自然基金重点项目：钟形振子式角速率陀螺基础理论与关键技术研究2011.1-2014.12（项目编号：61031001）（一）立项依据与研究内容1项目的立项依据1.1研究意义1.1.1问题的提出载体角速率测量在陆、海、空、天各类武器系统和国民经济诸多领域都发挥着极其重要的作用，它是实现载体姿态确定、稳定平台控制和运动体偏航测量等工作的关键技术。陀螺是实现角速率测量的主要手段，按工作原理不同，陀螺通常可以分为机械转子式陀螺、光学陀螺和振动陀螺，其中振动陀螺基于哥里奥利原理，用振动元件取代了传统陀螺中的机械转子，用微幅振动代替了高速旋转，与光学陀螺和机械陀螺相比，振动陀螺的固态设计使其更适用于大过载环境下的角速率测量等应用领域，同时具有环境适应性好、成本低、寿命长、可靠性高、易于小型化等特点。目前，振动陀螺已广泛应用于飞机、舰船、坦克、潜艇、导弹、鱼雷等武器装备的导航及测控系统中，在汽车、医疗器械、地质勘探、成像稳定等民用领域也被广泛采用。目前振动陀螺主要有半球谐振、压电振动和微机械振动三种工作方式。半球谐振陀螺是以半球谐振子作为陀螺的核心元件，利用其径向振动驻波的进动效应来实现角度和角速率的测量，具有测量精度高、温度特性稳定、启动时间短、时间常数大、抗干扰能力强和全旋转角记忆等特性，是较早在高精度角速率测量领域得到成功应用的振动陀螺，已经在MX导弹、宇宙飞船、哈勃太空望远镜、A2100系列卫星、Cassini宇宙飞船等空间飞行器上得到成功应用。但是，半球谐振陀螺存在以下问题：①半球振子由石英玻璃精密加工而成，并要进行表面金属化处理，对材料加工和镀膜工艺提出了高的要求；②振子、静电激励罩、敏感基座需要精密装配焊接在一起，并密封在一个高真空的容器中；③需要通过数个等角度分布的检测电极检测振子的振动信号，检测系统结构复杂。因此，半球谐振陀螺复杂的结构和对加工工艺的严格要求使得它并不适合大批量生产，无法满足中低精度、大批量角速率测量领域的应用要求。如何降低半球谐振陀螺的结构复杂度是需要解决的难题。压电振动陀螺采用压电元件作为激励元件或者采用压电元件读取哥氏力信号。压电振动陀螺由于具有可靠性高、性能稳定、线性度好、性价比高等优点已广泛应用于武器、雷达天线稳定、摄像头稳定以及汽车导航等系统中。目前，压电振动陀螺已有振弦、音叉、音片、H型、方框型、MF型、圆环型、杯型、圆管型、圆片型等振子结构形式。但是，目前压电振动陀螺振子的...
