本发明涉及谐振器技术领域，具体涉及一种半球谐振器质量平衡处理装置及工作方法。
背景技术：
半球谐振陀螺仪作为一种高精度、高可靠性、长寿命的新型角度测量传感器，近几十年在国际上一直受到深切的关注和系统的研究，且广泛应用于航空航天等领域。
半球谐振器作为半球谐振陀螺仪的内部核心部件，是感测外部角度或角速度的载体，它的精度会直接影响半球谐振陀螺仪传感器的测量和导航精度。谐振器的材料通常选用高q值（品质因数）的熔融石英，其在加工成半球形后或多或少会存在几何偏差，从而造成质量分布的不均匀，这种不均匀性会引起谐振器工作时的共振模态产生频率裂解，导致半球谐振陀螺仪有较大的系统漂移。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够对谐振器的几何偏差进行修正，进而减小其质量分布的不均匀性的半球谐振器质量平衡处理装置。
另外，本方案还提供一种半球谐振器质量平衡处理装置的工作方法，以达到对谐振器的几何偏差进行修正，进而减小其质量分布的不均匀性的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种半球谐振器质量平衡处理装置，包括轴套和器皿，所述轴套一端用于与待进行平衡处理的半球谐振器的轴柄端连接，所述轴套另一端连接有旋转轴，所述旋转轴与所述轴套连接的另一端与旋转电机的转轴连接，待进行平衡处理的半球谐振器的轴柄端、所述轴套、所述旋转轴和所述旋转电机的转轴的轴线均位于同一延长线上，且在所述旋转轴上还设有能够带动整个质量平衡处理装置上升或下降的升降结构，所述器皿内放置有能够对待进行平衡处理的半球谐振器进行腐蚀的化学腐蚀液。
本发明的工作原理是：本方案的质量平衡处理装置在进行工作时，首先对待进行平衡处理的半球谐振器的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定；然后将待进行平衡处理的半球谐振器的轴柄端与所述轴套进行连接，再利用升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器下降，使得半球谐振器的等效瑕疵点位于最下端且浸润于器皿的化学腐蚀液中；此时启动旋转电机，使得旋转电机转轴的转速按设定方式进行变化，且旋转电机通过旋转轴带动轴套和待进行平衡处理的半球谐振器同步转动，此时半球谐振器的等效瑕疵点被化学腐蚀液进行腐蚀；当旋转电机经过设定的旋转周期后，通过升降结构提升起整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器，取下半球谐振器后重新进行质量平衡的性能测试；直到半球谐振器的质量平衡的性能数据达到设定的数据，由此完成半球谐振器的质量平衡处理。因此本方案能对半球谐振器的几何偏差进行修正，从而减小其质量分布不均匀性。
优选的，所述轴套采用聚四氟乙烯材料制成。
这样，采用聚四氟乙烯的轴套是为了在夹持半球谐振器时起保护作用。同时聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，这样可以使得聚四氟乙烯制成的轴套也具有上述特点，从而避免了工作过程中器皿中的化学腐蚀液对轴套产生腐蚀效果，保证轴套的正常稳定工作。
优选的，所述旋转轴与所述旋转电机的转轴之间通过膜片联轴器进行连接。
这样，膜片联轴器具有结构较紧凑，强度高，使用寿命长，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱防腐蚀的特点，适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动，因此在本方案中，将旋转电机的转轴与旋转轴之间采用膜片联轴器进行连接，一方面可以保证旋转电机转轴和旋转轴之间动力传递的可靠性，另一方面也避免了工作环境中的腐蚀介质影响旋转电机转轴和旋转轴之间的连接。
优选的，所述旋转电机为交流伺服电机。
这样，交流伺服电机具有较高的位置控制精度。
优选的，所述升降结构包括套杆，所述套杆的下端设有环形结构的连接部，所述连接部内设有轴承，且所述连接部通过所述轴承与所述旋转轴的外侧面转动连接，所述套杆的上端设有把手部。
这样，通过设置套杆，并将套杆下端与旋转轴转动连接，以此保证旋转轴工作时的正常转动，同时在套杆的上端设置把手部，把手部能方便操作者的握持，这样操作者手部握在把手部上，就可以通过套杆带动旋转轴的上升和下降，同时旋转轴可以进一步的带动整个质量平衡处理装置和半球谐振器的上升和下降。
优选的，在所述套杆上还设有用于对所述套杆下降位置进行限位的挡板。
这样，通过设置挡板，用于对套杆下降的位置进行限位。
一种半球谐振器质量平衡处理装置的工作方法，采用上述半球谐振器质量平衡处理装置，该工作方法包括以下步骤：
