CN116804561A - 一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置及方法，装置包括：腔室；位于腔室内的谐振子，谐振子包括支撑柱、半球壳体、以及位于所述半球壳体的外表面的损耗层，半球壳体的边缘具有谐振子唇沿，半球壳体的开口朝向腔室的底部；激励电极和检测电极，位于所述腔室内分别位于支撑柱的中心轴的两侧，激励电极和检测电极均与谐振子唇沿相对设置且与谐振子间隔设置；夹持器，夹持器的一端与所述支撑柱的底端连接；步进电机，步进电机与所述夹持器的另一端连接；位于腔室的侧壁的离子源，离子源用于给所述损耗层发射离子束。所述谐振子阻尼修调装置使得谐振子的阻尼不均匀性降低且不会影响谐振子的增益均匀性，具有不会产生额外增益误差的优点。
Description
技术领域
本发明涉及振动陀螺技术领域，尤其涉及一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置及方法。
背景技术
谐振陀螺是一种基于科里奥利效应的固态波动陀螺，具有精度高、成本低、体积小、寿命长、免维护的优点。谐振陀螺的工作模式有力平衡模式和全角模式两种。力平衡模式下谐振子上驻波的振动方向和幅值均固定不变，通过在敏感轴施加平衡力，使驻波始终保持在驱动方向。而全角模式不控制驻波的振动方向，随着外界角速度输入，驻波可自由进动。因此，全角模式具有大动态、高带宽的突出优点，是谐振陀螺发展的重要方向。
谐振子是谐振陀螺的核心部件，谐振子的性能参数直接决定了陀螺的精度。由于谐振子复杂的三维结构、硬脆的材料特性以及加工技术的限制，导致实际加工出来的谐振子会存在不同程度的壁厚不均匀性、密度不均匀性和结构损伤。以上缺陷会严重破坏谐振子的一致性和对称性，导致谐振子沿周向分布的刚度和阻尼不均匀。谐振子的刚度不均匀性可以通过激光刻蚀或离子束刻蚀等手段来修调。但是谐振子的阻尼不均匀性由于其复杂的机理，目前暂无有效的直接修调手段。
阻尼是反映振动系统运动过程中能量耗散特征的参数，是系统耗损能量的能力，是材料或结构在承受周期应变时以热量方式消耗机械能的本领。在全角模式下，谐振陀螺对其结构对称性要求更高。加工过程中的结构不对称，尤其是阻尼不对称，将会对陀螺的精度产生严重影响。阻尼不均匀性是全角模式下半球谐振陀螺的主要误差来源，会导致陀螺的输出漂移和敏感阈值。另外，阻尼不均匀性的存在使得驻波在不同方位时的控制参数也各不相同，增加了陀螺控制的复杂性，并最终导致陀螺精度大幅下降。
如何降低谐振子的阻尼不均匀性且不影响谐振子的增益均匀性、不产生额外增益误差，是亟需解决的。
发明内容
本发明提供一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置及方法，降低谐振子的阻尼不均匀性且不会影响谐振子的增益均匀性、不会产生额外增益误差。
本发明提供一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，包括：腔室；位于所述腔室内的谐振子，所述谐振子包括支撑柱、与支撑柱连接的半球壳体、以及位于所述半球壳体的外表面的损耗层，所述半球壳体的边缘具有谐振子唇沿，所述半球壳体的开口朝向所述腔室的底部；激励电极和检测电极，位于所述腔室内分别位于支撑柱的中心轴的两侧，激励电极和检测电极均与谐振子唇沿相对设置且与谐振子间隔设置；夹持器，夹持器的一端与所述支撑柱的底端连接；步进电机，所述步进电机与所述夹持器的另一端连接；位于所述腔室的侧壁的离子源，所述离子源用于给所述损耗层发射离子束。
可选的，还包括:谐振子控制单元；激励线缆和检测线缆，所述激励线缆的一端与所述谐振子控制单元电连接、另一端与激励电极电连接，所述激励线缆用于传输谐振子控制单元产生的正弦激励信号，所述检测线缆的一端与所述谐振子控制单元电连接、另一端与检测电极电连接，所述检测线缆用于传输谐振子的振动信号。
