提出了一种微半球谐振子分次吹制工艺新方法, 通过增加第二次旋转吹制的方式, 以补偿第一次吹制过程中由于温度场不均匀性造成的谐振子对称度误差。设计了微半球陀螺整体工艺方案,并制作了硼硅酸玻璃材质的微半球谐振子及陀螺样品, 测试结果表明, 分次吹制后的谐振子频差由单次吹制的30~60 Hz降至10 Hz以内。经与力平衡控制电路联调, 陀螺零偏不稳定性为8.2 (°)/h。

微型半球陀螺采用静电激励和电容检测技术实现陀螺的振型控制及信号读取, 电容间隙的装配工艺是陀螺的关键工艺之一。该文对采用平面电极的微型半球陀螺装配工艺进行了探索, 并根据谐振子的结构尺寸计算了装配误差的控制范围, 设计了一种采用精密垫片实现微小间隙的装配方法, 该方法通过垫片的厚度控制电容间隙。对采用此方法装配的陀螺电容间隙进行测量, 并测试了封装后的陀螺性能, 结果表明, 电容间隙可控制在(12±3) μm。在力平衡模式下, 陀螺样机的零偏稳定性达7.3 (°)/h, 量程为±300 (°)/s, 验证了装配方法的可行性。

根据惯组减振技术要求, 利用金属减振器设计减振系统。通过试验验证了减振系统的减振效果, 并对惯组动态性能进行了测试。试验结果表明, 沿惯组3个轴向的减振效率均在29%以上, 其中z向减振效率达到53%。对于挠性加速度计较为敏感的500 Hz频率点, 振动传递率均小于30%, 振动量级在0.053 g2/Hz(g=9.8 m/s2)以下。安装减振器后, 陀螺带宽大于50 Hz, 角速率延时约为5 ms; 加速度计带宽大于80 Hz, 说明减振器对系统动态性能影响不大。此外, 研究还发现金属减振器轴向减振效率较周向减振效率低。

由于航空遥感惯性稳定平台框架角运动受限, 本文提出了基于LuGre摩擦模型进行参数初步和精确辨识的方法以进一步提高其控制精度。从数字控制系统出发, 构建了摩擦参数辨识系统, 把摩擦参数辨识问题转化为曲线拟合问题。通过限定输入信号幅值和频率, 解决了框架角运动受限导致摩擦参数辨识困难的问题。结合数字控制系统特性, 优先辨识摩擦线性项参数; 根据摩擦静态和动态特性, 提出分步夹逼和分步搜索法依次辨识剩余参数, 完成初步辨识。然后代入初步辨识结果, 用遗传算法完成摩擦参数的精确辨识。仿真结果表明: 摩擦参数初步辨识误差小于5%, 精确辨识误差小于0.7%; 用辨识出的摩擦参数构建摩擦补偿器, 系统对基座低频角运动干扰的抑制能力提高了4倍。最后, 基于某原理样机开展了摩擦参数辨识和补偿实验, 结果表明控制精度提高了1倍, 证实了提出的辨识方法的有效性和工程实用意义。

通过测量软X射线相位型和振幅型聚焦波带片的一级衍射强度,实验得到了自行研制的两种相位型软X射线聚焦波带片的相对衍射特性。测量实验装置简单,调节相对容易。选择合适的针孔大小可使得接收信号有足够的信噪比。对波带片聚酰亚胺衬底的厚度进行了归一化。分别将3个镍和锗波带片的一级衍射强度与金波带片进行了比较。在3.2nm工作波长,研制的镍、锗软X射线相位型波带片的平均一级衍射效率分别是软X射线振幅型金波带片一级衍射效率的1.60和1.26倍,与理论值1.77和1.34很接近。测试结果表明,我们制作的相位型波带片具有较高精度。

使用振幅矢量叠加法,通过叠加X射线波带片每一对环带对焦点的贡献,计算和分析了随机环带位置误差、宽度误差、扩散和粗糙度对波带片的效率的影响.用Strehl 比来量化和衡量与理想波带片有偏差的波带片的性能,对两个波带片实例分别用Strehl 极限确定了能容许的4种误差的最大值.计算了Ni软X射线波带片的随机环带位置误差及宽度误差对主焦点效率的影响;计算了SiO2/Ni硬X射线溅射切片波带片的两种材料的相互扩散和粗糙度对衍射效率的影响.结果表明:4种误差越大,主焦点效率越小,对Ni软X射线波带片,随机环带位置误差均方根和宽度误差均方根小于最外环宽度的20%左右时,对SiO2/Ni硬X射线溅射切片波带片,扩散区宽度和粗糙度均方根分别小于最外环宽度的90%和60%左右时,得到的Strehl 比在Strehl 极限之上.

软X射线波带片是软X射线光学中聚焦、色散和成像的重要元件。以激光全息离子束刻蚀技术制作金的振幅型软X射线聚焦波带片,以此为掩模,利用接触式同步辐射光刻和离子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上,分别制作出了镍和锗的软X射线相位型聚焦波带片。