автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.03, диссертация на тему:Научно-технологические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов

На правах рукописи

Лунин Борис Сергеевич

НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ ВОЛНОВЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ГИРОСКОПОВ

05,11.03— приборы навигации

05.11.14 — технология приборостроения

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Коновалов Сергей Феодосьевич

доктор технических наук Измайлов Евгений Аркадьевич

доктор физико-математических наук, профессор Митрофанов Валерий Павлович

Ведущая организация:

ФНПЦ ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро»

Защита состоится 21 июня 2006 г. в 10 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.141.19 при МГТУ им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана, зал Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Автореферат разослан «/У* » 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.т.н.

— . Е.В. Бурый

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Волновые твердотельные гироскопы (ВТГ), действие которых основано на свойстве инертности упругих волн во вращающихся осесимметричных телах, представляют собой новый тип навигационных устройств и являются перспективными чувствительными элементами бесплатформенных навигационных систем различного назначения.

Сегодня широкое внедрение этих приборов сдерживается их недостаточно высокой точностью, сложностью производства и высокой себестоимостью. Наиболее технологически сложной и дорогой деталью ВТГ является его чувствительный элемент — полусферический высокодобротный резонатор из кварцевого стекла, характеристики которого и определяют параметры гироскопа. Резонатор ВТГ авиационной точности должен обладать высокой добротностью [С)«(1-2)-107] и изотропностью упруго-массовых и диссипативных свойств: расщепление его собственных частот не должно превышать ~5-10"3 Гц, а разнодобротность ~5%. При вытачивании полусферических резонаторов можно использовать различные способы обработки кварцевого стекла, хорошо известные в оптической промышленности, однако для достижения высокого уровня добротности необходимо уменьшить все факторы, приводящие к рассеянию энергии упругих колебаний. Это: внутреннее трение в собственно кварцевом стекле и его поверхностном слое, в металлическом покрытии, на межфазной границе металл/стекло, а также в местах крепления резонатора. Специфичность требований, предъявляемых к резонатору ВТГ, необходимость использования ряда прецизионных технологических операций и высокий процент брака резонаторов приводит к высокому соотношению цена/качество, что в условиях рыночной экономики является серьезным фактором, ограничивающим широкое внедрение ВТГ.

Для решения этих проблем необходим комплекс специальных технологий, направленных на создание недорогих полусферических резонаторов из кварцевого стекла, с высокой добротностью и упруго-массовой изотропностью. Такой комплекс должен включать в себя метод расчета элементов полусферического резонатора, методы измерений его основных параметров, специальные методы обработки кварцевого стекла, технологию нанесения металлического покрытия с малой диссипацией, а также методику балансировки полусферической оболочки.

Разработка такого комплекса невозможна без детального понимания механизмов процессов, определяющих характеристики полусферического резонатора. Хотя структура и свойства кварцевого стекла и тонких металлических пленок, а также связанные с ними технологические задачи,

были предметами исследования на протяжении многих лет, протекающие в них слабые диссипативные процессы, которые по существу и определяют параметры качества резонатора, практически не изучены. Имеющаяся в литературе информация недостаточна и разрознена, поэтому изучение закономерностей этих процессов в рамках единого подхода является актуальным, так как создает научно-технологическую основу для разработки недорогих высококачественных резонаторов ВТГ. Цель работы.

Разработка научно обоснованных технических решений, направленных на создание недорогих высокодобротных полусферических резонаторов высокоточных волновых твердотельных гироскопов, на основе новых адекватных моделей физических и химических процессов, определяющих параметры качества резонатора. Задачи исследования. Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

- выявление основных проблем, решение которых позволяет существенно улучшить точность ВТГ;

- оценка качества математических моделей, используемых для расчета собственных частот полусферического резонатора;

- усовершенствование методов измерения основных параметров полусферических резонаторов;

- установление закономерностей и построение моделей диссипативных , процессов в материале резонатора, определяющих его характеристики в

рабочей (для ВТГ) области температур, и разработка способов уменьшения их интенсивности;

- установление закономерностей диссипативных процессов, протекающих в нарушенном слое, и разработка химического метода удаления нарушенного слоя;

- установление закономерностей диссипативных процессов, связанных с адсорбцией молекул атмосферных газов на кварцевом стекле и тонких пленках, и определение условий обезгаживания поверхности;

- установление закономерностей диссипативных процессов в тонких металлических пленках, нанесенных на поверхность кварцевого стекла, и разработка метода нанесения покрытия с малой диссипацией;

- разработка метода уменьшения упруго-массового дисбаланса полусферических резонаторов, балансировочного оборудования и экспериментальная проверка процедуры балансировки.

Научная новизна.

- Разработаны и апробированы новые методы измерения основных параметров резонаторов ВТГ (добротность, разночастотность, массовый дисбаланс, низкочастотный спектр собственных частот, масштабный

коэффициент), проанализировано влияние различных факторов на точность измерений;

- измерено внутреннее трение в кварцевых стеклах, используемых для изготовления резонаторов ВТГ, в области температур -100...+300°С, выявлены слабые диссипативные процессы, связанные со структурой кварцевого стекла и внутренними напряжениями;

на основе модели дефектообразования в процессе отжига разработана методика термообработки кварцевого стекла, позволившая впервые достигнуть рекордную добротность полусферического резонатора (8.2+0.2)-107;

- изучены диссипативные процессы в нарушенном поверхностном слое, образующемся при механической обработке кварцевого стекла, и разработана методика химической обработки поверхности для удаления нарушенного слоя;

- установлено влияние адсорбции атмосферных газов и паров на поверхности кварцевого стекла и тонких металлических пленок на добротность резонатора, определены режимы термообработки для дегидратации поверхности;

- на основе результатов исследования внутреннего трения в тонких металлических пленках разработана технология нанесения двухкомпонентного металлического покрытия с малой диссипацией;

- разработана аппаратура и методика балансирования полусферического резонатора методом ионного распыления;

- на основе исследования внутреннего трения в системе А1-БС установлен состав сплава с наименьшей диссипацией, пригодный для изготовления металлических резонаторов ВТГ;.

- оценено качество известных математических моделей, используемых для расчета собственных частот резонатора ВТГ, разработана аналитическая модель расчета спектра собственных частот полусферического резонатора.

Практическая ценность работы.

Полученные результаты исследований позволили раскрыть механизмы внутреннего трения в кварцевом стекле и нанесенных на его поверхность тонких металлических пленках и стали основой разработки способов существенного уменьшения внутреннего трения в резонаторах. Разработанные технологии термообработки, химической обработки поверхности резонаторов, балансировки и нанесения токопроводящего покрытия внедрены на предприятии НПГГ «Медикон». Разработанный метод ионной балансировки резонаторов запатентован и лег в основу промышленной балансировочной установки «Микробаланс».

Химическая обработка поверхности, позволяющая удалять нарушенный

поверхностный слой стекла, внедрена в НПО «Астрофизика».

Разработанные методы измерений параметров ВТГ и полусферических резонаторов внедрены в Институте проблем механики РАН, Раменском приборостроительном конструкторском бюро, Московском институте электромеханики и автоматики.

Полученные в диссертации результаты по внутреннему трению в сплаве Al-Sc, а также разработанные методы измерения внутреннего трения использованы Всероссийским институтом легких сплавов при выпуске технических условий на сплав АС 0.5 и подготовки его производства.

Использование разработанных технологий признано целесообразным на предприятии «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И.Забабахина» для разработки инерциального приборного оборудования.

Полученные в диссертации результаты могут быть использованы для повышения добротности чувствительных элементов детекторов гравитационных волн, создаваемых в рамках международного проекта LIGO. Результаты и положения, выносимые на защиту.

1. Установление и экспериментальное подтверждение следующих новых диссипативных эффектов в кварцевом стекле:

- взаимосвязь структурной температуры и внутреннего трения;

- диссипация, связанная с внутренними напряжениями в стекле;

- диссипация, связанная с поверхностным нарушенным слоем кварцевого стекла;

- диссипация, связанная с гидратным поверхностным слоем и гидратированием напыленных тонких металлических пленок хрома и золота;

- частотная зависимость внутреннего трения и модуля Юнга в кварцевом стекле в диапазоне температур —100.. .+300°С.

2. Новый метод химической обработки поверхности резонаторов, позволяющий удалить нарушенный слой и повысить добротность резонаторов.

3. Метод отжига резонаторов, позволяющий уменьшить внутреннее трение в кварцевом стекле.

4. Результаты исследования внутреннего трения в тонких металлических пленках, позволившие установить природу доминирующих неупругих процессов в тонких пленках, и разработанный способ металлизации полусферического резонатора путем нанесения двухкомпонентного токопроводящего покрытия на основе золота.

5. Способ балансировки полусферических резонаторов по 1н-4-й гармоникам массового дефекта.