可选的，所述激励电极的上表面与所述检测电极的上表面设置在同一平面上，所述激励电极的中心点和所述检测电极的中心点分布在一个圆上，所述激励电极的中心点和所述检测电极的中心点的连线的长度等于所述圆的直径，该圆的圆心与支撑柱的中心轴重合且与步进电机的输出轴的中心轴线重合。
可选的，所述损耗层的材料为金属材料或者绝缘材料。
可选的，所述绝缘材料包括二氧化硅。
可选的，还包括：驱动器，所述驱动器与所述步进电机连接，所述驱动器用于驱动所述步进电机围绕所述步进电机的输出轴旋转。
可选的，所述谐振子与所述激励电极之间的间隙为10μm-100μm，所述谐振子与检测电极之间的间隙为10μm-100μm。
可选的，离子束的工作气体采用氩气。
本发明还提供一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调方法，包括：
步骤S1:形成谐振子，所述谐振子包括支撑柱、与支撑柱连接的半球壳体、以及位于所述半球壳体的外表面的损耗层，所述半球壳体的边缘具有谐振子唇沿；
步骤S2:将谐振子安装到夹持器上，夹持器的一端与所述支撑柱的底端连接，夹持器的另一端套在步进电机的输出轴上，半球壳体的开口朝向所述腔室的底部，保持激励电极和检测电极均与谐振子唇沿相对设置且与谐振子间隔设置；
步骤S3:通过对谐振子扫频，得到谐振子在工作模态的谐振频率ωd；
步骤S4：用谐振子在工作模态的谐振频率ωd激励谐振子振动，当谐振子的振动达到稳定后，断开激励电极上的信号并记录谐振子的自由衰减信号，通过参数拟合得到谐振子在当前角度位置的阻尼；
步骤S5：步进电机驱动半球壳体围绕支撑柱的中心轴按照特征步进角度旋转，每旋转一次半球壳体特征步进角度重复进行步骤S4一次，获得谐振子在不同角度位置的阻尼值；
步骤S6：从谐振子在不同位置的阻尼值中获取若干个极大阻尼值和若干个极小阻尼值，若干个极大阻尼值包括第一极大阻尼值至第Q极大阻尼值，若干个极小阻尼值包括第一极小阻尼值至第W极小阻尼值，Q和W均为大于或等于2的整数；任意的第w极小阻尼值对应的谐振子的方位角为第w极小阻尼方位角，w为大于或等于1且小于或等于W的整数，任意的第q极大阻尼值对应的谐振子的方位角为第q极大阻尼方位角，q为大于或等于1且小于或等于Q的整数；
步骤S7：获取第一阻尼不均匀值至第K阻尼不均匀值，任意的第k阻尼不均匀值＝2(第k极大阻尼值-第k极小阻尼值)/(第k极大阻尼值+第k极小阻尼值)，K＝min(W,Q),k为大于或等于1且小于或等于K的整数；
步骤S8：对损耗层的表面进行第一刻蚀至第K刻蚀；对损耗层的表面进行第k刻蚀的步骤包括：将谐振子的第k极大阻尼方位角对应的方位旋转到离子源所在的方向，离子源发出离子束对损耗层的表面进行第k刻蚀，第k刻蚀的时间根据第k阻尼不均匀值和离子束的参数获取；
步骤S9：重复步骤S4-步骤S8，直到谐振子的任意第k阻尼不均匀值小于目标值。
可选的，第k刻蚀的时间Tk根据第k阻尼不均匀值δCk和离子束的参数获取：Tk＝α*δCk/U，其中α为常系数，α由损耗层的材料和离子束刻蚀角度决定，U为离子束的束压。
可选的，在步骤S1中，所述损耗层的厚度为0.8微米至1.2微米。