步骤1）对待进行平衡处理的半球谐振器的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定；
步骤2）将待进行平衡处理的半球谐振器的轴柄端与所述轴套进行连接，然后利用升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器下降，使得步骤1）中测定的等效瑕疵点位于最下端且浸润于所述器皿的化学腐蚀液中；
步骤3）启动旋转电机，使得所述旋转电机转轴的转速按设定方式进行变化，且所述旋转电机通过旋转轴带动轴套和待进行平衡处理的半球谐振器同步转动；
步骤4）所述旋转电机经过设定的旋转周期后，通过所述升降结构提升起整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器，取下半球谐振器后重新进行质量平衡的性能测试；当半球谐振器的质量平衡的性能数据达到设定的数据时，执行步骤5），当半球谐振器的质量平衡的性能数据未达到设定的数据时，返回执行步骤1）；
步骤5）完成半球谐振器的质量平衡处理。
本方案的工作方法通过对半球谐振器进行平衡处理进而大大提升其结构对称性，使得半球谐振器具有优良的性能；由于生产加工过程中，半球谐振器的质量不平衡是随机的，因此需要寻找特定位置的等效瑕疵点，对等效瑕疵点做定向的质量修调，来平衡整个半球谐振器周向的质量不均匀；用化学腐蚀液材料对半球谐振器进行质量去除修调，能实现半球谐振子对称性的最优化，达到频率分歧尽可能小的目标，通过提升半球谐振陀螺结构上的完美度，从源头解决半球谐振陀螺仪系统漂移过大的问题。
优选的，步骤1）中，对待进行平衡处理的半球谐振器的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定，并得到质量不平衡的最大点方位和最小点方位；
步骤2）中，升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器下降，直到半球谐振器的设定面积浸润在所述器皿的化学腐蚀液中；
步骤3）中，启动旋转电机，使得所述旋转电机转轴的转速呈正弦函数的规律变化，且所述旋转电机转速的最小值对应于半球谐振器质量不平衡的最大点位于所述器皿的化学腐蚀液中的位置，所述旋转电机转速的最大值对应于半球谐振器质量不平衡的最小点位于所述器皿的化学腐蚀液中的位置。
这样，在对半球谐振器进行平衡处理时，通过将旋转电机转轴的转速进行正弦函数的规律变化，并当半球谐振器质量不平衡的最大点位于器皿的化学腐蚀液中时，旋转电机的转速为规律变化的正弦函数的最小值，即此时旋转电机转轴的转速最小，则半球谐振器质量不平衡的最大点在化学腐蚀液中浸润的时间最长，化学腐蚀液对该位置半球谐振器的腐蚀质量最大；当半球谐振器质量不平衡的最小点位于器皿的化学腐蚀液中时，旋转电机的转速为规律变化的正弦函数的最大值，即此时旋转电机转轴的转速最大，则半球谐振器质量不平衡的最小点在化学腐蚀液中浸润的时间最短，化学腐蚀液对该位置半球谐振器的腐蚀质量最小；由此，通过旋转电机转轴按正弦函数规律的变化趋势带动半球谐振器在化学腐蚀液中转动，就可以使得化学腐蚀液对半球谐振器质量不平衡的最大点进行腐蚀的时间最长，腐蚀质量最大，而对半球谐振器质量不平衡的最小点进行腐蚀的时间最短，腐蚀质量最小，这样就可以使得经过化学腐蚀液处理后的半球谐振器的整体质量分布更加的均匀，经过该方法处理后的半球谐振器的结构对称性更好，性能更加的优良。
附图说明
图1为本发明半球谐振器质量平衡处理装置使用时的结构示意图。
附图标记说明：器皿1、半球谐振器2、轴套3、旋转轴4、旋转电机5、套杆6、连接部61、把手部62、挡板63。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示，一种半球谐振器质量平衡处理装置，包括轴套3和器皿1，轴套3一端用于与待进行平衡处理的半球谐振器2的轴柄端连接，轴套3另一端连接有旋转轴4，旋转轴4与轴套3连接的另一端与旋转电机5的转轴连接，待进行平衡处理的半球谐振器2的轴柄端、轴套3、旋转轴4和旋转电机5的转轴的轴线均位于同一延长线上，且在旋转轴4上还设有能够带动整个质量平衡处理装置上升或下降的升降结构，器皿1内放置有能够对待进行平衡处理的半球谐振器2进行腐蚀的化学腐蚀液。
