直且贯穿该半球壳球心的假想垂直线；及
(k)通过该低频惯性轴及该假想垂直线与该半球壳开口底部的交点位置，界定出四个去质量位置，以供该半球壳消除频差。
5.如权利要求4所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其特征在于，第一电极激发片及该第二电极激发片与该半球壳间分别具有一间隙部。
6.如权利要求4所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其特征在于，感测组件上具有一位置对应该第一电极激发片的第一电极感测片，并包括步骤(e1)根据该第一电极激发片与该第一电极感测片之间距定义一电极片间距。
7.如权利要求6所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其特征在于，步骤(g)根据该分歧频率、该定电压、该第一位移量、该第二位移量、该电极片间距、该第一电极激发片的面积、及该第二电极激发片的面积，以利用该演算模块内的数学公式，计算出该低频惯性轴的二惯性角。
8.如权利要求4所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其特征在于，感测组件上具有一位置对应该第一电极激发片的第一电极感测片、及一位置对应该第二电极激发片的第二电极感测片。
9.如权利要求8所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(l)于各去质量位置处消去预定质量，以消除该半球壳的频差；
(m)由该第一电极激发片处输入一第二交流电，使该半球壳产生完整谐振，且该第二交流电的频率与该半球壳的简并频率相同；
(n)关闭该第二交流电，并利用该第一电极感测片及该第二电极感测片，分别感测及记录该半球壳开口端侧缘的第一时间位移量及第二时间位移量；
(o)以该第一时间位移量及该第二时间位移量为直角坐标平面的两个参数，绘制形成一轨迹图，其中该直角坐标平面的原点为该半球壳球心；
(p)若该轨迹图与该第一电极激发片及该半球壳球心的联机为重叠状态，即将该第一电极激发片与该半球壳球心的联机位置定义为一阻尼惯性轴，而后步骤结束，若该轨迹图与该第一电极激发片及该半球壳球心的联机为非重叠状态，则使该半球壳与该电极基座进行任一角度的相对旋转后，重复步骤(m)至步骤(p)。
10.如权利要求8所述的检测瑕疵石英半球壳惯性轴位置的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(l)于各去质量位置处消去预定质量，以消除该半球壳的频差；
(m)由该第一电极激发片处输入一第二交流电，使该半球壳产生完整谐振，且该第二交流电的频率与该半球壳的简并频率相同；
(n)关闭该第二交流电，并利用该第二电极感测片感测及记录该半球壳开口端侧缘的第二时间位移量；
(o)若该第二时间位移量恒为零，即将该第一电极激发片与该半球壳球心的联机位置定义为一阻尼惯性轴，则步骤结束，若该第二时间位移量不等于零，则使该半球壳与该电极基座进行任一角度的相对旋转后，重复步骤(m)至步骤(o)。
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