[发明专利]一种谐振式惯性器件敏感功能构件超快激光微量修调系统

说明书

一种谐振式惯性器件敏感功能构件超快激光微量修调系统，通过频率裂解分析器实时激励并检测待修调工件的惯性特性变化，反馈并控制超快激光同步精准去重，可实现谐振式惯性器件敏感功能构件激光微量修调功能。修调过程和检测过程都在真空腔室中完成，可实现谐振式惯性器件敏感功能构件在位修调的功能；还通过光电探测器、电光调制器和检偏器精确控制激光修调的脉冲数目，可实现谐振式惯性器件敏感功能构件亚微克精度修调的技术指标。本发明具有修调操作简便、修调精度高、修调区域可控等优点，在航空航天领域惯性导航系统中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于谐振式惯性器件制造技术领域，具体涉及到一种谐振式惯性器件敏感功能构件超快激光微量修调系统。

背景技术

谐振式惯性器件，主要包括半球谐振陀螺，微半球谐振陀螺、石英摆片加速度计和石英振梁加速度计等。谐振式惯性器件具有精度高、能耗低、寿命长、抗冲击，结构简单、免维护等特点，近年来在航空航天领域得到广泛应用。谐振式惯性器件敏感功能构件因挠曲变形形成具有谐振特性的驻波，在外界激励条件下驻波会引起振型进动，检测其频率裂解值变化可获知姿态或位置信息。

谐振式惯性器件敏感功能构件惯性特性，直接影响着谐振式惯性器件精度和可靠性。在实际加工制造中，由于敏感功能构件质量分布不平衡引起其不同方位的谐振频率差异，导致驻波频率裂解增大，造成谐振式惯性器件工作性能下降。因此需要进行谐振式惯性器件敏感功能构件的修调工艺，完成敏感功能构件表面特定区域精确质量去重，提升其惯性特性，确保谐振式惯性仪表性能。

目前谐振式惯性器件敏感功能构件的修调设备有离子束刻蚀、化学腐蚀、机械研磨和激光烧蚀等四类。这几类修调设备均存在一些技术瓶颈：离子束刻蚀所需设备昂贵且修调操作复杂，化学腐蚀设备修调定位精度差，机械研磨设备残余应力较大，激光烧蚀设备去重精度差。

为了提升修调的质量精度和位置精度，简化修调工艺流程，减小残余应力产生，需要研究一种谐振式惯性器件敏感功能构件超快激光微量修调系统。

发明内容

本发明的目的在于提出一种谐振式惯性器件敏感功能构件超快激光微量修调系统，解决目前设备修调效率低、修调去重精度差的技术问题。该系统具有修调操作简便、修调精度高、修调区域可控等优点。

本发明采用的技术方案为:

一种谐振式惯性器件敏感功能构件超快激光微量修调系统，包括超快激光器、分束器、光电探测器、起偏器、电光调制器、检偏器、激光加工头、激励及检测工装、多轴运动平台、频率裂解分析器、工控机、真空腔室及真空泵；

超快激光器输出超快激光脉冲光束，通过分束器将激光光束分成两束，较弱一束送入光电探测器，用于时域同步信号触发，光电探测器将所述较弱激光光束的光信号转变为同步触发的电信号，并提供给工控机；

较强一束通过起偏器输出水平线偏振光，再透过电光调制器改变激光的偏振方向，然后入射至检偏器；通过偏振器之后的激光光束送入激光加工头进行激光聚焦，并定位于待加工工件表面细小区域；

待加工工件装配在激励及检测工装上，再放置在多轴运动平台上，通过调节多轴运动平台调整待加工工件的修调区域；

待加工工件、激励及检测工装、多轴运动平台均放置在真空腔室内部，同时通过真空泵维持真空腔室真空度；

激励及检测工装激励所述待加工工件的固有振动特性，同时检测待加工工件的固有振动频率，提供给频率裂解分析器，频率裂解分析器测量所述待加工工件的固有频率裂解值，确定并输出所述待加工工件的修调的具体区域和去重重量给工控机，工控机根据所述修调的具体区域控制多轴运动平台对准修调的具体区域，根据所述同步触发电信号控制电光调制器的工作状态，实现激光脉冲数目的控制，进而匹配所述去重重量。