可选的，特征步进角度为1度～10度。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案提供的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，通过在半球壳体的外表面形成损耗层来调节阻尼的方式，与粘贴不同长度压电C陶瓷的方式相比，具有不会产生额外增益误差，不会影响谐振子的增益均匀性的优点。通过离子束刻蚀去除少量损耗层的方式，具有更高的阻尼修调精度。本发明具有更广的适应性和更好的通用性，适用于采用压电激励检测和静电激励检测等多种方式的谐振陀螺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本发明提供的一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置的示意图；
图2为谐振子的半剖图；
图3为本发明实施例中修调前的谐振子阻尼沿周向的分布图；
图4为本发明实施例中修调后的谐振子阻尼沿周向的分布图；
图5是本发明中的基于附加损耗的谐振子阻尼修调方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明一实施例提供一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，参考图1，包括：
腔室116；
位于所述腔室116内的谐振子113，所述谐振子113包括支撑柱201、与支撑柱连接的半球壳体203、以及位于所述半球壳体203的外表面的损耗层117，所述半球壳体203的开口朝向所述腔室116的底部；
激励电极108和检测电极112，位于所述腔室116内分别位于支撑柱的中心轴的两侧，激励电极108和检测电极112均与半球壳体203的边缘相对设置且与谐振子113间隔设置；
夹持器111，夹持器111的一端与所述支撑柱的底端连接；
步进电机110，所述步进电机110与所述夹持器111的另一端连接；
位于所述腔室116的侧壁的离子源115，所述离子源115用于给所述损耗层117发射离子束。
所述半球壳体203的边缘具有谐振子唇沿202，激励电极108和检测电极112均与谐振子唇沿202相对设置且与谐振子113间隔设置。
所述基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置还包括:谐振子控制单元105；激励线缆107和检测线缆109，所述激励线缆107的一端与所述谐振子控制单元105电连接、另一端与激励电极108电连接，所述激励线缆107用于传输谐振子控制单元105产生的正弦激励信号，所述检测线缆109的一端与所述谐振子控制单元105电连接、另一端与检测电极112电连接，所述检测线缆109用于传输谐振子的振动信号。
在一个实施例中，所述正弦激励信号的电压为50V～200V。
所述激励电极108的上表面与所述检测电极112的上表面设置在同一平面上，所述激励电极108的中心点和所述检测电极112的中心点分布在一个圆上，所述激励电极108的中心点和所述检测电极112的中心点的连线的长度等于所述圆的直径，该圆的圆心与支撑柱的中心轴重合。该圆的圆心也与步进电机110的输出轴的中心轴线重合。
在一个实施例中，所述损耗层117的材料为金属材料或者绝缘材料。所述绝缘材料包括二氧化硅。
所述基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置还包括：驱动器103，所述驱动器103与所述步进电机110连接，所述驱动器103用于驱动所述步进电机110围绕所述步进电机110的输出轴旋转。在一个实施例中，驱动器103采用微步细分以提高对步进电机110的控制精度。
在一个实施例中，所述谐振子与所述激励电极108之间的间隙为10μm-100μm，所述谐振子与检测电极112之间的间隙为10μm-100μm。过大的间隙会降低激励和检测的效率。该间隙指的是纵向方向上的尺寸。
所述基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置还包括：电脑101；控制线缆102；驱动线缆104；信息线缆106。
