Способ изготовления полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа

Способ изготовления полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа

Реферат

 

Изобретение относится к области поворотно-чувствительных устройств с колеблющимися массами и предназначено для повышения добротности полусферических резонаторов при производстве волновых твердотельных гироскопов. Цель изобретения - уменьшение потерь, возникающих при нанесении металлического слоя на полусферический резонатор из кварцевого стекла. Предложенный способ состоит в том, что после вытачивания полусферического резонатора из кварцевого стекла и нанесения металлического слоя на внешнюю и внутреннюю поверхности резонатор нагревают до 150 - 200°С, затем охлаждают до минус 160 - минус 200°С, а затем повторно нагревают до 150 - 200°С. Потери в резонаторе, связанные с металлизацией, уменьшаются при этом примерно в два раза.

Изобретение относится к области поворотно-чувствительных устройств с колеблющимися массами и предназначено для повышения добротности полусферических резонаторов при производстве волновых твердотельных гироскопов.

Величина добротности полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа является одной из его основных характеристик. Увеличение добротности полусферического резонатора уменьшает систематическую ошибку гироскопа, а также увеличивает время хранения инерциальной информации при выключении питающих напряжений.

Известно, что полусферический резонатор волнового твердотельного гироскопа изготавливают из кварцевого стекла, причем внутреннюю и внешнюю поверхности резонатора покрывают хромом за исключением торца.

При таком способе получения полусферического резонатора уменьшается добротность резонатора при нанесении металлического слоя из-за наличия механических напряжений и неполной адгезии на границе металл-стекло, что приводит к дополнительным потерям энергии колебаний, т.е. к уменьшению добротности. Величина этого вида потерь может составить до 2 10^-7.

Цель изобретения - уменьшение потерь, возникающих при нанесении металлического слоя на полусферический резонатор из кварцевого стекла.

Это достигается тем, что при способе изготовления полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа, включающем вытачивание полусферического резонатора из кварцевого стекла, нанесение металлического слоя хрома на внешнюю и внутреннюю поверхности, после нанесения металлического слоя полусферический резонатор нагревают до 150-200^оС, охлаждают до минус 160 - минус 200^оС и повторно нагревают до 150-200^оС.

При нагревании резонатора до 150-200^оС происходит удаление воды, адсорбированной на поверхности и в порах поверхностного слоя, наличие которой приводит к потерям энергии колебаний. При меньших температурах этот процесс протекать до конца не будет, а увеличение температуры свыше 200^оС не дает никаких преимуществ.

При охлаждении резонатора до минус 160 - минус 200^оС происходит термическое сжатие как резонатора, так и металлического слоя. Однако коэффициент термического расширения у кварцевого стекла во много раз меньше, чем у хрома. Поэтому будет иметь место натягивание металлического слоя, выравнивание механических напряжений и улучшение адгезии. Чтобы процесс был эффективным, а сила натяжения достаточна, температура охлаждения должна быть не менее -160^оС. Охлаждение свыше -200^оС может привести к изменению структуры поверхностного слоя и к потере упругих свойств.

Повторное нагревание удаляет с поверхности и из пор поверхностного слоя адсорбированную воду, которая может образоваться после операции охлаждения.

П р и м е р 1. Полусферический резонатор диаметром 60 мм вытачивают из кварцевого стекла марки КУВИ и покрывают металлическим слоем хрома методом вакуумного напыления. Добротность резонатора до нанесения металлического слоя составила Q₁=18 1810⁶, а потери соответственно P₁=Q₁^-5= 55 10^-8. После нанесения металлического слоя хрома добротность резонатора составила Q₂= 51810⁶, а потери P₂=Q₂^-1=19310^-8. Внесенные при нанесении металлического слоя потери составляют P_v1=P₂-P₁=13 8 10^-8, и они оказались выше, чем потери в самом резонаторе.

Этот резонатор нагревают до температуры 200^оС, затем охлаждают до -200^оС и повторно нагревают до 200^оС. После этого добротность резонатора составила Q₃= 763 10⁶, а потери P₃=13 1 10^-8. Внесенные металлическим слоем потери составляют P_v2=P₃-P₁=7610^-8. Коэффициент уменьшения потерь при применении предложенного способа составляет: L₁=P_v1/P_v2=1,72.

П р и м е р 2. Проводят аналогично примеру 1, изменяя лишь температуру нагревания до 150^оС и температуру охлаждения до -160^оС. Коэффициент уменьшения потерь составляет L₂=1,92.

П р и м е р 3. Проводят аналогично примеру 1, изменяя лишь температуру нагревания до 175^оС и температуру охлаждения до -180^оС. Коэффициент уменьшения потерь составляет L₃ =1,90.

Предложенный способ позволяет уменьшить потери, связанные с нанесением металлического слоя хрома примерно в 2 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА ВОЛНОВОГО ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ГИРОСКОПА, включающий вытачивание полусферического резонатора из кварцевого стекла, нанесение металлического слоя хрома на внешнюю и внутреннюю поверхности, отличающийся тем, что после нанесения металлического слоя полусферический резонатор нагревают до 150...200^oС, охлаждают до (-160) ... (-200)^oС и повторно нагревают до 150...200^oС.