6. Комплекс экспериментальных методов для измерений характеристик

высокодобротных полусферических резонаторов из кварцевого стекла, позволивший:

- измерить дрейф стоячей волны в ВТГ и определить его масштабный коэффициент;

- определить расщепление собственных частот и низкочастотный спектр собственных частот полусферического резонатора;

- измерить внутреннее трение в резонаторе в диапазоне температур -Ю0...+300°С на нескольких низших модах изгибных колебаний;

- измерить параметры 1-:-3-й гармоник массового дефекта оболочки полусферического резонатора;

- измерить добротность и модуль Юнга чистых кварцевых стекол в диапазоне температур-100...+300°С на частотах до 60 кГц.

7. Оценка точности расчета низкочастотного спектра собственных частот полусферического резонатора, выполненного с помощью известных математических моделей. Апробация работы.

Основные результаты исследований, представленные в диссертации, докладывались на следующих научных конференциях и симпозиумах:

- Международных конференциях по интегрированным навигационным системам (Санкт-Петербург, Россия - 1995, 1997, 1999, 2003, 2005);

- Международной конференции по технологии инерциальной навигации (Наньпин, КНР -2004);

- Международных конгрессах по стеклу (Пекин, КНР-1995, Сан-Франциско, США - 1998, Эдинбург, Шотландия - 2001, Киото, Япония - 2004);

- X Национальной научно-технической конференции по стеклу и керамике (Варна, Болгария -1990);

- VII Всесоюзной научно-технической конференции по кварцевому стеклу (Санкт-Петербург, Россия - 1991);

- Конференции по основам науки и технологии стекол (Векше, Швеция -1997);

- X Международной конференции по взаимодействию дефектов и неупругим явлениям в твердых телах (Тула, Россия — 2001);

-Всероссийской научно-практической конференции «Высшая школа России и конверсия» (Москва, Россия - 1993). Публикации.

Материалы диссертации изложены в 43 печатных работах, включая 5 патентов и авторских свидетельств.

Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоял в формировании путей решения поставленных в работе задач, активном участии на всех этапах исследования, анализе и обобщении полученпых результатов.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работы 361 стр., включая 31 таблицу, 136 рисунков, список цитируемой литературы из 165 наименований, 18 стр. приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой в диссертации проблемы, сформулированы цель, задачи, научная новизна исследований, основные положения диссертации, выносимые на защиту, и дается краткая аннотация результатов, изложенных в последующих главах.

В первой главе рассматривается современный уровень и проблемы развития ВТГ. Обсуждаются экспериментальные данные, полученные при испытании отечественных и зарубежных ВТГ, которые показывают, что одной из основных проблем, связанных с их точностью, является нестабильность скорости дрейфа стоячей волны. На основе полученных экспериментальных и расчетных данных рассматриваются различные источники дрейфа стоячей волны, их связь с параметрами полусферического резонатора, погрешностью расположения электродов, неравномерностью зазоров и неодинаковостью коэффициентов передачи входных усилителей. Обсуждается проблема температурной и временной нестабильности характеристик ВТГ, которые определяются процессами внутреннего трения в материале резонатора и в проводящем покрытии.

Рассмотрены описанные в литературе конструкции ВТГ. Одним из наиболее серьезных недостатков известных конструкций является необходимость обеспечения равномерности двух полусферических зазоров между поверхностями оболочки резонатора и поверхностями внутреннего и внешнего блоков электродов, что является сложной технической задачей. Неравномерность этих зазоров ведет к дрейфу стоячей волны, который связан с: а) неоднородным демпфированием колебаний электрическими системами ВТГ; б) неоднородностью сил возбуждения колебаний, создаваемых кольцевым электродом; в) неоднородным затуханием, создаваемым остаточным газом.

Влияние остаточного газа на добротность резонатора и дрейф стоячей волны изучено на основе разработанной модели газового трения. Модель позволяет рассчитать внутреннее трение, вносимое остаточным газом в резонатор, и скорость систематического дрейфа в зависимости от давления газа, параметров резонатора и зазоров. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными и позволяют определить необходимый уровень вакуума в приборе, а также допустимую

неравномерность зазоров для заданной конструкции ВТГ.

Одной из наиболее актуальных задач при разработке ВТГ является снижение его себестоимости. Полусферический резонатор является наиболее дорогой частью прибора, что связано с высокой стоимостью сырья, необходимостью использования дорогостоящего оборудования и длительным производственным циклом. Показано, что снижение себестоимости резонатора ВТГ может быть достигнуто за счет использования недорогого отечественного кварцевого стекла, рационального выбора конструкции резонатора и использования новых технологий при его изготовлении.

Выделены основные задачи, которые должны быть решены для существенного повышения точности ВТГ, а также для снижения его себестоимости.

• Повышение качества полусферического резонатора, который должен иметь следующие характеристики:

- добротность — на уровне 107;

- разнодобротность — не более 5%;

- расщепление собственных частот — на уровне 0.001-0.005 Гц. Для решения этой задачи необходимо:

- обеспечить малый уровень внутреннего трения в материале резонатора;

- разработать эффективный метод химического удаления нарушенного поверхностного слоя, характеризующегося интенсивным внутренним трением;

обеспечить массовую, балансировку резонатора, так как его массовый дисбаланс является одной из основных причин разнодобротности и его влияние возрастает по мере уменьшения диаметра резонатора (специфической проблемой балансировки является удаление несбалансированных масс без внесения нарушений в структуру материала резонатора, снижающих его добротность);

- обеспечить малый уровень внутреннего трения в металлическом покрытии;

- разработать методы измерения параметров высокодобротных резонаторов.

• Рационализация конструкции резонатора с целью максимального упрощения его изготовления. Одновременно необходимо обеспечить максимальное разнесение собственных частот конструкции и рабочей частоты изгибных колебаний оболочки резонатора.

Во второй главе рассмотрены разработанные методы измерения характеристик высокодобротных механических резонаторов. В качестве

объектов исследования использовались резонаторы различных конструкций, изготовленные на российских и зарубежных предприятиях [НПОЭ, НПП «Медикон», МИЭА, РПКБ, Litton Guidance and Control Systems (США), SIP AT (КНР)]. Полусферические резонаторы диаметром от 20 до 70 мм использовались для разработки метода химического травления поверхности резонаторов, способа их массовой балансировки, методов измерения их характеристик, изучения поверхностных диссипативных процессов, в том числе в тонких металлических пленках. Для исследования внутреннего трения в кварцевом стекле и металлических сплавах использовались цилиндрические резонаторы, имеющие большое соотношение объем/поверхность, что делает их подходящими модельными объектами для исследования объемных диссипативных процессов в материалах.

Приведено описание разработанной автором измерительной аппаратуры, позволяющей измерять внутреннее трение в цилиндрических и полусферических резонаторах в диапазоне температур от -100 до +300°С на частотах от 1 до 60 кГц с аппаратурной погрешностью на уровне 10"9. В качестве примера на рис.1 приведены температурные зависимости добротности 30-мм полусферического резонатора, изготовленного из кварцевого стекла КУ-1, измеренные на этой установке на трех нижних модах изгибных колебаний оболочки.

Рассмотрены факторы, влияющие на внутреннее трение в резонаторах. Показано, что одним из основных источников дополнительного внутреннего трения является затухание, связанное с остаточным газом. Рис.2 показывает

о

о

о

о о

-100 О 100 200 300

0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

Т,°С

Р, Па

Рис. 1. Зависимость добротности резонатора ВТГ от температуры: 1- 2-я мода (8.4 кГц); 2-3-я мода (17 кГц); 3-4-я мода (30 кГц)

Рис.2. Зависимость внутреннего трения в полусферическом резонаторе от давления остаточного газа

влияние давления остаточного газа на внутреннее трение в 30-мм полусферическом резонаторе с добротностью 8.2-107 при температуре Т=135 С в условиях неограниченной газовой среды. При измерении добротности резонаторов этот эффект учитывался введением поправок.

Рассмотрены разработанная аппаратура и методы, позволяющие измерять другие характеристики полусферических резонаторов, в том числе расщепление собственных частот и низкочастотный спектр собственных частот. В качестве примера эти характеристики полусферического резонатора из кварцевого стекла КУ-1 диаметром 30 мм показаны на рис.3,4. Для идентификации собственных частот конструкции (рис.4) используется моделирование колебаний полусферического резонатора. Сопоставление рассчитанных и измеренных спектров собственных частот позволяет идентифицировать их частотные компоненты.

Существование температурной зависимости расщепления собственных частот (4/) связано с неизотропностью свойств полусферического резонатора. Так как внутреннее трение вдоль собственных осей резонатора изменяется с температурой неодинаково (из-за различных локальных нарушений поверхности, объемных дефектов и т.п.), то, согласно зинеровской теории неупругости, температурные зависимости собственных частот также будут различаться. Это приводит к температурной зависимости Л/ (рис.3), что ограничивает возможность уменьшения расщепления собственных частот массовой балансировкой, которая проводится только при одной температуре. Поэтому массовую балансировку следует рассматривать как предварительную стадию, в ходе которой расщепление собственных частот снижают до 0.003-0.005 Гц.

