CN115628730B - 石英半球谐振子修调方法及修调装置 - Google Patents

石英半球谐振子修调方法及修调装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石英半球谐振陀螺技术领域，提供一种石英半球谐振子修调方法及修调装置。该石英半球谐振子修调方法，包括如下步骤S10、确定石英半球谐振子的修调位和去除质量；S20、使修调位旋转至预定位置；S30、通过移动机构驱动掩膜机构向靠近石英半球谐振子的方向移动，使掩膜机构的刻蚀窗口的内侧与修调位对应贴合；S40、采用刻蚀工艺对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调。本发明通过对石英半球谐振子的在线检测，确定修调位和去除质量，进而对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调，实现修调与检测的同步，进而减小石英半球谐振子的频率裂解，提升石英半球谐振子的修调和检测效率，进而提高半球谐振陀螺的精度。

Description

石英半球谐振子修调方法及修调装置
技术领域
本发明涉及石英半球谐振陀螺技术领域，尤其涉及一种石英半球谐振子修调方法及修调装置。
背景技术
石英半球谐振陀螺是一种高精度、高稳定性的惯性导航元件，是目前精度最高的一种哥式振动陀螺。具有启动时间短、寿命长、抗辐射、耐高过载、体积小等优点。
石英半球谐振陀螺的工作原理是当有外加角速度输入时，半球谐振子唇沿的四波腹振动模式下的驻波会随之发生进动，通过检测振动方位角的变化可以测得外部输入的角速度信息。石英半球谐振子的四波腹振动拥有两个互成45度的振动模态，理想石英半球谐振子的两个振动模态的固有振动频率是相同的，但受加工精度限制，会导致谐振子的质量、刚度、密度、品质因数、阻尼等存在周向分布不均的情况，使得谐振子唇沿振动过程中产生谐波，造成四波腹振动的两个模态的固有振动频率产生差异，称为频率裂解。由于频率裂解的存在，使石英半球谐振子两个模态的振动产生耦合，影响半球谐振陀螺精度。
石英半球谐振子加工过程中，周向质量分布不均是造成频率裂解的主要原因之一，为降低频率裂解对半球谐振陀螺的影响，需要对石英半球谐振子的质量分布不均进行检测与修调。然而，现有的检测与修调作为两个拆分的独立工艺，先对石英半球谐振子进行检测，再进行安装修调，之后再取出石英半球谐振子，再次进行检测，如此重复多次，无法实现石英半球谐振子检测与修调同步进行，导致检测和修调效率低。
发明内容
本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种石英半球谐振子修调方法及修调装置，实现对石英半球谐振子同步检测与修调，提高检测和修调效率，进而提高石英半球谐振子的精度。
本发明提供一种石英半球谐振子修调方法，包括如下步骤：
S10、将石英半球谐振子安装于夹持机构上，通过检测机构对石英半球谐振子进行检测，确定石英半球谐振子的修调位和去除质量；
S20、通过夹持机构驱动石英半球谐振子旋转，使修调位旋转至预定位置；
S30、通过移动机构驱动掩膜机构向靠近石英半球谐振子的方向移动，使掩膜机构的刻蚀窗口移动至预定位置，并使刻蚀窗口的内侧与修调位对应贴合；
S40、采用刻蚀工艺对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调方法，S10步骤包括：
S11、通过检测机构的激励敲击杆敲击石英半球谐振子，并通过激光测振仪采集并分析石英半球谐振子的振动信号，获得石英半球谐振子的修调位及去除质量。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调方法，S11步骤包括：
S111、将石英半球谐振子的振动模型等效简化为双弹簧质量块模型，建立第一振 动模态的运动方程
Figure 5774DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 182153DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 145692DEST_PATH_IMAGE003
为第一振动模态的振动幅值；
Figure 992425DEST_PATH_IMAGE004
为第一振动模态的振动角频率；
t为时间变化量；
Figure 265275DEST_PATH_IMAGE005
为第一振动模态的初始相位；
Figure 446726DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为第一振动模态的等效刚度；
Figure 414289DEST_PATH_IMAGE008
为第一振动模态的等效质量；
建立第二振动模态的运动方程