本发明的工作原理是：本方案的质量平衡处理装置在进行工作时，首先对待进行平衡处理的半球谐振器2的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定；然后将待进行平衡处理的半球谐振器2的轴柄端与轴套3进行连接，再利用升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器2下降，使得半球谐振器2的等效瑕疵点位于最下端且浸润于器皿1的化学腐蚀液中；此时启动旋转电机5，使得旋转电机5转轴的转速按设定方式进行变化，且旋转电机5通过旋转轴4带动轴套3和待进行平衡处理的半球谐振器2同步转动，此时半球谐振器2的等效瑕疵点被化学腐蚀液进行腐蚀；当旋转电机5经过设定的旋转周期后，通过升降结构提升起整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器2，取下半球谐振器2后重新进行质量平衡的性能测试；直到半球谐振器2的质量平衡的性能数据达到设定的数据，由此完成半球谐振器2的质量平衡处理。因此本方案能对半球谐振器2的几何偏差进行修正，从而减小其质量分布不均匀性。
在本实施例中，轴套3采用聚四氟乙烯材料制成。
这样，采用聚四氟乙烯的轴套3是为了在夹持半球谐振器时起保护作用。同时聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，这样可以使得聚四氟乙烯制成的轴套3也具有上述特点，从而避免了工作过程中器皿1中的化学腐蚀液对轴套3产生腐蚀效果，保证轴套3的正常稳定工作。
在本实施例中，旋转轴4与旋转电机5的转轴之间通过膜片联轴器进行连接。
这样，膜片联轴器具有结构较紧凑，强度高，使用寿命长，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱防腐蚀的特点，适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动，因此在本方案中，将旋转电机5的转轴与旋转轴4之间采用膜片联轴器进行连接，一方面可以保证旋转电机5转轴和旋转轴4之间动力传递的可靠性，另一方面也避免了工作环境中的腐蚀介质影响旋转电机5转轴和旋转轴4之间的连接。
在本实施例中，旋转电机5为交流伺服电机。
这样，交流伺服电机具有较高的位置控制精度。
在本实施例中，升降结构包括套杆6，套杆6的下端设有环形结构的连接部61，连接部61内设有轴承，且连接部61通过轴承与旋转轴4的外侧面转动连接，套杆6的上端设有把手部62。
这样，通过设置套杆6，并将套杆6下端与旋转轴4转动连接，以此保证旋转轴4工作时的正常转动，同时在套杆6的上端设置把手部62，把手部62能方便操作者的握持，这样操作者手部握在把手部62上，就可以通过套杆6带动旋转轴4的上升和下降，同时旋转轴4可以进一步的带动整个质量平衡处理装置和半球谐振器2的上升和下降。
在本实施例中，在套杆6上还设有用于对套杆6下降位置进行限位的挡板63。
这样，通过设置挡板63，用于对套杆6下降的位置进行限位。
一种半球谐振器质量平衡处理装置的工作方法，采用上述半球谐振器质量平衡处理装置，该工作方法包括以下步骤：
步骤1）对待进行平衡处理的半球谐振器2的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定；
步骤2）将待进行平衡处理的半球谐振器2的轴柄端与轴套3进行连接，然后利用升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器2下降，使得步骤1）中测定的等效瑕疵点位于最下端且浸润于器皿1的化学腐蚀液中；
步骤3）启动旋转电机5，使得旋转电机5转轴的转速按设定方式进行变化，且旋转电机5通过旋转轴4带动轴套3和待进行平衡处理的半球谐振器2同步转动；
步骤4）旋转电机5经过设定的旋转周期后，通过升降结构提升起整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器2，取下半球谐振器2后重新进行质量平衡的性能测试；当半球谐振器2的质量平衡的性能数据达到设定的数据时，执行步骤5），当半球谐振器2的质量平衡的性能数据未达到设定的数据时，返回执行步骤1）；
步骤5）完成半球谐振器2的质量平衡处理。
本方案的工作方法通过对半球谐振器2进行平衡处理进而大大提升其结构对称性，使得半球谐振器2具有优良的性能；由于生产加工过程中，半球谐振器2的质量不平衡是随机的，因此需要寻找特定位置的等效瑕疵点，对等效瑕疵点做定向的质量修调，来平衡整个半球谐振器2周向的质量不均匀；用化学腐蚀液材料对半球谐振器2进行质量去除修调，能实现半球谐振子对称性的最优化，达到频率分歧尽可能小的目标，通过提升半球谐振陀螺结构上的完美度，从源头解决半球谐振陀螺仪系统漂移过大的问题。
在本实施例中，步骤1）中，对待进行平衡处理的半球谐振器2的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定，并得到质量不平衡的最大点方位和最小点方位；
步骤2）中，升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器2下降，直到半球谐振器2的设定面积浸润在器皿1的化学腐蚀液中；