0,030-

0,029-

0,028-

0,027-

\

и**

х

-20

20

40

60

80 Т,°С

0,5 0,4 0,3

С

0,2 0,1 0,0

Рис.3. Температурная зависимость расщепления собственных частот

4000 6000 8000 10000 Г, Гц

Рис.4. Спектр собственных частот резонатора ВТГ диаметром 30 мм

Дальнейшее уменьшение Л/должно осуществляться электрическим методом путем приложения напряжений к электродам коррекции при работе ВТГ.

Рассмотрено устройство и работа стенда для исследования дрейфа стоячей волны в резонаторе ВТГ и методика проведения экспериментов. Стенд работает под управлением персонального компьютера, электронный блок управления содержит контур стабилизации амплитуды стоячей волны, контур фазовой автоподстройки частоты тактового генератора и контур подавления квадратуры колебаний. Стенд используется для измерения угловой зависимости скорости дрейфа стоячей волны и измерения масштабного коэффициента ВТГ.

Третья глава посвящена рассмотрению диссипативных процессов на поверхности и в объеме кварцевого стекла и алюминиевых сплавов.

Механическая обработка кварцевого стекла сопровождается интенсивным образованием и развитием микротрещин, возникновением пластических деформаций и сдвиговых напряжений в приповерхностных слоях материала. В результате формируется нарушенный поверхностный слой, свойства которого отличаются от свойств самого твердого тела. Интенсивность внутреннего трения в поверхностном слое на несколько порядков выше, чем в объеме, и оно обусловлено другими диссипативными процессами. Затухание в нарушенном слое связано с изменением температуры поверхностных микрочастиц кварца, приводящим к возникновению локальных тепловых потоков, конформацией молекул поликремниевых кислот, а также с диффузионным движением кончиков поверхностных микротрещин. Для удаления нарушенного слоя и повышения добротности резонаторов в диссертации разработан новый метод химической обработки поверхности кварцевого стекла.

Рис.5. Зависимость добротности резонатора (1) и скорости растворения кварцевого стекла (2) от глубины удаленного нарушенного слоя

Рис.5 показывает изменение добротности резонатора и скорости растворения кварцевого стекла в зависимости от глубины удаляемого нарушенного слоя. Наибольшие изменения этих параметров происходят при удалении верхней слабосвязанной зоны поверхностного слоя толщиной ~2 мкм при общей толщине нарушенного слоя 8-10 мкм. Высокая эффективность химической обработки достигнута введением в обрабатывающие растворы поверхностно-активных веществ, которые позволяют эффективно удалять с поверхности стекла продукты травления.

Эффективность разработанной технологии подтверждается данными по изменению добротности резонаторов до и после химической обработки, приведенными в табл.1.

Таблица 1.

Результаты удаления нарушенного слоя химическим способом

№ рез. Марка стекла Добротность, 106 Внутреннее трение в поверхностном слое, Оз'^'-Осн'1 Соотношение внутреннего трения в поверхностном слое и в объеме,

До х/о, <2 После х/о, <2сн

2 КУВИ 12.5 15.1 2-10"8 30

4 КУ-1 0.85 2 70-10"8 140

9 КС4В 2.6 5.1 20-Ю-8 100

28 Р 1.2 14.6 75-10"8 1100

29 Р 12 22.3 4-10"8 90

31 Р 2 15.1 40-10"8 600

32 МГУ 9.1 20.2 6-10"8 120

35 р 9 19.3 6-10"8 120

38 р 9.7 16.1 4-10"8 65

40 МГУ 0.55 0.7 4-10"7 30

Видно, что соотношение интенсивностей внутреннего трения в нарушенном поверхностном слое и в объеме кварцевого стекла колеблется от 30% до 1100% (табл.1). Выполненные эксперименты по глубокому химическому травлению кварцевого стекла показали, что увеличенная шероховатость поверхности (в пределах десятков мкм) сама по себе не снижает добротность резонатора, если нарушенный слой отсутствует. То есть для достижения высокой добротности резонатора необязательно достижение на финишном этапе механической обработки оптически полированной поверхности, если удаление нарушенного слоя проводится разработанным химическим методом. Этот вывод подтверждается высоким значением добротности резонаторов, прошедших шлифовку поверхности в

качестве финишного этапа мехобработки и химическое травление. Разработанная технология химического удаления нарушенного поверхностного слоя позволяет упростить и удешевить процесс механической обработки резонатора за счет отказа от операции полировки его поверхности. Величина шероховатости поверхности резонатора ограничивается только особенностями нанесения металлического проводящего покрытия.

Установлен механизм влияния адсорбции паров атмосферной воды на добротность резонаторов из кварцевого стекла. Даже при кратковременном пребывании резонатора на воздухе на его поверхности возникает гидратный слой, приводящий к двум диссипативным процессам: образованию адсорбционных комплексов с координационной связью и механически инициированной десорбции молекул воды, связанных со структурой кварцевого стекла молекулярными и водородными связями. Концентрация молекул воды на поверхности стекла определяется адсорбционным равновесием молекул воды в газовой фазе и в адсорбционном слое, поэтому добротность резонатора зависит от остаточной концентрации молекул воды

Рис.6. Зависимость внутреннего трения Рис.7. Зависимость внутреннего

в резонаторе от давления остаточ- трения от времени пребывания

ного газа: 1 - исходное состояние; резонатора в вакууме 2 - после 10 дней в вакууме

На рис.6 показаны зависимости внутреннего трения в полусферическом резонаторе от давления остаточного газа, измеренные при комнатной температуре для резонатора, предварительно хранящегося на воздухе (I), и после 10-дневного пребывания в вакууме (2). При давлении остаточного газа свыше ~3.5-10'3 Па скорость сорбции молекул воды на активных центрах

поверхности кварцевого стекла гораздо выше скорости десорбции, монослой полностью сформирован и вносимое гидратным слоем затухание постоянно и не зависит от давления; при этом рост внутреннего трения с повышением давления связан только с газовым демпфированием. При давлении меньше ~3.5-10'3 Па внутреннее трение зависит от степени заполнения монослоя и поэтому крутизна зависимости £)~'(Р) резко возрастает. В целом вид зависимости (У^Р') соответствует изотерме адсорбции микропористого твердого тела, что согласуется с современными представлениями о структуре поверхности кварцевого стекла.

Из рис.6 видно, что внутреннее трение зависит и от времени пребывания резонатора в вакууме. Рис.7 показывает эту зависимость, измеренную при давлении 3.5-10"3 Па. Показано, что этот эффект связан с существованием на поверхности кварцевого стекла адсорбционных комплексов с координационной связью. В диссертации продемонстрировано резкое увеличение добротности резонатора при вакуумном прогреве при температуре 200°С, когда происходит разрушение этих комплексов, что однозначно подтверждает установленный механизм диссипативного процесса.

Уменьшение поверхностного внутреннего трения впервые позволило изучить слабые диссипативные процессы в структуре кварцевого стекла при средних температурах и раскрыть их закономерности. Показано, что в области средних температур, которые являются рабочими для ВТГ, добротность кварцевого стекла ограничивается двумя фундаментальными процессами: высокотемпературным краем области структурной релаксации и высокотемпературным фоном внутреннего трения. Максимум добротности в килогерцовом диапазоне частот достигается при ~100°С

Т,°С

Рис.8. Добротность некоторых марок кварцевых стекол на частоте ~30 кГц: 1 - 8иргазП-300;2 - КУВИ; 3 - Р; 4 - КС4В; 5 - КУ-1

Установлены факторы, определяющие максимальную добротность кварцевого стекла. Экспериментально подтверждена корреляция между внутренним трением в кварцевом стекле и его структурной температурой. Этот параметр характеризует структуру стекла, которое в нормальных условиях является неравновесной переохлажденной жидкостью. Структурная температура стекла соответствует температуре равновесного расплава с такими же концентрациями структурных единиц (колец с разным числом членов и т.п.). Для определения структурной температуры кварцевого стекла в диссертации предложен новый метод, который основан на свойствах полос 490 и 606 см'1 его спектра комбинационного рассеяния. Сделан вывод, что структура кварцевых стекол с низкой структурной температурой наиболее близка к случайной сетке. Высокотемпературный край • области структурной релаксации для таких стекол спадает резче, обеспечивая более высокую их добротность при температуре ниже 0°С (рис.9). Показано, что наилучшими характеристиками обладает кварцевое стекло марки КУ-1, которое имеет более низкую температуру размягчения и структурную температуру из-за большой концентрации ОН-групп.

Экспериментально установлено, что внутренние напряжения в кварцевом стекле, возникающие при его производстве и механической обработке, существенно снижают добротность резонаторов [до (1-2)-106]. Показано, что уменьшение добротности не зависит от состава кварцевого стекла и в той или иной мере присуще большинству резонаторов. Для снятия внутренних напряжений в кварцевом стекле обычно используют отжиг, однако термообработка напряженных стекол может приводить к разрушению их структуры за счет термофлуктуационных разрывов силоксановых связей.