Figure 115529DEST_PATH_IMAGE009
：
Figure 277388DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 165710DEST_PATH_IMAGE011
为第二振动模态的振动幅值；
Figure 533369DEST_PATH_IMAGE012
为第二振动模态的振动角频率；
Figure 354694DEST_PATH_IMAGE013
为第二振动模态的初始相位；
Figure 421876DEST_PATH_IMAGE014
Figure 328652DEST_PATH_IMAGE015
为第二振动模态的等效刚度，
Figure 169176DEST_PATH_IMAGE016
为第二振动模态的等效质量。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调方法，S11步骤中还包括：
S112、将石英半球谐振子任一位置的振动模态等效为第一振动模态和第二振动模 态的合成，则石英半球谐振子的运动方程
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为：
Figure 500800DEST_PATH_IMAGE018
其中，由于第一振动模态的振动幅值与第二振动模态的振动幅值相同，则：
Figure 551933DEST_PATH_IMAGE019
Figure 946005DEST_PATH_IMAGE020
其中，A为石英半球谐振子的振动幅值；
其中，由石英半球谐振子的拍频信号振动特性可知：
Figure 389887DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 451384DEST_PATH_IMAGE022
为拍频振动振幅的变化周期；
进而可得：
Figure 673418DEST_PATH_IMAGE023
=
Figure 476157DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 972998DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 574487DEST_PATH_IMAGE026
；
由带绝对值的余弦函数周期为
Figure 967422DEST_PATH_IMAGE027
，可知：
Figure 585354DEST_PATH_IMAGE028
由此可得：
Figure 885886DEST_PATH_IMAGE029
Figure 79232DEST_PATH_IMAGE030
Figure 377489DEST_PATH_IMAGE031
其中，
Figure 951559DEST_PATH_IMAGE032
为第一振动模态的本征频率；
Figure 993464DEST_PATH_IMAGE033
为第二振动模态的本征频率；
∆f为石英半球谐振子频率裂解。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调方法，S40步骤包括：
S41、通过离子束穿过刻蚀窗口，按照S10步骤中确定的去除质量，对石英半球谐振子的修调位进行离子束刻蚀，完成质量去除修调。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调方法，还包括如下步骤：
S50、通过移动机构驱动掩膜机构向远离石英半球谐振子的方向移动，通过检测机构对S40步骤中完成修调的石英半球谐振子进行检测；
若检测结果为合格，则将石英半球谐振子由夹持机构取出；
若检测结果为不合格，则通过检测机构再次确定石英半球谐振子的修调位和去除质量，进而重复S20步骤至S50步骤。
本发明还提供一种石英半球谐振子修调装置，用以执行如上任一项所述的石英半球谐振子修调方法，包括：
夹持机构，用以稳定夹持石英半球谐振子，并驱动所述石英半球谐振子旋转；
检测机构，用以对所述石英半球谐振子进行检测，并获得修调位和去除质量；
掩膜机构，用以对所述石英半球谐振子修调掩膜；
移动机构，所述移动机构的驱动端与所述掩膜机构连接，用以驱动所述掩膜机构沿靠近或远离所述石英半球谐振子的方向移动。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调装置，所述夹持机构包括夹持工装和转台组件，所述石英半球谐振子安装于所述夹持工装上，所述转台组件的驱动端与所述夹持工装连接，用以驱动所述夹持工装转动。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调装置，所述掩膜机构包括掩膜壳体和支架，所述掩膜壳体设有用以容纳石英半球谐振子的容纳腔，所述掩膜壳体的内侧壁与所述石英半球谐振子的外侧壁贴合适配；所述掩膜壳体设有刻蚀窗口，所述刻蚀窗口用以与所述石英半球谐振子的修调位对位适配；所述支架设置于所述掩膜壳体的外侧；