所述控制线缆102的一端采用USB接口与电脑101连接，另一端与驱动器103连接。所述控制线缆102的另一端采用RS485接口与驱动器103连接。所述信息线缆106的一端采用USB接口与电脑101连接，另一端采用与谐振子控制单元105连接，具体的，另一端采用RS485接口与谐振子控制单元105连接。
谐振子控制单元105用于信号的数模、模数转换、放大和滤波。所述激励电极用于给谐振子施加正弦激励信号。所述检测电极112用于检测谐振子的微小振动，谐振子与检测电极112之间微小的间隙变化引起电容的改变，使得检测电极112上产生微弱的电信号，该电信号通过检测线缆109传输到谐振子控制单元105进行放大和滤波。
在一个实施例中，所述腔室为真空腔室，真空腔室用于提供高真空环境，以开展离子束刻蚀。
所述离子源115安装在真空腔室的一侧侧壁，用于产生具有一定动能的离子束114对损耗层117进行刻蚀。
所述夹持器111上设有螺纹孔，用于支撑柱和夹持器111锁紧。
所述离子源115通过法兰安装在腔室116的侧壁上，所述离子源115利用电子轰击工作气体，产生带正电荷的离子气体，在离子源115内部直流电场的加速下获得能量，形成离子束114。离子束114在谐振子的极大阻尼方位角对损耗层117进行刻蚀，从损耗层117的表面刻蚀去除微小厚度的损耗层117，以改善谐振子的阻尼不均匀性。
谐振子的阻尼不均匀值是指谐振子的极大阻尼值和谐振子的极大阻尼值之差与谐振子的极大阻尼值和谐振子的极大阻尼值之和的比值的两倍，是全角模式谐振陀螺的主要误差来源，会导致谐振陀螺的输出漂移和敏感阈值。通常，当谐振子的阻尼不均匀值大于5％时，谐振陀螺的精度会受到严重影响。因此，本实施例中，谐振子的阻尼不均匀值修调的目标值设为小于或等于5％。
半球壳体203表面的损耗层117的能量损耗途径主要有以下两种：(1)损耗层117内部缺陷位置会随应力变化而发生改变，间隙原子的扩散和置换原子的重新分布导致了能量的损耗。(2)损耗层117与半球壳体之间的界面阻尼所产生的能量损耗，在应力作用下，半球壳体与损耗层117结合面之间产生微量滑动，滑动过程中通过摩擦消耗能量。因此，在其他条件不变情况下，损耗层117所带来的附加损耗与损耗层117的膜层厚度近似成正比。
所述半球壳体203和支撑柱201采用石英材料加工而成，半球壳体203的开口直径为5mm-30mm。
所述步进电机110的控制方式为脉冲方向型，当脉冲输入由高变低(下降沿)跳变，方向输入为低电平(或悬空)时，步进电机110在顺时针方向上转动一个步长，当脉冲输入由高变低(下降沿)跳变，方向输入为高电平时，步进电机110在逆时针方向上转动一个步长。
所述损耗层117为二氧化硅薄膜，以保证谐振子的电气对称性不受影响。二氧化硅薄膜以其优异的性能在半导体、微波、光电子、光学器件以及薄膜传感器等领域获得了广泛的应用。在微电子技术中二氧化硅薄膜被用作扩散掩蔽层、MOS器件的绝缘栅、多层布线的绝缘隔离层以及器件表面的钝化保护层等。二氧化硅薄膜还以其折射率低、透光性好的特性用于光学零件的表面防护以及减反射涂层。此外，二氧化硅薄膜具有良好的绝缘性、稳定性和机械特性，硬度高、结构精细、膜层牢固、抗磨耐腐蚀、熔点高，常用于多层薄膜传感器的绝缘层。通常制备二氧化硅薄膜现行方法主要有磁控溅射、离子束溅射、化学气相沉积、热氧化法、凝胶-溶胶法等。
在一个实施例中，所述谐振子控制单元105采用高精度数模、模数转换器，以提高谐振子激励和检测的精度。
在一个实施例中，所述驱动器103采用细分驱动，使步进电机110的转子运转平滑，减小低速运行时的振动。