-50 -40 -30 -20 -10 0

Т,°С

Рис.9. Внутреннее трение в кварцевых стеклах с различной структурной температурой: 1 - БиргавИ-ЗОО^ - КУВИ; 3 - Р; 4 - КС4В; 5 - КУ-1

В результате при отжиге протекают два параллельных процесса: снятие внутренних напряжений и увеличение добротности, а также увеличение концентрации дефектов сетки кварцевого стекла, приводящих к развитию субмикротрещин и к росту внутреннего трения. Моделирование этих параллельных процессов показало, что концентрация структурных дефектов, образующихся при отжиге, резко возрастает с увеличением начального уровня внутренних напряжений. Образование дефектов наиболее интенсивно протекает на поверхности кварцевого стекла, где к исходным внутренним напряжениям в материале добавляются напряжения, созданные при механической обработке.

Рис.10. Добротность резонатора: 1-исходное состояние; 2 — после трех отжигов; 3 — после полировки; 4 - после дополнительного отжига

На рис.10 приведены экспериментальные данные, показывающие исходную добротность резонатора из кварцевого стекла КУ-1 (1), добротность после трех 4-часовых отжигов при температуре 920°С (2), добротность после удаления слоя толщиной 0.5 мм с поверхности резонатора механической полировкой (3) и добротность после дополнительного отжига (4 часа, 900°С) (4). Хорошо видно, что наиболее резкий скачок добротности имел место после удаления поверхностных дефектов, образовавшихся при отжиге.

На рис. 11 приведены микрофотографии шлифованной поверхности резонаторов с низким (А) и высоким (Б) начальным уровнем внутренних напряжений в кварцевом стекле после 10-часового отжига при 920°С. Структура поверхности ненапряженного кварцевого стекла после отжига имеет вид, типичный для травленой поверхности силикатных стекол. Отжиг не привел к формированию заметных поверхностных дефектов.

Напротив, поверхность напряженного кварцевого стекла после отжига

-100 0 100 200 300

Т,°С

приобрела ярко выраженный трещиноватый характер. Возрастание внутреннего трения в такой структуре связано с механически инициированным ростом микротрещин при колебаниях и рассеянием энергии колебаний в увеличенном по объему трещиноватом слое.

Таким образом, для достижения минимального внутреннего трения в кварцевом стекле, необходимо отжечь заготовку резонатора (изготовленную с припуском мм), далее провести финишную механическую обработку и затем еще один отжиг для устранения напряжений в поверхностном слое, созданных в ходе механической обработки. Эффективность разработанной технологии иллюстрируется данными, приведенными в табл.2. Ее внедрение позволило довести выход годных резонаторов до 85-90%.

А) Б)

Рис. 11. Фрагменты шлифованной поверхности кварцевого стекла КУ-1 с низким (А) и высоким (Б) уровнем внутренних напряжений после отжига

Таблица 2,

Добротность полусферических 30-мм резонаторов и их заготовок

№ Добротность № Конечная добротность

заготовки заготовки, 106 резонатора резонатора, 106

1 2.0 М184 22.6

2 1.3 М188 16.5

3 1.7 М189 12.1

4 1.4 М191 16.8

5 2.6 М193 16.3

6 2.1 М194 15.4

7 1.9 М195 11.8

8 1.7 М200 12.1

9 . 1.3 М202 20.3

10 1.3 М203 20.8

Учитывая, что в ряде дешевых ВТГ низкой точности используют металлические резонаторы, в последнем разделе главы 3 рассматриваются экспериментальные данные по внутреннему трению в таких резонаторах. В диссертации раскрыты закономерности внутреннего трения в сплаве А1-5с. Показано, что наилучшее подавление дислокационного внутреннего трения имеет место в эвтектическом сплаве А1-0.52%8с. Сплав этого состава может быть использован для изготовления резонаторов ВТГ невысокой точности.

Четвертая глава посвящена разработке метода балансировки полусферических резонаторов. Необходимость балансировки связана с наличием массового дисбаланса резонаторов после их изготовления. Массовый дисбаланс приводит к появлению расщепления собственных частот, неоднородному (по углу) снижению добротности, зависимости дрейфа стоячей волны от вибрации основания и от вращения резонатора в плоскости ножки.

Распределение массы оболочки вдоль азимутального угла ф (считая, что вся она сосредоточена вблизи кромки) может быть описано рядом Фурье

Л^) = М0+.ХМ,со3г^-й), (1)

где М, и ф, — амплитуда и фаза /-й гармоники массового дефекта оболочки.

Согласно теории, разработанной в работах В.Ф.Журавлева, Ю.К.Жбанова, Н.Е.Егармина, при возбуждении в несбалансированном полусферическом резонаторе стоячей волны (в общем случае п-й моды), будет иметь место как продольная, так и поперечная вибрация его ножки. Гармоника ряда (1) с номером п будет определять продольную вибрацию ножки резонатора, гармоники с номерами (п+1) и (п-1) — ее поперечную вибрацию, а гармоника с номером 2п — расщепление собственных частот резонатора. Вибрация ножки и рассеяние энергии колебаний в опорах являются наиболее неприятными следствиями несбалансированности резонатора. Для 2-й моды колебаний в диссипацию вносят вклад три первые гармоники массового дефекта оболочки и образованная при этом разнодобротность вызывает существенный систематический дрейф стоячей волны. Это делает необходимым проведение балансировки резонатора по первым четырем гармоникам массового дефекта. В диссертации сделана оценка необходимого уровня балансировки. Показано, что при Мц,з <30-60 мкг амплитуда скорости систематического дрейфа, связанного с массовым дисбалансом, не превышает 1 град/ч.

Предложен новый способ измерения параметров массового дисбаланса, которые определяются путем измерения продольной и поперечной вибрации ножки резонатора при изгибных колебаниях его оболочки (рис.12).

Резонатор 1, с предварительно уменьшенным до 0.001-0.005 Гц расщеплением собственных частот, упруго закреплен за один из концов

ножки, а к другому концу присоединен пьезоэлектрический датчик 2. Датчик имеет круговую диаграмму чувствительности и измеряет амплитуду вибрации ножки вдоль осей ~Х.иХ.

Рис. 12. К определению 1-гЗ-й гармо- Рис.13. Зависимость сигнала пьезо-ник массового дефекта резонатора датчика от угла поворота резонатора

Амплитуда сигнала пьезоэлектрического датчика U пропорциональна амплитуде колебаний ножки и при возбуждении стоячей волны вдоль направления X (когда 0=0) равна

U = К1 [3Мх cosфх + cosЪфг] + К2[М2 cos2ф2]. (2)

Коэффициенты Kj и К2> устанавливающие связь между напряжением и вибрацией, определяют экспериментально.

Если повернуть резонатор вокруг оси на некоторый угол ф (рис.12), то при повторном возбуждении стоячей волны вдоль направления X величины всех углов в (2) изменятся на этот угол поворота и тогда:

'Щф) = К,[ЗМ, cos(ф + ф1) + Мг cos3(ф + ф3)] + К2[М2 cos2(ф + ф2)]= ^

= Um cos(ф + ф\) + U01 cos2(ф + ф2) + UQз cos3(ф + ф3) Формула (3) показывает зависимость амплитуды сигнала пьезодатчика от угла поворота резонатора ф. Такая сравнительно простая зависимость получается именно благодаря измерению проекции поперечной вибрации ножки на направление стоячей волны. Пример экспериментальной зависимости и(ф), измеренной для полусферического резонатора диаметром 30 мм, приведен на рис.13. Отрицательным значениям U соответствует изменение фазы вибрации на 180°. Аппроксимируя экспериментальные точки функцией (3), определяют параметры Uoi,o2,03 и. фм.з- Для приведенного примера они составляют: С/о; — 550+12 мВ; ф{ — 88±1°; U02 = 125+10 мВ; ф2 = 10б±2°; U03 = 63±10 мВ; ф3 = 6+3°.

В диссертации также экспериментально показано, что параметры 2-й гармоники массового дефекта могут быть определены измерением угловой зависимости скорости нарастания амплитуды стоячей волны при продольных колебаниях резонатора внешней переменной силой с частотой 2-й моды изгибных колебаний оболочки, и приведены данные, полученные этим методом.

В диссертации разработан метод удаления неуравновешенной массы потоком ионов аргона с энергией 1-1.5 кэВ. Несмотря на невысокую скорость распыления, ионное травление обеспечивает малую глубину структурных нарушений кварцевого стекла, что позволяет удалять неуравновешенную массу прямо с поверхности полусферической оболочки и отказаться от трудоемких в изготовлении балансировочных зубцов, что существенно упрощает и удешевляет весь технологический процесс. Рис. 14 поясняет разработанный метод удаления неуравновешенной массы.

Поток ионов от источника 1 направляют под углом %»65° через диафрагму 2 к поверхности вращающегося резонатора 3. Вращение осуществляется дискретно шаговым двигателем. Время ионного травления на каждом угле поворота резонатора а прямо пропорционально толщине слоя II, который необходимо удалить:

Ща)= а2 Д ^Мк + ьтНа + ф,)], (4)

где Я — радиус резонатора; р — плотность кварцевого стекла.