所述移动机构包括驱动件、位移平台和连接杆，所述驱动件的输出端与所述位移平台连接，所述连接杆的一端与所述位移平台连接，所述连接杆的另一端与所述支架连接。
根据本发明提供的一种石英半球谐振子修调装置，所述检测机构包括继电器、电磁转换头、激励敲击杆和激光测振仪，所述继电器与所述电磁转换头电连接，所述激励敲击杆的一端与所述电磁转换头连接，所述激励敲击杆的另一端用以敲击所述石英半球谐振子；
所述激光测振仪用以采集并分析所述石英半球谐振子的振动信号。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述石英半球谐振子修调方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述石英半球谐振子修调方法的步骤。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
本发明提供的石英半球谐振子修调方法及修调装置，包括如下步骤S10、将石英半球谐振子安装于夹持机构上，通过检测机构对石英半球谐振子进行检测，确定石英半球谐振子的修调位和去除质量；S20、通过夹持机构驱动石英半球谐振子旋转，使修调位旋转至预定位置；S30、通过移动机构驱动掩膜机构向靠近石英半球谐振子的方向移动，使掩膜机构的刻蚀窗口移动至预定位置，并使刻蚀窗口的内侧与修调位对应贴合；S40、采用刻蚀工艺对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调，通过对石英半球谐振子的在线检测，确定修调位和去除质量，进而对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调，实现修调与检测的同步，进而减小石英半球谐振子的频率裂解，提升石英半球谐振子的修调和检测效率，进而提高半球谐振陀螺的精度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的石英半球谐振子修调方法的流程示意图；
图2是本发明提供的石英半球谐振子修调装置的结构示意图；
图3是本发明提供的石英半球谐振子修调装置中检测机构的结构示意图；
图4是本发明提供的石英半球谐振子修调装置中夹持机构的结构示意图；
图5是本发明提供的石英半球谐振子修调装置中掩膜机构的结构示意图；
图6是本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。
附图标记：
100、底板；
200、夹持机构；210、转台组件；220、夹持工装；230、夹爪；240、固定孔；
300、检测机构；310、继电器；320、电磁转换头；330、激励敲击杆；340、激光测振仪；
400、掩膜机构；410、掩膜壳体；411、刻蚀窗口；420、支架；421、装配孔；
500、移动机构；510、位移平台；520、驱动件；530、连接杆；
600、石英半球谐振子；610、中心支撑杆；620、半球薄壁壳体；
810、处理器；820、通信接口；830、存储器；840、通信总线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合图1描述本发明的一种石英半球谐振子修调方法，包括如下步骤：
S10、将石英半球谐振子600安装于夹持机构200上，通过检测机构300对石英半球谐振子600进行检测，确定石英半球谐振子600的修调位和去除质量；
S20、通过夹持机构200驱动石英半球谐振子600旋转，使修调位旋转至预定位置；
S30、通过移动机构500驱动掩膜机构400向靠近石英半球谐振子600的方向移动，使掩膜机构400的刻蚀窗口411移动至预定位置，并使刻蚀窗口411的内侧与修调位对应贴合；
S40、采用刻蚀工艺对石英半球谐振子600的修调位进行质量去除修调。
在一个实施例中，S10步骤包括：
S11、通过检测机构300的激励敲击杆330敲击石英半球谐振子600，并通过激光测振仪340采集并分析石英半球谐振子600的振动信号，获得石英半球谐振子600的修调位及去除质量。
在一个实施例中，S11步骤包括：
S111、将石英半球谐振子的振动模型等效简化为双弹簧质量块模型，建立第一振 动模态的运动方程
Figure 618481DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 897759DEST_PATH_IMAGE034
其中，
Figure 975436DEST_PATH_IMAGE035
为第一振动模态的振动幅值；
