влияние геометрических дефектов на процессы диссипации энергии колебаний и характеристики резонатора твердотельного волнового гироскопа с высокой добротностью

摘要

Важнейшим функциональным элементам твердотельного волнового гироскопа (ТВГ) является механический резонатор, для минимальной разрешающей способности которого требуется добротность в несколько миллионов единиц. В работе рассматривается проблема диссипации энергии колебаний в опорах ТВГ размерам несколько миллиметров. Проведено подробное исследование дефектов размеров и геометрических параметров оболочки резонатора, связанных с нарушениями технологии изготовления. Выполнен анализ зависимости добротности от среднего радиуса и толщины оболочки, а также от радиуса и высоты ножки резонатора. Подробно изучено влияние геометрических дефектов оболочки - ее смещения, наклона, неоднородной толщины и дисбаланса. Согласно результатам исследования, диссипация энергии колебаний в опорах (конструкционное демпфирование) становится весьма значительной и сопоставимой с другими механизмами рассеяния даже при незначительных геометрических дефектах конструкции. По результатам анализа чувствительности получены допуски на размерно-геометрические параметры, обеспечивающие прецизионное изготовление резонатора, гарантирующее минимальное конструкционное демпфирование. Рассмотрена также роль других механизмов затухания колебаний: воздушное демпфирование, демпфирование возбуждения, термоупругое динамическое демпфирование и поверхностное рассеяние. Характеристики поверхности с точки зрения поверхностного рассеяния до и после обработки исследованы методам наноиндентирования. Выполнена оценка функциональных параметров рабочей частоты и добротности с использованием лазерной доплеровской виброметрии (ЛДВ).