Задавая закон вращения двигателя а(1), регулируют глубину ионного распыления стекла по окружности резонатора, удаляя гармоники массового дефекта как одновременно, так и независимо друг от друга.

На рис.15 приведены данные, демонстрирующие эффективность разработанной технологии балансировки. Кривые 1 и 2 показывают амплитуду вибрации ножки полусферического резонатора диаметром 30 мм до и после балансировки в зависимости от угла поворота резонатора. Там же приведены данные о максимальной и минимальной добротности этого резонатора до и после балансировки и рассчитанная для него амплитуда

скорости систематического дрейфа стоячей волны. Достигнутые в результате балансировки характеристики резонатора приемлемы для большинства применений ВТГ. В качестве примера в табл.3 приведены результаты балансировки нескольких 30-мм полусферических резонаторов.

5004003002001000

Параметр До После

Qmax 0.6-106 5.5-106

Qmin 0.5-106 5.45-106

(d0/dt)max, град/ч 437 2.2

100 150 Ф> град

Рис.15. Зависимость амплитуды вибрации ножки от угла поворота резонатора до (1) и после (2) балансировки

Таблица 3.

Результаты балансировки 30-мм полусферических резонаторов

№ резонатора До балансировки После балансировки

АГ, Гц Mi, мкг Q, ю6 АГ, Гц Мь мкг М2, мкг М3, мкг Q, 106 до, %

L001 0.45 820 8.0 0.005 25 15 15 13.1 4.0

L002 0.05 760 6.8 0.004 15 20 15 9.7 5.1

L003 0.24 420 9.2 0.005 5 10 5 16.2 4.8

L004 0.33 1100 6.0 0.005 20 15 20 15.0 5.0

L005 0.56 630 6.2 0.003 20 20 10 13.5 2.7

L006 0.3 2700 5.8 0.003 20 15 10 17.6 3.0

М54 0.12 7470 5.3 0.005 30 25 20 14.4 4.5

Мб 5 0.25 1200 6.3 0.001 20 15 20 15.6 6.1

М66 0.41 720 11.9 0.004 15 10 5 12.8 4.0

М68 0.05 4750 9.3 0.005 30 25 25 18.2 4.2

В табл.3 приведены данные по величинам гармоник массового дефекта (М1.3), добротности (С>), расщеплению собственных частот (А/) и разнодобротности (Д<3). Хорошо видно, что в ходе балансировки начальный

массовый дисбаланс уменьшается более, чем в 100 раз, остаточные значения трех первых гармоник массового дефекта составляют 25-30 мкг. Практически для всех резонаторов конечная добротность превышает 107, разнодобротность находится на уровне нескольких процентов, а остаточное расщепление собственных частот находится в пределах 0.001-0.005 Гц. Приведенные данные подтверждают пригодность разработанной техники и методики для балансировки полусферических резонаторов. На основе патента, выданного на разработанный способ балансировки (патент РФ №2147117), промышленно выпускается балансировочная машина «Микробаланс».

В пятой главе рассмотрены проблемы, связанные с внутренним трением в металлическом проводящем покрытии, которое наносится на поверхность полусферического резонатора для обеспечения эффективного функционирования емкостных преобразователей.

Проанализированы экранирующие свойства металлического покрытия, влияние внешних электрических цепей и сопротивления покрытия на затухание и дрейф стоячей волны. Показано, что при сопротивлении покрытия менее 10 кОм, его влияние на эволюцию стоячей волны несущественно.

Сформулированы требования к равномерности толщины металлического покрытия. Показано, что неравномерность толщины вызывает массовый дисбаланс оболочки резонатора и рассеяние энергии колебаний в опорах. Установлено, что 4-я гармоника массового дефекта покрытия (<з^) приводит к дополнительному расщеплению собственных частот (А/) и к дополнительному систематическому дрейфу:

трение в тонкой пленке; У^Г^ и р(,рк- соответственно модуль Юнга и плотность тонкой пленки и стекла.

Исследованы возможности нанесения металлического покрытия на поверхность полусферического резонатора различными методами: вакуумным испарением, магнетронным распылением, химическим и газофазным осаждением металла. Разработан метод металлизации, позволяющий получать покрытия с высокой осевой равномерностью их толщины.

Проведенное в диссертации рассмотрение природы диссипативных процессов, протекающих в тонких металлических пленках, показало, что внутреннее трение в них включает две основные составляющие.

• Внутреннее трепие, связанное с низкой адгезией. Низкая адгезия

приводит к отслаиванию покрытия в микрообластях, а при наличии внутренних напряжений — к пластическим деформациям в покрытии. Этот вид внутреннего трения характерен в частности для пленок золота, которые имеют низкую адгезию к кварцевому стеклу. В диссертации впервые экспериментально продемонстрировано влияние адгезионного внутреннего трения на добротность резонатора. Покрытие наносилось на торцы цилиндрического резонатора, которые при продольных колебаниях практически не деформируются. В этом случае тонкая пленка испытывает только отрывные нагрузки и вносимое ею внутреннее трение обусловлено лишь адгезией к подложке. На рис. 16 приведена температурная зависимость внутреннего трения, вносимого тонкой пленкой с низкой адгезией. По оси ординат указано разностное внутреннее трение:

де^б-'-е;1 > (б>

здесь 0~' - внутреннее трение в резонаторе с покрытием, а Q¿l — без покрытия.

Интенсивность области адгезионнного внутреннего трения и положение ее максимума на температурной оси зависят от толщины покрытия и условий его осаждения.

• Внутреннее трение, связанное с движением дислокаций;. Показано, что доминирующую роль играет движение зернограничных дислокаций, которое имеет место на границах зерен. Интенсивность дислокационного внутреннего трения зависит от внутренних напряжений в покрытии, которые снижают критическое напряжение сдвига дислокаций. Этот вид внутреннего трения характерен для конденсатов тугоплавких металлов, которые имеют высокий уровень внутренних напряжений. Хотя внутреннее трение, вносимое таким покрытием, может быть снижено за счет уменьшения толщины металлической пленки, его уровень достаточно велик.

Рис. 16. Внутреннее трение, вносимое тонкой пленкой с низкой адгезией

Таблица 4.

Добротность резонаторов до (<Зг) и после (0) напыления 200 А пленки хрома

№ резонатора ю6 10" СУ-ОЛ 10"*

М1/20 7.4 4.7 8

МЗ/20 8.4 5.8 5

М8/20 2.6 2.3 5

М16/20 5.0 4.0 5

М19/20 3.8 3.1 6

В качестве примера в табл.4 приведены данные по изменению добротности полусферических резонаторов при напылении тонкой (~200 А) пленки хрома. Внесенное таким покрытием внутреннее трение составляет (5-8)-10"8. Кроме достаточно высокого уровня внутреннего трения, к недостаткам тонких пленок хрома следует отнести и высокую скорость их окисления с потерей проводимости, а также возможное изменение механических свойств пленок за счет релаксации внутренних напряжений.

В диссертации показано, что наиболее перспективным является нанесение на полусферический резонатор золотых покрытий, но • для достижения низкого уровня внутреннего трения адгезия таких пленок к кварцевому стеклу должна быть существенно улучшена.

Предложены два метода получения золотых покрытий с малой диссипацией.

• Нанесение тонких (до ~500 А толщиной) пленок золота на подслой хрома. Получаемая при этом методе металлизации добротность резонатора достаточна для большинства применений ВТГ. В качестве примера на рис.17 1451

а

1210 8 6-1 4

2 1-

50 100 150

"зоо

200 250

С|,, нм

Рис.17. Зависимость добротности полусферического резонатора от толщины пленки золота, нанесенной на подслой хрома толщиной 100 А

приведена зависимость добротности полусферического резонатора от толщины пленки золота, напыленной на подслой хрома толщиной 100 А. Точке 1 соответствует добротность резонатора без покрытия. После нанесения подслоя хрома добротность скачкообразно падает (точка 2). Дальнейшее снижение добротности связано с нанесением золотого покрытия, однако внутреннее трение, внесенное пленкой золота толщиной до 500 А, мало и общее внутреннее трение, вносимое двухслойным покрытием, составляет (1-2>10"8. Эта технология позволяет решить поставленную задачу, однако нанесение сплошного сверхтонкого подслоя хрома требует тщательной полировки поверхности резонатора.

•Нанесение двухкомпонентных покрытий на основе золота. Цель введения второго компонента состоит в улучшении за его счет адгезии золотой пленки. Кроме того, введение примеси в чистый металл в умеренной концентрации закрепляет дислокации и снижает внутреннее трение. Поэтому в двухкомпонентной пленке на основе золота можно одновременно получить хорошую адгезию, химическую стабильность, низкие уровни внутренних напряжений и дислокационного внутреннего трения.