Figure 555453DEST_PATH_IMAGE036
为第一振动模态的振动角频率；
t为时间变化量；
Figure 284244DEST_PATH_IMAGE037
为第一振动模态的初始相位；
Figure 658724DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 708851DEST_PATH_IMAGE038
为第一振动模态的等效刚度；
Figure 889297DEST_PATH_IMAGE039
为第一振动模态的等效质量；
建立第二振动模态的运动方程
Figure 488905DEST_PATH_IMAGE009
：
Figure 549134DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 335825DEST_PATH_IMAGE040
为第二振动模态的振动幅值；
Figure 319961DEST_PATH_IMAGE041
为第二振动模态的振动角频率；
Figure 521879DEST_PATH_IMAGE042
为第二振动模态的初始相位；
Figure 300479DEST_PATH_IMAGE043
Figure 840045DEST_PATH_IMAGE044
为第二振动模态的等效刚度，
Figure 362293DEST_PATH_IMAGE045
为第二振动模态的等效质量。
在一个实施例中，S11步骤中还包括：
S112、将石英半球谐振子600任一位置的振动模态等效为第一振动模态和第二振 动模态的合成，则石英半球谐振子600的运动方程
Figure 920182DEST_PATH_IMAGE017
为：
Figure 869684DEST_PATH_IMAGE018
其中，由于第一振动模态的振动幅值与第二振动模态的振动幅值相同，则：
Figure 896545DEST_PATH_IMAGE019
Figure 910900DEST_PATH_IMAGE020
其中，A为石英半球谐振子的振动幅值；
其中，由石英半球谐振子600的拍频信号振动特性可知：
Figure 339607DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 460010DEST_PATH_IMAGE022
为拍频振动振幅的变化周期；
进而可得：
Figure 708589DEST_PATH_IMAGE023
=
Figure 821907DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 105121DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 662004DEST_PATH_IMAGE026
；
由带绝对值的余弦函数周期为
Figure 397879DEST_PATH_IMAGE027
，可知：
Figure 836861DEST_PATH_IMAGE046
由此可得：
Figure 974581DEST_PATH_IMAGE029
Figure 436787DEST_PATH_IMAGE030
Figure 659958DEST_PATH_IMAGE031
其中，
Figure 583920DEST_PATH_IMAGE047
为第一振动模态的本征频率；
Figure 576147DEST_PATH_IMAGE048
为第二振动模态的本征频率；
∆f为石英半球谐振子频率裂解，即第一振动模态和第二振动模态的频差。
在一个实施例中，S40步骤包括：
S41、通过离子束穿过刻蚀窗口411，按照S10步骤中确定的去除质量，对石英半球谐振子600的修调位进行离子束刻蚀，完成质量去除修调。
在一个实施例中，还包括如下步骤：
S50、通过移动机构500驱动掩膜机构400向远离石英半球谐振子600的方向移动，通过检测机构300对S40步骤中完成修调的石英半球谐振子600进行检测；
若检测结果为合格，则将石英半球谐振子600由夹持机构200取出；
若检测结果为不合格，则通过检测机构300再次确定石英半球谐振子600的修调位和去除质量，进而重复S20步骤至S50步骤。
下面对本发明提供的石英半球谐振子修调装置进行描述，下文描述的石英半球谐振子修调装置与上文描述的石英半球谐振子修调方法可相互对应参照。
参见图2至图5，本发明还提供一种石英半球谐振子修调装置，用以执行如上任一项所述的石英半球谐振子修调方法，包括：
夹持机构200，用以稳定夹持石英半球谐振子600，并驱动石英半球谐振子600旋转；
检测机构300，用以对石英半球谐振子600进行检测，并获得修调位和去除质量；
掩膜机构400，用以对石英半球谐振子600修调掩膜；
移动机构500，移动机构500的驱动端与掩膜机构400连接，用以驱动掩膜机构400沿靠近或远离石英半球谐振子600的方向移动。