当修调后谐振子的阻尼不均匀值小于目标值，并且半球壳体的整个外表面均有损耗层117，可以采用离子束114对半球壳体外表面的损耗层117进行周向刻蚀，均匀地去除部分损耗层117以减小谐振子的阻尼值。
本发明另一实施例还提供一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调方法，采用上述实施例提供的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，包括以下步骤：
步骤S1:形成谐振子，所述谐振子包括支撑柱、与支撑柱连接的半球壳体、以及位于所述半球壳体的外表面的损耗层117，所述半球壳体的边缘具有谐振子唇沿。
步骤S1中，损耗层117的厚度为第一预设值。在本实施例中，损耗层117的厚度为0.8微米至1.2微米，例如1微米。
形成所述损耗层117的工艺包括磁控溅射或离子束溅射。
步骤S2:将谐振子安装到夹持器上，夹持器的一端与所述支撑柱的底端连接，夹持器的另一端套在步进电机的输出轴上，半球壳体的开口朝向所述腔室的底部，保持激励电极和检测电极均与谐振子唇沿相对设置且与谐振子间隔设置。
具体的，通过螺丝锁紧夹持器，使得支撑柱与夹持器可靠连接；向下调节夹持器的位置，使得半球壳体与激励电极、检测电极接触，再向上微微抬起夹持器，使得谐振子分别与激励电极和检测电极之间的间隙达到第二预设值，最后通过螺丝将夹持器与步进电机输出轴固定。
步骤S3：通过对谐振子扫频，得到谐振子在工作模态的谐振频率ωd。
在一个实施例中，工作模态为谐振子的振动环向波数n等于2对应的工作模态。
在一个本实施例中，在电脑上设置一定的扫频范围，对谐振子扫频的扫频范围设置为3000Hz-10000Hz，正弦扫频信号通过激励电极施加到谐振子上，通过对检测电极的信号做傅里叶变换得到谐振子n＝2对应的工作模态的谐振频率ωd为7076Hz。
步骤S4：用谐振子在工作模态的谐振频率ωd激励谐振子振动，当谐振子的振动达到稳定后，断开激励电极上的信号并记录谐振子自由衰减信号，通过参数拟合得到谐振子在当前角度位置的阻尼c。
谐振子沿测量角度方向的自由衰减函数y表示为为阻尼，A0为初始振幅，m为谐振子的质量，ωd为谐振频率，/>为初相角，t为时间。通过参数拟合即可得到当前角度位置的阻尼c。
步骤S5：步进电机驱动半球壳体围绕支撑柱的中心轴按照特征步进角度旋转，每旋转一次半球壳体特征步进角度重复进行步骤S4一次，获得谐振子在不同角度位置的阻尼值。
在步骤S5中，采用光电式绝对值编码器以实现对步进电机旋转的闭环控制。
在一个实施例中，特征步进角度为1度～10度，例如5度。
步骤S6：从谐振子在不同位置的阻尼值中获取若干个极大阻尼值和若干个极小阻尼值，若干个极大阻尼值包括第一极大阻尼值至第Q极大阻尼值，若干个极小阻尼值包括第一极小阻尼值至第W极小阻尼值，Q和W为大于或等于2的整数。
参考图2，图2中的横坐标为谐振子的方位角，图2中的纵坐标为谐振子的阻尼。
在一个实施例中，Q和W均等于4，第一极大阻尼值至第Q极大阻尼值分别为第一极大阻尼值、第二极大阻尼值、第三极大阻尼值和第四极大阻尼值。第一极小阻尼值至第W极小阻尼值分别为第一极小阻尼值、第二极小阻尼值、第三极小阻尼值和第四极小阻尼值。
任意的第w极小阻尼值对应的谐振子的方位角为第w极小阻尼方位角，w为大于或等于1且小于或等于W的整数；任意的第q极大阻尼值对应的谐振子的方位角为第q极大阻尼方位角，q为大于或等于1且小于或等于Q的整数。
在本实施例中，第一极小阻尼方位角和第二极小阻尼方位角之间的差值为90度，第三极小阻尼方位角和第二极小阻尼方位角之间的差值为90度，第三极小阻尼方位角和第四极小阻尼方位角之间的差值为90度。第一极大阻尼方位角和第二极大阻尼方位角之间的差值为90度，第三极大阻尼方位角和第二极大阻尼方位角之间的差值为90度，第三极大阻尼方位角和第四极大阻尼方位角之间的差值为90度。