В диссертации изучены, закономерности внутреннего трения в АиСи пленках и разработан новый метод нанесения металлического двухкомпонентного покрытия с малой диссипацией. В качестве примера на рис.18 показано влияние на добротность резонатора АиСи пленки толщиной 2000 А, нанесенной на его шлифованную поверхность. Хотя добротность резонатора уменьшилась, при комнатной температуре она составляет -1.2-107, что отвечает требованиям по добротности, предъявляемым к резонаторам ВТГ. 7

50

100

Рис. 18. Влияние АиСи покрытия на добротность полусферического резонатора: 1 — резонатор без покрытия; 2 — резонатор с покрытием

Т,°С

Рис.19. Добротность резонатора с АиСи покрытием до (1) и после (2) вакуумного прогрева

Уровень внутреннего трения в материале двухкомпонентного покрытия равен ~7-10'3, что близко к величине внутреннего трения в массивных металлах. Возможность нанесения сравнительно толстых металлических покрытий с малой диссипацией на шлифованную поверхность кварцевого стекла позволяет отказаться от полировки поверхности резонатора при его изготовлении и использовать наиболее полно преимущества разработанных в диссертации технологий.

В диссертации раскрыт механизм внутреннего трения, связанный с адсорбцией паров воды на поверхности тонких пленок хрома и золота. Показано, что внутреннее трение возникает при механически стимулированном перераспределении молекул воды, капиллярно сконденсированных в микропорах тонкой пленки. Для удаления этих сорбированных молекул необходимо прогревать собранные ВТГ в вакууме при температуре не менее 150°С. Рис.19 показывает существенное возрастание добротности металлизированного резонатора после вакуумного прогрева в течение 1 часа при этой температуре.

Использование комплекса разработанных технологий и методов позволяет производить резонаторы с характеристиками, достаточными для применения в ВТГ авиационной точности. Эти технологии существенно снижают себестоимость резонатора за счет использования недорогого кварцевого стекла и упрощения технологического процесса за счет отказа от изготовления балансировочных зубцов и полировки поверхности.

В шестой главе рассматриваются особенности разработки полусферических резонаторов для инклинометров забойных телеметрических систем на основе ВТГ, резонаторов, работающих на высоких модах изгибных колебаний, а также резонаторов ВТГ с плоским электродным узлом. Основная задача, которая при этом ставится, состоит в сочетании высоких технических характеристик резонаторов с их низкой себестоимостью.

Большое внимание уделяется разнесению собственных частот конструкции и частоты рабочей моды изгибных колебаний оболочки. Это необходимо, так как остаточный массовый дисбаланс вызывает малые колебания центра масс резонатора с частотой колебаний оболочки; если эта частота близка к одной из других собственных частот конструкции, то, вследствие резонанса, рассеяние энергии колебаний в опорах существенно возрастает, что сопровождается уменьшением добротности резонатора. Показано, что разнесение частоты 2-й моды изгибных колебаний оболочки и других собственных частот конструкции должно быть ~1 кГц. В связи с этим в диссертации рассматривается вопрос о расчете низкочастотного спектра собственных частот полусферического резонатора.

Общим недостатком известных из литературы методов расчета спектра

собственных частот полусферических резонаторов является почти полное отсутствие экспериментальных данных, подтверждающих точность проведенных расчетов. В связи с этим оценка точности результатов, получаемых различными расчетными методами, путем сравнения их с экспериментальными данными является актуальной задачей.

Автор сравнил результаты расчетов, выполненных разными расчетными методами с экспериментально измеренными спектрами собственных частот. Некоторые результаты представлены в качестве примера в табл.5, 6. Расчеты выполнены с помощью конечно-элементной (КЭМ) и аналитической (А) моделей, разработанных в ИПМех РАН, а также по разработанной в диссертации аналитической модели (Б).

Таблица 5.

Собственные частоты 30-мм полусферического резонатора с внутренней крепежной ножкой

Вид колебания Экспериментальное значение/1 Гц Результаты расчета

КЭМ Модель А Модель Б

/.Гц Е,% /,гц / Гц 8, %

Кручение ножки 5600 5858 4.6 - 5310 5.2

Изгиб ножки 6850 6683 2.4 8294 21.1 6430 6.1

2-я мода изгибных колебаний оболочки 8050 7962 1.1 8458 6.2 7390 8.1

3-я мода изгибных колебаний оболочки 17340 16624 4.1 - - 16570 4.4

" Таблица 6.

Собственные частоты 30-мм полусферического резонатора с двухсторонней крепежной ножкой

Вид колебания Экспериментальное значение / Гц Результаты расчета

КЭМ Модель Б

/Гц £,% /Гц Е,%

Кручение ножки 3750 4173 11.3 3920 4.5

Изгиб ножки 3200 3568 11.5 3260 1.9

2-я мода изгибных колебаний оболочки 4500 5403 20.1 4549 1.1

Колебание оболочки вокруг ножки 6875 6019 12.5 6150 10.5

(е - отклонение расчетного значения от результатов эксперимента.)

Сравнение экспериментальных и расчетных данных показывает, что точность расчета зависит от конструкции резонатора. Для резонатора простой конструкции (табл.5) наилучший результат получен с помощью конечно-элементной модели (ошибка менее 5%). Ошибка значений собственных частот, вычисленных по модели А, составила свыше 20%, а ошибка расчета по разработанной в диссертации модели Б не превысила 10%. В случае более сложной конструкции резонатора ошибка расчета по разработанной аналитической модели Б осталась той же (~10%), а погрешность расчета по конечно-элементной модели составила 12-20%. Таким образом, разработанный в диссертации аналитический метод расчета спектра собственных частот полусферического резонатора позволяет получить при разумных приближениях достаточно точный результат.

Различия в результатах расчетов и экспериментов связаны со следующими причинами.

• Неадекватное задание граничных условий. Зажим ножки в экспериментах не столь жесткий, как принимается в расчетах.

• В материале резонатора возможны внутренние напряжения, искажающие частотные компоненты. Сдвиг частот может при этом составлять несколько процентов.

• Ряд параметров (модуль Юнга, коэффициент Пуассона) при расчетах полагают постоянными. В то же время они зависит от частоты и в пределах данного частотного диапазона изменяются на несколько процентов. Учет этих зависимостей затруднен, поэтому достижимая в подобных расчетах точность находится на уровне нескольких процентов, что достаточно с практической точки зрения.

В главе рассмотрены особенности разработки полусферических резонаторов, предназначенных для работы в высокомодовом ВТГ. Повышение номера моды колебаний приводит к росту изотропности свойств полусферического резонатора и, как следствие, к существенному уменьшению систематического и случайного дрейфа стоячей волны. Чтобы избежать существенного увеличения частоты колебаний резонатора и возрастания напряжений в материале, резонаторы таких ВТГ должны иметь увеличенный диаметр и малую толщину оболочки. Показано, что повышение номера моды колебаний на единицу требует увеличения диаметра резонатора примерно на 40%.

Стремление упростить конструкцию ВТГ и снизить его себестоимость привело к появлению ВТГ с плоским электродным узлом, действие которых основано на особенностях колебаний кромки полусферического резонатора: при изгибных колебаниях кромка движется не только перпендикулярно ножке, но и параллельно ей. Этот эффект позволяет разместить электроды на плоском электродном узле вблизи кромки резонатора, что упрощает всю

конструкцию ВТГ, снижает влияние газового демпфирования и позволяет металлизировать лишь небольшую часть поверхности резонатора. Конструкция такого ВТГ, разработанная в диссертации, защищена патентом РФ №2166734. Однако из-за небольшой площади электродов, резонаторы, предназначенные для работы в этих ВТГ, должны иметь высокую добротность (~2-107) и увеличенный диаметр оболочки, позволяющий получить площадь торцевой поверхности оболочки 350-400 мм2.

Разработанные в диссертации научно-технологические основы позволяют создать рациональную конструкцию полусферического резонатора и технологический процесс его изготовления, обеспечивая необходимые параметры качества резонатора и его низкую себестоимость, что открывает перспективы широкого внедрения ВТГ в народное хозяйство в качестве высокоточных чувствительных элементов БИНС различного назначения.

ВЫВОДЫ

1. Развита теория внутреннего трения в кварцевом стекле при средних температурах. Установлено, что максимум добротности кварцевого стекла в килогерцовом диапазоне частот превышает 8-107 и достигается при ~100°С.

2. Предложен новый метод определения структурной температуры кварцевого стекла, основанный на зависимости от структурной температуры интенсивностей пиков 490 и 606 см"1 в его спектре комбинационного рассеяния. Впервые установлено, что кварцевые стекла с более низкой структурной температурой имеют более высокую добротность при температуре ниже 0°С, что связано с сужением области структурной релаксации.

3. Впервые показано, что внутренние напряжения в кварцевом стекле, возникающие в процессе его производства и при механической обработке, снижают добротность резонаторов до (1-2)-106. На основе модели отжига кварцевого стекла предложен новый метод термообработки резонаторов, позволяющий на порядок увеличить их добротность.