在一个实施例中，夹持机构200包括夹持工装220和转台组件210，石英半球谐振子600安装于夹持工装220上，转台组件210的驱动端与夹持工装220连接，用以驱动夹持工装220转动。
在一个实施例中，掩膜机构400包括掩膜壳体410和支架420，掩膜壳体410设有用以容纳石英半球谐振子600的容纳腔，掩膜壳体410的内侧壁与石英半球谐振子600的外侧壁贴合适配；掩膜壳体410设有刻蚀窗口411，刻蚀窗口411用以与石英半球谐振子600的修调位对位适配；支架420设置于掩膜壳体410的外侧；
移动机构500包括驱动件520、位移平台510和连接杆530，驱动件520的输出端与位移平台510连接，连接杆530的一端与位移平台510连接，连接杆530的另一端与支架420连接。
在一个实施例中，检测机构300包括继电器310、电磁转换头320、激励敲击杆330和激光测振仪340，继电器310与电磁转换头320电连接，激励敲击杆330的一端与电磁转换头320连接，激励敲击杆330的另一端用以敲击石英半球谐振子600；
激光测振仪340用以采集并分析石英半球谐振子600的振动信号。
下面结合本发明提供的石英半球谐振子修调装置对本发明提供的石英半球谐振子修调方法进行描述，具体包括如下步骤：
S10、将石英半球谐振子600安装于夹持机构200上，其中，如图4和图5所示，石英半球谐振子600包括中心支撑杆610和半球薄壁壳体620，中心支撑杆610贯穿半球薄壁壳体620的中轴线。
进一步地，夹持机构200包括转台组件210和夹持工装220，转台组件210包括旋转电机和旋转台，旋转电机的驱动端与旋转台的底侧固定连接，进而实现旋转电机带动旋转台转动，夹持工装220安装于旋转台的上侧，并与旋转台同步转动；具体的，夹持工装220设有多个固定孔240，多个固定孔240沿夹持工装220的周向均匀设置，对应的，通过多个固定孔240将夹持工装220安装于旋转台上，保证夹持工装220与旋转台的稳定性，同时提高对石英半球谐振子600夹持的稳定性，同时便于对夹持工装220进行拆装，方便清洗夹持工装220。
其中，夹持工装220上设有夹爪230，夹爪230设置多个，通过多个夹爪230之间的聚拢作用，实现对中心支撑杆610的稳定夹持，由此可见，可适配于不同直径尺寸的石英半球谐振子600的修调，提高适用性。
也就是说，将石英半球谐振子600正放于夹持工装220上，使中心支撑杆610的下端位于多个夹爪230之间，通过多个夹爪230的聚拢，形成稳固的夹持效果，同时，半球薄壁壳体620覆盖住多个夹爪230；
进一步地，通过检测机构300对石英半球谐振子600进行检测，确定石英半球谐振子600的修调位和去除质量；其中，如图3所示，检测机构300包括检测基座、继电器310、电磁转换头320、激励敲击杆330和激光测振仪340，检测基座可拆卸地安装于移动机构500上，保证检测机构300的安装稳定性，且检测机构300位于与刻蚀窗口411相背的石英半球谐振子600的一侧；继电器310设置于检测基座上，电磁转换头320与继电器310电连接，实现将继电器310输出的电流转换为磁信号，进而，激励敲击杆330的一端与电磁转换头320连接，激励敲击杆330的另一端与石英半球谐振子600接触，实现激励敲击杆330根据磁信号的大小对石英半球谐振子600进行敲击，使石英半球谐振子600产生振动；激光测振仪340与石英半球谐振子600相对设置，实现对石英半球谐振子600的振动信号的采集和分析，进而确定石英半球谐振子600的修调位和去除质量。
本实施例中，激光测振仪340对石英半球谐振子600的振动信号的分析过程如下：
将石英半球谐振子的振动模型等效简化为双弹簧质量块模型（即每根弹簧的两端 分别对应设置一个质量块，两根弹簧的中心位置交接，每根弹簧对应的两个质量块形成一 个振动模态，也就是说，形成第一振动模态和第二振动模态），由于四个质量块存在质量不 均的情况，使得第一振动模态和第二振动模态的等效质量m与等效刚度k存在差异，对应可 将建立第一振动模态的运动方程
Figure 209254DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 936032DEST_PATH_IMAGE034
其中，
Figure 945577DEST_PATH_IMAGE035
为第一振动模态的振动幅值；
Figure 995572DEST_PATH_IMAGE036
为第一振动模态的振动角频率；
t为时间变化量；
Figure 314427DEST_PATH_IMAGE037
为第一振动模态的初始相位；
Figure 246611DEST_PATH_IMAGE049
其中，
Figure 59846DEST_PATH_IMAGE038