步骤3）中，启动旋转电机5，使得旋转电机5转轴的转速呈正弦函数的规律变化，且旋转电机5转速的最小值对应于半球谐振器2质量不平衡的最大点位于器皿1的化学腐蚀液中的位置，旋转电机5转速的最大值对应于半球谐振器2质量不平衡的最小点位于器皿1的化学腐蚀液中的位置。
这样，在对半球谐振器2进行平衡处理时，通过将旋转电机5转轴的转速进行正弦函数的规律变化，并当半球谐振器2质量不平衡的最大点位于器皿1的化学腐蚀液中时，旋转电机5的转速为规律变化的正弦函数的最小值，即此时旋转电机5转轴的转速最小，则半球谐振器2质量不平衡的最大点在化学腐蚀液中浸润的时间最长，化学腐蚀液对该位置半球谐振器2的腐蚀质量最大；当半球谐振器2质量不平衡的最小点位于器皿1的化学腐蚀液中时，旋转电机5的转速为规律变化的正弦函数的最大值，即此时旋转电机5转轴的转速最大，则半球谐振器2质量不平衡的最小点在化学腐蚀液中浸润的时间最短，化学腐蚀液对该位置半球谐振器2的腐蚀质量最小；由此，通过旋转电机5转轴按正弦函数规律的变化趋势带动半球谐振器2在化学腐蚀液中转动，就可以使得化学腐蚀液对半球谐振器2质量不平衡的最大点进行腐蚀的时间最长，腐蚀质量最大，而对半球谐振器质量不平衡的最小点进行腐蚀的时间最短，腐蚀质量最小，这样就可以使得经过化学腐蚀液处理后的半球谐振器2的整体质量分布更加的均匀，经过该方法处理后的半球谐振器2的结构对称性更好，性能更加的优良。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
1.一种半球谐振器质量平衡处理装置，其特征在于，包括轴套和器皿，所述轴套一端用于与待进行平衡处理的半球谐振器的轴柄端连接，所述轴套另一端连接有旋转轴，所述旋转轴与所述轴套连接的另一端与旋转电机的转轴连接，待进行平衡处理的半球谐振器的轴柄端、所述轴套、所述旋转轴和所述旋转电机的转轴的轴线均位于同一延长线上，且在所述旋转轴上还设有能够带动整个质量平衡处理装置上升或下降的升降结构，所述器皿内放置有能够对待进行平衡处理的半球谐振器进行腐蚀的化学腐蚀液。
2.根据权利要求1所述的半球谐振器质量平衡处理装置，其特征在于，所述轴套采用聚四氟乙烯材料制成。
3.根据权利要求1所述的半球谐振器质量平衡处理装置，其特征在于，所述旋转轴与所述旋转电机的转轴之间通过膜片联轴器进行连接。
4.根据权利要求1所述的半球谐振器质量平衡处理装置，其特征在于，所述旋转电机为交流伺服电机。
5.根据权利要求1所述的半球谐振器质量平衡处理装置，其特征在于，所述升降结构包括套杆，所述套杆的下端设有环形结构的连接部，所述连接部内设有轴承，且所述连接部通过所述轴承与所述旋转轴的外侧面转动连接，所述套杆的上端设有把手部。
6.根据权利要求5所述的半球谐振器质量平衡处理装置，其特征在于，在所述套杆上还设有用于对所述套杆下降位置进行限位的挡板。
7.一种半球谐振器质量平衡处理装置的工作方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的半球谐振器质量平衡处理装置，该工作方法包括以下步骤：
步骤1）对待进行平衡处理的半球谐振器的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定；
步骤2）将待进行平衡处理的半球谐振器的轴柄端与所述轴套进行连接，然后利用升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器下降，使得步骤1）中测定的等效瑕疵点位于最下端且浸润于所述器皿的化学腐蚀液中；
步骤3）启动旋转电机，使得所述旋转电机转轴的转速按设定方式进行变化，且所述旋转电机通过旋转轴带动轴套和待进行平衡处理的半球谐振器同步转动；
步骤4）所述旋转电机经过设定的旋转周期后，通过所述升降结构提升起整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器，取下半球谐振器后重新进行质量平衡的性能测试；当半球谐振器的质量平衡的性能数据达到设定的数据时，执行步骤5），当半球谐振器的质量平衡的性能数据未达到设定的数据时，返回执行步骤1）；
步骤5）完成半球谐振器的质量平衡处理。
8.根据权利要求7所述的半球谐振器质量平衡处理装置的工作方法，其特征在于，步骤1）中，对待进行平衡处理的半球谐振器的初始质量不平衡的等效瑕疵点的方位进行测定，并得到质量不平衡的最大点方位和最小点方位；
步骤2）中，升降结构带动整个质量平衡处理装置和待进行平衡处理的半球谐振器下降，直到半球谐振器的设定面积浸润在所述器皿的化学腐蚀液中；
步骤3）中，启动旋转电机，使得所述旋转电机转轴的转速呈正弦函数的规律变化，且所述旋转电机转速的最小值对应于半球谐振器质量不平衡的最大点位于所述器皿的化学腐蚀液中的位置，所述旋转电机转速的最大值对应于半球谐振器质量不平衡的最小点位于所述器皿的化学腐蚀液中的位置。
技术总结