4. Развита теория внутреннего трения в поверхностном нарушенном слое кварцевого стекла, который образуется при его механической обработке. Показано, что при отсутствии нарушенного слоя увеличение шероховатости поверхности кварцевого стекла в пределах нескольких десятков микрометров не снижает добротность резонатора. Предложен новый эффективный метод химического удаления нарушенного слоя, который позволяет отказаться от полировки поверхности резонатора при его изготовлении.

5. Развита теория внутреннего трения, вызванного образованием на

поверхности кварцевого стекла адсорбционных комплексов с координационной связью и механически инициированной десорбцией молекул воды, связанных со структурой стекла молекулярными и водородными связями. Определены условия дегидратации поверхности резонаторов.

6. Впервые разработана техника и методика балансировки полусферических резонаторов ВТГ, использующая ионное распыление неуравновешенной массы, при этом остаточная величина расщепления собственных частот достигает 0.001 Гц, остаточные значения трех первых гармоник массового дефекта не превышают 30 мкг, остаточная величина разнодобротности составляет в среднем 5%.

7. Развита теория внутреннего трения в тонких металлических пленках. Установлено влияние адгезии покрытия к подложке и внутренних напряжений на внутреннее трение в тонкой металлической пленке. Разработан новый метод нанесения двухкомпонентного АиСи покрытия с малой диссипацией на шлифованную поверхность кварцевого стекла.

8. Впервые установлен механизм внутреннего трения, возникающего при гидратации поверхности тонкой металлической пленки. Диссипация связана с механически инициированным перераспределением молекул капиллярно сконденсированной воды в порах тонкой пленки.

9. Разработаны и апробированы методы для измерения характеристик высокодобротных полусферических резонаторов, в частности, внутреннего трения, расщепления собственных частот и низкочастотного спектра собственных частот, которые могут быть успешно применены при производстве таких резонаторов.

10.Показано, что основная задача, которая решается при разработке резонатора ВТГ состоит в выборе геометрических размеров элементов резонатора, обеспечивающих разнесение рабочей частоты резонатора и других собственных частот конструкции на ~1 кГц. Точность расчета собственных частот резонатора, определяемых с помощью аналитических и конечно-элементных методов, составляет 5-10%.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Лунин Б.С. Физико-химические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов - М.:МАИ, 2005.-224 с.

2. Лунин Б.С. Влияние параметров полусферического резонатора на дрейф волнового твердотельного гироскопа// Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2004.-Т.47, №2.-С.31-36.

3. Лунин Б.С. Неупругие процессы в тонких пленках золота и меди, нанесенных на кварцевое стекло//Вестник Московского Университета.

Серия 2 - Химия—2005 -Т.46, №4.С.220-226.

4. Lunin B.S. Problems and ways of development of hemispherical resonator gyroscope design//Proc. 12th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems-Saint Petersburg,2005 - P.311-312.

5. Патент 2166734 (РФ). Чувствительный элемент волнового твердотельного гироскопа/ Б.С.Лунин // Б.И.-2001,- №13.

6. Патент 2147117 (РФ). Способ балансировки полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа/ Б.П.Бодунов, В.М.Лопатин, Б.С.Лунин //Б.И.-2000.-№9.

7. Прецессия упругих волн во вращающемся теле/ И.В.Батов, Б.П.Бодунов, Б.С.Лунин и др.//Известия РАН. Механика твердого тела.-1992.-№4.-С.З-6.

8. Лунин Б.С., Торбин С.Н. О механизме акустических потерь в гидроксилированном поверхностном слое // Вестник Московского Университета. Серия 2 -Химия.-2001.-Т.42, №2.-С.89-91.

9. Лунин Б.С., Торбин С.Н. Влияние напряжений в кварцевом стекле на внутреннее трение // Вестник Московского Университета. Серия 2 -Химия,-2003.-Т.44, №2.-С. 108-114.

Ю.Лунин Б.С., Торбин С.Н. Неупругие явления в поверхностном слое некристаллического твердого тела //Известия Тульского государственного Университета. Материаловедение. -2002,-№3.-С.98-103.

11. Bodunov В.Р., Lopatin V.M., Lunin B.S. Development of tineless fused quartz .hemispherical resonator // Proc. 2nd Saint Petersburg International Conference on Gyroscopic Technology and Navigation - Saint Petersburg, 1995 - Part II.-P.89-92.

12. Лунин B.C., Торбин С.Н. О температурной зависимости модуля Юнга чистых кварцевых стекол // Вестник Московского Университета. Серия 2 - Химия.-2000.-Т.41, №3 .-С. 172-173.

13.Патент 2056038 (РФ). Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа/ Б.С.Лунин, И.В.Павлов //Б.И.-1996-№7.

14. Патент 2025664 (РФ). Способ изготовления резонатора твердотельного волнового гироскопа/ И.В.Павлов, Б.С.Лунин // Б.И.-1994,— №24.

15.Low-cost hemispherical resonator for use in small commercial HRG-based navigation systems/B.P. Bodunov, V.M.Lopatin, B.S.Lunin et al. // Proc.4th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems -Saint Petersburg, 1997.- P.41 -47.

16. Лунин Б.С., Торбин С.Н. Внутреннее трение в кварцевом стекле при умеренных температурах/ЛЗестник Московского Университета. Серия 2-Химия.-2000,—Т.41, №2.-С.93-94.

17. Лунин Б.С., Торбин С.Н. Образование дефектов поверхности кварцевого

стекла при термообработке/ЛЗестник Московского Университета. Серия 2 - Химия.-2005—Т.46, №6.-С.378-381.

18. Лунин Б.С., Торбин С.Н. Влияние сорбции атмосферных газов и паров на внутренние трение в тонких пленках хрома // Вестник Московского Университета. Серия 2 - Химия.-2004.-Т.45, №5.-С.297-299.

19. Шаталов М.Ю., Лунин Б.С. Влияние внутренних напряжений на динамику волновых твердотельных гироскопов// Гироскопия и навигация,- 2000.-№1.-С.78-87.

20. Лунин Б.С., Торбин С.Н. О механизме внутреннего трения в поверхностном слое резонаторов из кварцевого стекла // Вестник Московского Университета. Серия 2 -Химия.-2000.-Т.41,№4.-С.224-227.

21. Лунин Б.С., Торбин С.Н., Филатов Ю.А. Внутреннее трение в сплавах А1-Sc// Материаловедение.-2000.-№9.-С.2-4.

22. Shatalov M.Y., Lunin B.S. Influence of prestress on dynamic of hemispherical resonator gyroscope // Proc.6th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems - Saint Petersburg, 1999.- P.5.1-5.10.

23.Zhang Ting, Yu Bo, Jiang Chunqiao, Lunin B.S. Influence of the metallic coating on the Q-factor of the HRG resonator // Proc. International Symposium on Inertial Navigation Technology and Intelligent Traffic-Nanjing, 2004,-AI8.-P.1-6.

24.Lunin B.S., Shatalov M.Y. Investigation into low frequency spectrum of hemispherical resonators of vibrating gyroscopes // Proc. 10ft Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems-Saint Petersburg, 2003.-P.326-331.

25.Лунин B.C., Торбин С.Н. Неупругие явления в гидратированном поверхностном слое кварцевого стекла // Журнал физической химии. -2003.-Т.77, №4,- С.722-726.

26. Лунин Б.С., Торбин С.Н. Акустические потери в некоторых марках кварцевых стекол // Вестник Московского Университета. Серия 2 -Химия,- 2000—Т.41, №5.- С.286-289.

27. Лунин Б.С., Торбин С.Н. Влияние сорбции атмосферных газов и паров на внутренние трение в тонких пленках золота // Журнал физической химии.- 2005.-Т.79, №1,- С.132-135.

28. Влияние нарушенного поверхностного слоя на добротность резонаторов из кварцевого стекла/ Б.С.Лунин, С.Н.Торбин, М.Н.Данчевская и др. //Вестник Московского Университета. Серия 2 — Химия.- 1994.-Т.35, №1.—С.24-28.

29. Данчевская М.Н., Лунин Б.С., Торбин С.Н. Поверхностные диссипативные процессы в механических резонаторах из кварцевого стекла // Вестник Московского Университета. Серия 2 — Химия.-1997-Т.38, №5.- С.З09-311.

30. Лунин Б.С. Физико-химические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов // Деп. рук. ВИНИТИ. 2005.—№98-В2005.—246 с.

31.А.С. 1742230 (СССР). Способ подготовки шихты для получения кварцевого стекла/ М.Н.Данчевская, В.А.Крейсберг, Б.С.Лунин и др. //Б.И.-1992.- №23.

32. Fused silica used as material for acoustic resonators/M.N. Danchevskaya, B.S.Lunin, I.V.Batov et al. // Proc. X National Scientific and Technical Conference Glass and Fine Ceramics-Varna, 1990.-V. 1.- P*196-198.

33. Лунин Б.С., Данчевская M.H. Волновой твердотельный гироскоп // Конверсия. - 1994. - №6. - С.24-26.