在一个实施例中，第一极大阻尼值对应的谐振子的方位至第Q极大阻尼值对应的谐振子的方位递增，第一极小阻尼值、第二极小阻尼值、第三极小阻尼值和第Q极小阻尼值对应的谐振子的方位递增。
谐振子的方位指的是：谐振子围绕支撑柱的中心轴旋转的角度。
步骤S7：获取第一阻尼不均匀值至第K阻尼不均匀值，任意的第k阻尼不均匀值＝2(第k极大阻尼值-第k极小阻尼值)/(第k极大阻尼值+第k极小阻尼值)。K＝min(W,Q),k为大于或等于1且小于或等于K的整数。K＝min(W,Q)中，K等于W和Q中最小的值，当W小于Q时，K＝W，当Q小于W时，K＝Q。
步骤S8：对损耗层117的表面进行第一刻蚀至第K刻蚀；对损耗层117的表面进行第k刻蚀的步骤包括：将谐振子的第k极大阻尼方位角对应的方位旋转到离子源所在的方向，离子源发出离子束对损耗层117的表面进行第k刻蚀，第k刻蚀的时间根据第k阻尼不均匀值和离子束的参数获取。
第k刻蚀的时间Tk根据第k阻尼不均匀值δCk和离子束的参数获取：Tk＝α*δCk/U，其中α为常系数，α由损耗层的材料和离子束刻蚀角度决定，U为离子束的束压。在一个实施例中，设置离子束的束压为800V，Tk为30s。
离子束的工作气体采用氩气。
步骤S9：重复步骤S4-步骤S8，直到谐振子的任意第k阻尼不均匀值小于目标值。
在本实施例中，经过3轮阻尼修调后，谐振子阻尼分布如图3所示，图3中的横坐标和图2的横坐标一致，图3的纵坐标和图2的纵坐标一致，任意的第q极大阻尼值为1.215E-5N·s/m，任意的第w极小阻尼值为1.156E-5N·s/m，任意的第k阻尼不均匀值为4.97％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (12)
1.一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，包括：
腔室；
位于所述腔室内的谐振子，所述谐振子包括支撑柱、与支撑柱连接的半球壳体、以及位于所述半球壳体的外表面的损耗层，所述半球壳体的边缘具有谐振子唇沿，所述半球壳体的开口朝向所述腔室的底部；
激励电极和检测电极，位于所述腔室内分别位于支撑柱的中心轴的两侧，激励电极和检测电极均与谐振子唇沿相对设置且与谐振子间隔设置；
夹持器，夹持器的一端与所述支撑柱的底端连接；
步进电机，所述步进电机与所述夹持器的另一端连接；
位于所述腔室的侧壁的离子源，所述离子源用于给所述损耗层发射离子束。
2.根据权利要求1所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，还包括:谐振子控制单元；激励线缆和检测线缆，所述激励线缆的一端与所述谐振子控制单元电连接、另一端与激励电极电连接，所述激励线缆用于传输谐振子控制单元产生的正弦激励信号，所述检测线缆的一端与所述谐振子控制单元电连接、另一端与检测电极电连接，所述检测线缆用于传输谐振子的振动信号。
3.根据权利要求1所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，所述激励电极的上表面与所述检测电极的上表面设置在同一平面上，所述激励电极的中心点和所述检测电极的中心点分布在一个圆上，所述激励电极的中心点和所述检测电极的中心点的连线的长度等于所述圆的直径，该圆的圆心与支撑柱的中心轴重合且与步进电机的输出轴的中心轴线重合。
4.根据权利要求1所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，所述损耗层的材料为金属材料或者绝缘材料。