为第一振动模态的等效刚度；
Figure 761086DEST_PATH_IMAGE039
为第一振动模态的等效质量；
建立第二振动模态的运动方程：
Figure 14956DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 434436DEST_PATH_IMAGE040
为第二振动模态的振动幅值；
Figure 989046DEST_PATH_IMAGE041
为第二振动模态的振动角频率；
t为时间变化量；
Figure 59639DEST_PATH_IMAGE042
为第二振动模态的初始相位；
Figure 471028DEST_PATH_IMAGE043
Figure 643384DEST_PATH_IMAGE044
为第二振动模态的等效刚度，
Figure 798422DEST_PATH_IMAGE045
为第二振动模态的等效质量；
进一步地，将石英半球谐振子任一位置的振动模态等效为第一振动模态和第二振 动模态的合成，则石英半球谐振子的运动方程
Figure 224986DEST_PATH_IMAGE017
为：
Figure 807277DEST_PATH_IMAGE018
其中，由于第一振动模态的振动幅值与第二振动模态的振动幅值相同（第一振动模态和第二振动模态的振动幅值差异可忽略），则：
Figure 404612DEST_PATH_IMAGE019
Figure 347029DEST_PATH_IMAGE020
其中，A为石英半球谐振子的振动幅值；
其中，
Figure 142946DEST_PATH_IMAGE050
决定了石英半球谐振子的拍频信号的幅值变化；
进而，由石英半球谐振子的拍频信号振动特性可知：
Figure 630560DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 511928DEST_PATH_IMAGE022
为拍频振动振幅的变化周期；
进而可得：
Figure 22150DEST_PATH_IMAGE023
=
Figure 672574DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 596668DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 699753DEST_PATH_IMAGE026
；
由带绝对值的余弦函数周期为
Figure 983973DEST_PATH_IMAGE027
，可知：
Figure 957745DEST_PATH_IMAGE046
由此可得：
Figure 52740DEST_PATH_IMAGE029
Figure 659433DEST_PATH_IMAGE030
Figure 498076DEST_PATH_IMAGE051
其中，
Figure 591934DEST_PATH_IMAGE047
为第一振动模态的本征频率；
Figure 310360DEST_PATH_IMAGE048
为第二振动模态的本征频率；
∆f为第一振动模态和第二振动模态的频差，即石英半球谐振子频率裂解。也就是说通过测量变化周期T，可实现对频率裂解的计算。
旋转石英半球谐振子，当激励在刚性轴上时，只有一个振动模态被激发，不会产生 拍频信号，从而去顶石英半球谐振子的刚性轴，本发明中采用质量去除修调方法，由公式
Figure 388038DEST_PATH_IMAGE052
知，当m减小时，
Figure 764792DEST_PATH_IMAGE053
增大，因此，对两刚性轴进行频率测量，并对频率小的刚性轴上进行 质量去除修调，实现对修调位和去除质量的确定。
S20、通过夹持机构200驱动石英半球谐振子600旋转，使修调位旋转至预定位置；具体的，通过旋转电机驱动旋转台转动，进而带动夹持工装220和石英半球谐振子600转动，将修调位转动至预定位置，便于对修调位的修调处理。
S30、通过移动机构500驱动掩膜机构400向靠近石英半球谐振子600的方向移动，使掩膜机构400的刻蚀窗口411移动至预定位置，并使刻蚀窗口411的内侧与第一修调位对应贴合；具体的，本实施例中，初始状态下，掩膜机构400未对石英半球谐振子600进行掩膜，使石英半球谐振子600处于完全裸露状态。
其中，移动机构500包括驱动件520、位移平台510和连接杆530，驱动件520的安装端与底板100可拆卸连接，驱动件520的输出端与位移平台510连接，通过驱动件520的驱动实现位移平台510在底板100上的相应移动；连接杆530的一端与位移平台510可拆卸连接，连接杆530的另一端与掩膜机构400可拆卸连接，进而实现对掩膜机构400的位移驱动传动，实现掩膜机构400对石英半球谐振子600的掩膜或脱离。
进一步地，掩膜机构400包括掩膜壳体410和支架420，掩膜壳体410呈四分之一球状，形成有用以容纳石英半球谐振子600的容纳腔，也就是说，掩膜壳体410对石英半球谐振子600的一半进行掩膜，当处于掩膜状态时，掩膜壳体410的内侧壁与石英半球谐振子600的外侧壁贴合适配。
其中，掩膜壳体410的侧壁设有刻蚀窗口411，用以使离子束穿过刻蚀窗口411，进而对石英半球谐振子600的修调位进行刻蚀，完成质量去除修调。需要说明的是，本实施例中，刻蚀窗口411的尺寸为固定尺寸，便于提高刻蚀精度。当处于掩膜状态时，刻蚀窗口411与修调位均位于预定位置，使得刻蚀窗口411与第一修调位相对应，便于进行调整。
在一个实施例中，底板100上设置标记物，以此标记预定位置，提高定位效率。其中，标记物可设置为箭头。
还需要说明的是，需要先将石英半球谐振子600的修调位转动至预定位置，再将掩膜壳体410移动至掩膜位置，实现掩膜壳体410对石英半球谐振子600的掩膜，为了防止石英半球谐振子600转动与掩膜壳体410发生磕碰磨损。
支架420设置于掩膜壳体410的外侧壁，支架420的两端分别设置有装配孔421，并与连接杆530的端部对应可拆卸连接，实现移动传动。本实施例中，连接杆530设置为敞口的框式结构，方便连接装配，同时提高传动的稳定性。
在一个实施例中，支架420与掩膜壳体410一体成型。
还需要说明的是，支架420与连接杆530可拆卸连接，便于更换不同尺寸的掩膜壳体410，以适配不同尺寸的石英半球谐振子600。
S40、采用刻蚀工艺对石英半球谐振子600的第一修调位进行质量去除修调，具体的，通过离子束穿过刻蚀窗口411，按照S10步骤中确定的去除质量，对石英半球谐振子600的第一修调位进行离子束刻蚀，完成质量去除修调。
S50、通过移动机构500驱动掩膜机构400向远离石英半球谐振子600的方向移动，使石英半球谐振子600完全裸露，通过检测机构300对S40步骤中完成修调的石英半球谐振子600进行检测；
若检测结果为合格即石英半球谐振子600的频率裂解满足半球陀螺的精度需求，则将石英半球谐振子600由夹持机构200取出；
若检测结果为不合格即石英半球谐振子600的频率裂解不满足半球陀螺的精度需求，则通过检测机构300再次确定石英半球谐振子600的第二修调位和去除质量，进而重复S20步骤至S50步骤，对第二修调位进行修调和检测，直至检测结果为合格。
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行石英半球谐振子600修调方法。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述所提供的石英半球谐振子修调方法。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述提供的石英半球谐振子修调方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本发明提供的石英半球谐振子修调方法及修调装置，包括如下步骤S10、将石英半球谐振子安装于夹持机构200上，通过检测机构300对石英半球谐振子进行检测，确定石英半球谐振子的修调位和去除质量；S20、通过夹持机构200驱动石英半球谐振子旋转，使修调位旋转至预定位置；S30、通过移动机构500驱动掩膜机构400向靠近石英半球谐振子的方向移动，使掩膜机构400的刻蚀窗口411移动至预定位置，并使刻蚀窗口411的内侧与修调位对应贴合；S40、采用刻蚀工艺对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调，通过对石英半球谐振子的在线检测，确定修调位和去除质量，进而对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调，实现修调与检测的同步，进而减小石英半球谐振子的频率裂解，提升石英半球谐振子的修调和检测效率，进而提高半球谐振陀螺的精度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种石英半球谐振子修调方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10、将石英半球谐振子安装于夹持机构上，通过检测机构对石英半球谐振子进行检测，确定石英半球谐振子的修调位和去除质量；
S20、通过夹持机构驱动石英半球谐振子旋转，使修调位旋转至预定位置；
S30、通过移动机构驱动掩膜机构向靠近石英半球谐振子的方向移动，使掩膜机构的刻蚀窗口移动至预定位置，并使刻蚀窗口的内侧与修调位对应贴合；
S40、采用刻蚀工艺对石英半球谐振子的修调位进行质量去除修调;
其中,S10步骤包括：