5.根据权利要求4所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，所述绝缘材料包括二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，还包括：驱动器，所述驱动器与所述步进电机连接，所述驱动器用于驱动所述步进电机围绕所述步进电机的输出轴旋转。
7.根据权利要求1所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，所述谐振子与所述激励电极之间的间隙为10μm-100μm，所述谐振子与检测电极之间的间隙为10μm-100μm。
8.根据权利要求1所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调装置，其特征在于，离子束的工作气体采用氩气。
9.一种基于附加损耗的谐振子阻尼修调方法，其特征在于，包括：
步骤S1:形成谐振子，所述谐振子包括支撑柱、与支撑柱连接的半球壳体、以及位于所述半球壳体的外表面的损耗层，所述半球壳体的边缘具有谐振子唇沿；
步骤S2:将谐振子安装到夹持器上，夹持器的一端与所述支撑柱的底端连接，夹持器的另一端套在步进电机的输出轴上，半球壳体的开口朝向所述腔室的底部，保持激励电极和检测电极均与谐振子唇沿相对设置且与谐振子间隔设置；
步骤S3:通过对谐振子扫频，得到谐振子在工作模态的谐振频率ωd；
步骤S4：用谐振子在工作模态的谐振频率ωd激励谐振子振动，当谐振子的振动达到稳定后，断开激励电极上的信号并记录谐振子的自由衰减信号，通过参数拟合得到谐振子在当前角度位置的阻尼；
步骤S5：步进电机驱动半球壳体围绕支撑柱的中心轴按照特征步进角度旋转，每旋转一次半球壳体特征步进角度重复进行步骤S4一次，获得谐振子在不同角度位置的阻尼值；
步骤S6：从谐振子在不同位置的阻尼值中获取若干个极大阻尼值和若干个极小阻尼值，若干个极大阻尼值包括第一极大阻尼值至第Q极大阻尼值，若干个极小阻尼值包括第一极小阻尼值至第W极小阻尼值，Q和W均为大于或等于2的整数；任意的第w极小阻尼值对应的谐振子的方位角为第w极小阻尼方位角，w为大于或等于1且小于或等于W的整数，任意的第q极大阻尼值对应的谐振子的方位角为第q极大阻尼方位角，q为大于或等于1且小于或等于Q的整数；
步骤S7：获取第一阻尼不均匀值至第阻尼不均匀值，任意的第阻尼不均匀值＝2(第k极大阻尼值-极小阻尼值)/(第k极大阻尼值+第k极小阻尼值)，K＝min(W,Q),k为大于或等于1且小于或等于K的整数；
步骤S8：对损耗层的表面进行第一刻蚀至第K刻蚀；对损耗层的表面进行第k刻蚀的步骤包括：将谐振子的第k极大阻尼方位角对应的方位旋转到离子源所在的方向，离子源发出离子束对损耗层的表面进行第k刻蚀，第k刻蚀的时间根据第k阻尼不均匀值和离子束的参数获取；
步骤S9：重复步骤S4-步骤S8，直到谐振子的任意第k阻尼不均匀值小于目标值。
10.根据权利要求9所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调方法，其特征在于，第k刻蚀的时间Tk根据第k阻尼不均匀值δCk和离子束的参数获取：Tk＝α*δCk/U，其中α为常系数，α由损耗层的材料和离子束刻蚀角度决定，U为离子束的束压。
11.根据权利要求9所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调方法，其特征在于，在步骤S1中，所述损耗层的厚度为0.8微米至1.2微米。
12.根据权利要求9所述的基于附加损耗的谐振子阻尼修调方法，其特征在于，特征步进角度为1度～10度。
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