S11、通过检测机构的激励敲击杆敲击石英半球谐振子，并通过激光测振仪采集并分析石英半球谐振子的振动信号，获得石英半球谐振子的修调位及去除质量;
其中,S11步骤包括：
S111、将石英半球谐振子的振动模型等效简化为双弹簧质量块模型，建立第一振动模态的运动方程
Figure QLYQS_1
：
Figure QLYQS_2
其中，
Figure QLYQS_3
为第一振动模态的振动幅值；
Figure QLYQS_4
为第一振动模态的振动角频率；
t为时间变化量；
Figure QLYQS_5
为第一振动模态的初始相位；
Figure QLYQS_6
其中，
Figure QLYQS_7
为第一振动模态的等效刚度；
Figure QLYQS_8
为第一振动模态的等效质量；
建立第二振动模态的运动方程
Figure QLYQS_9
：
Figure QLYQS_10
其中，
Figure QLYQS_11
为第二振动模态的振动幅值；
Figure QLYQS_12
为第二振动模态的振动角频率；
Figure QLYQS_13
为第二振动模态的初始相位；
Figure QLYQS_14
Figure QLYQS_15
为第二振动模态的等效刚度，
Figure QLYQS_16
为第二振动模态的等效质量;
其中,S11步骤中还包括：
S112、将石英半球谐振子任一位置的振动模态等效为第一振动模态和第二振动模态的合成，则石英半球谐振子的运动方程
Figure QLYQS_17
为：
Figure QLYQS_18
则：
Figure QLYQS_19
Figure QLYQS_20
其中，A为石英半球谐振子的振动幅值；
其中，由石英半球谐振子的拍频信号振动特性可知：
Figure QLYQS_21
其中，
Figure QLYQS_22
为拍频振动振幅的变化周期；
进而可得：
Figure QLYQS_23
=
Figure QLYQS_24
其中，
Figure QLYQS_25
，
Figure QLYQS_26
，
由带绝对值的余弦函数周期为
Figure QLYQS_27
，可知：
Figure QLYQS_28
由此可得：
Figure QLYQS_29
Figure QLYQS_30
Figure QLYQS_31
其中，
Figure QLYQS_32
为第一振动模态的本征频率；
Figure QLYQS_33
为第二振动模态的本征频率；
∆f为石英半球谐振子频率裂解。
2.根据权利要求1所述的石英半球谐振子修调方法，其特征在于，S40步骤包括：
S41、通过离子束穿过刻蚀窗口，按照S10步骤中确定的去除质量，对石英半球谐振子的修调位进行离子束刻蚀，完成质量去除修调。
3.根据权利要求1至2任一项所述的石英半球谐振子修调方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S50、通过移动机构驱动掩膜机构向远离石英半球谐振子的方向移动，通过检测机构对S40步骤中完成修调的石英半球谐振子进行检测；
若检测结果为合格，则将石英半球谐振子由夹持机构取出；
若检测结果为不合格，则通过检测机构再次确定石英半球谐振子的修调位和去除质量，进而重复S20步骤至S50步骤。
4.一种石英半球谐振子修调装置，用以执行如权利要求1至3任一项所述的石英半球谐振子修调方法，其特征在于，包括：
夹持机构，用以稳定夹持石英半球谐振子，并驱动所述石英半球谐振子旋转；
检测机构，用以对所述石英半球谐振子进行检测，并获得修调位和去除质量；
掩膜机构，用以对所述石英半球谐振子修调掩膜；所述掩膜机构包括掩膜壳体和支架，所述掩膜壳体设有用以容纳石英半球谐振子的容纳腔，所述掩膜壳体的内侧壁与所述石英半球谐振子的外侧壁贴合适配；所述掩膜壳体设有刻蚀窗口，所述刻蚀窗口用以与所述石英半球谐振子的修调位对位适配；所述支架设置于所述掩膜壳体的外侧；
移动机构，所述移动机构的驱动端与所述掩膜机构连接，用以驱动所述掩膜机构沿靠近或远离所述石英半球谐振子的方向移动; 所述移动机构包括驱动件、位移平台和连接杆，所述驱动件的输出端与所述位移平台连接，所述连接杆的一端与所述位移平台连接，所述连接杆的另一端与所述支架连接。
5.根据权利要求4所述的石英半球谐振子修调装置，其特征在于，所述夹持机构包括夹持工装和转台组件，所述石英半球谐振子安装于所述夹持工装上，所述转台组件的驱动端与所述夹持工装连接，用以驱动所述夹持工装转动。
6.根据权利要求4所述的石英半球谐振子修调装置，其特征在于，所述检测机构包括继电器、电磁转换头、激励敲击杆和激光测振仪，所述继电器与所述电磁转换头电连接，所述激励敲击杆的一端与所述电磁转换头连接，所述激励敲击杆的另一端用以敲击所述石英半球谐振子；
所述激光测振仪用以采集并分析所述石英半球谐振子的振动信号。
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