34. Danchevskaya M.N., Lunin B.S., Torbin S.N. Structure of surface defect layer of silica glass resonators // Proc. XVII International Congress on Glass-Beijing, 1995.- V.4.— P.137-141.

35. Lunin B.S., Torbin S.N. Dependence of acoustic loss in silica glass resonators on hydroxylation of the surface // Proc. XIX International Congress on Glass-Edinburg, 2001.—P.756-757.

36. Лунин B.C., Торбин C.H. Неупругие явления в поверхностном слое некристаллического твердого тела // Тез.докл. X Международной конференции по взаимодействию дефектов и неупругих явлениях в твердых телах - Тула, 2001- С.27.

37. Данчевская М.Н., Лунин Б.С., Батов И.В. Акустические свойства .кварцевых стекол//Тез. докл. VII Всесоюзной научно-технической конференции по кварцевому стеклу. — СПб., 1991. - С.45-46.

38. Lunin B.S., Torbin S.N., Smirnov V.N. Internal friction in silica glass.//XVIII International Congress on Glass - San Francisco, 1998. - P.36-41.

39. Lunin B.S., Danchevskaya M.N. Influence of micropore structure of surface on internal friction in silica glass // Proc. Conference on Fundamental of Glass Science and Technology-Vaxjo, 1997.-P.603-605.

40. Lunin B.S., Torbin S.N., Kreisberg V.A. Influence of heat treatment on internal friction in silica glass // Proc. XX International Congress on GlassKyoto, 2004.-P. 108.

41.Целебровский A.H., Лунин Б.С. Автоматический регулятор режима нагрева печи //Новые приборы, устройства, разработанные учеными МГУ.-М., 1984 — С.52-53.

42. Лунин Б.С., Куричева О.В. Методы изменения интенсивности ИК излучения//Деп. рук. ВИНИТИ.]988.-№5673-В88.-8 с.

43. Определение пространственного распределения температуры в газе в условиях импульсного термохимического эксперимента/ О.В.Куричева, Б.С. Лунин, В.В.Тимофеев, Ю.Н.Житнев //Вестник Московского Университета. Серия 1 -Химия.-1988.-Т.29, №1.-С.58-61.

Подписано к печати .5.ВД.06 г. Заказ Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана

Введение

Глава 1. Современное состояние и проблемы развития ВТГ

1.1. Проблемы повышения точности ВТГ

1.2. Конструкция ВТГ и ее влияние на характеристики

1.3. Себестоимость ВТГ и пути ее снижения 51 Выводы к главе

Глава 2. Разработка методов исследования характеристик высокодобротных резонаторов ВТГ

2.1. Разработка метода измерения внутреннего трения

2.2. Разработка методов измерения частотных характеристик полусферических резонаторов

2.3. Измерение прецессии стоячей волны в резонаторе в составе ВТГ

Выводы к главе

Глава 3. Разработка методов уменьшения внутреннего трения в материале резонатора

3.1. Особенности структуры и диссипативные процессы в кварцевом стекле

3.2. Уменьшение внутреннего трения в резонаторах из кварцевого стекла

3.2.1. Уменьшение внутреннего трения в поверхностном слое

3.2.2. Уменьшение влияния адсорбции атмосферной воды на характеристики резонатора

3.2.3. Уменьшение внутреннего трения в структуре кварцевого стекла

3.3. Уменьшение внутреннего трения в металлических резонаторах

Выводы к главе

Глава 4. Разработка метода балансировки полусферических резонаторов

4.1. Определение параметров массового дисбаланса полусферических резонаторов

4.2. Удаление неуравновешенной массы

4.3. Уменьшение расщепления собственных частот резонатора

4.4. Уменьшение 1-^3-й гармоник массового дефекта резонатора

Выводы к главе

Глава 5. Разработка методов уменьшения влияния металлического покрытия резонатора на характеристики ВТГ

5.1. Влияние металлического покрытия на характеристики полусферического резонатора ВТГ

5.2. Влияние условий формирования тонких пленок на их структуру и свойства

5.3. Разработка метода нанесения равмерного металлического покрытия с малой диссипацией

5.3.1. Разработка метода металлизации полусферического резонатора

5.3.2. Уменьшение внутреннего трения в металлическом покрытии

5.4. Уменьшение внутреннего трения, связанного с адсорбцией атмосферной воды на металлическом покрытии

Выводы к главе

Глава 6. Разработка полусферических резонаторов ВТГ

6.1. Разработка резонатора ВТГ инклинометра забойной телеметрической системы

6.2. Разработка резонатора ВТГ, работающего на колебаниях с высоким номером моды

6.3. Разработка резонатора ВТГ с плоским блоком электродов 321 Выводы к главе

9

Быстрое развитие средств навигации является одним из ведущих направлений технического прогресса. Этот процесс характеризуется с одной стороны появлением целого ряда навигационных устройств, основанных на новых принципах (спутниковые навигационные системы, микромеханические, оптические гироскопы и т.д.); с другой - широким их применением во множестве областей, охватывающих все стороны жизни современного общества. Сейчас они применяются в промышленных роботах, управляемых головках нефтебурового оборудования, активных подвесках автомобилей, индивидуальных определителях координат, используемых для ориентации на местности, шлемах виртуальной реальности и т. д., став наряду с компьютеризацией современного общества, одним из основных компонентов информационной среды.

Сегодня к навигационным приборам предъявляются гораздо более жесткие требования. Они должны работать в тяжелых условиях внешней среды, иметь высокую надежность, длительный рабочий ресурс, высокую точность, обладать небольшой массой, габаритами и энергопотреблением. Хотя характеристики механических гироскопов последовательно улучшались на протяжении десятилетий, они не отвечают сегодняшним требованиям по ряду параметров, принципиальное улучшение которых связывается разработчиками с твердотельными гироскопами нового поколения: волновым твердотельным гироскопом (ВТГ) и оптическими -кольцевым лазерным гироскопом (КЛГ) и волоконно-оптическим гироскопом (ВОГ). Все эти приборы разрабатывались с начала 70-х годов и находятся сейчас на различных стадиях промышленного освоения.

КЛГ имеет высокую точность, однако ему присущи серьезные недостатки:

- нелинейность выходного сигнала при малой угловой скорости;

- дрейф выходного сигнала из-за газовых потоков в лазере;

- ограничение рабочего ресурса ресурсом лазера.

Из этих проблем самой важной является первая. При малых угловых скоростях уменьшается разность частот генерируемых световых волн, это приводит к синхронизму и невозможности обнаружения вращения. (Типичный порог обнаружения при этом составляет 10 град/ч.) Для подавления синхронизма оптическая система приводится к колебаниям, но конструкция КЛГ при этом сильно усложняется.

ВОГ свободны от явления синхронизма, но для получения высокой чувствительности в ВОГ требуется большая длина оптического пути (до десятков км) при очень низком уровне потерь в оптоволокне. Как и для КЛГ, ресурс ВОГ ограничивается ресурсом источника света. К недостаткам ВОГ также следует отнести температурную зависимость выходных характеристик.

В основе работы волнового твердотельного гироскопа лежит явление инертности упругих волн, впервые открытое британским физиком Брайаном в конце XIX века. Он показал, что скорость вращения стоячей волны в тонком кольце, совершающем изгибные колебания, меньше скорости вращения самого кольца. Почти через 100 лет Д.Д.Линч продемонстрировал, что эффект Брайана может быть использован для построения датчика углового перемещения. В разработанной Линчем конструкции ВТГ в качестве чувствительного элемента используется тонкостенный полусферический резонатор, изготовленный из кварцевого стекла. Изгибные колебания его кромки идентичны колебаниям тонкого кольца и подчиняются тем же закономерностям. Поддержание амплитуды колебаний кромки резонатора на постоянном уровне осуществляется электрическим полем, создаваемым кольцевым электродом возбуждения, измерение параметров стоячей волны и подавление квадратурных колебаний - емкостными преобразователями. Все три основные детали ВТГ соединены между собой и помещены в герметичный корпус. Для определения параметров стоячей волны и поддержания постоянной амплитуды колебаний используется специальная электронная система.

Своеобразный принцип работы дает новому гироскопу ряд преимуществ:

- в ВТГ полностью отсутствуют изнашивающиеся части, поэтому рабочий ресурс прибора оказывается очень большим;

- высокая точность;

- устойчивость к тяжелым условиям окружающей среды (повышенная температура, вибрация, гамма-излучение);

- сравнительно небольшие габариты, вес и потребляемая мощность;

- сохранение инерциальной информации при кратковременном отключении электропитания.

В табл. 1 представлены основные параметры чувствительных элементов твердотельных гироскопов в сравнении с динамически настраиваемым гироскопом типа КИНД 05-49 [1]. Сравнение этих характеристик показывает, что ВТГ имеет ряд серьезных преимуществ перед КЛГ и ВОГ. Оптические гироскопы имеют сложную, многодетальную конструкцию, а их ресурс существенно ограничивается ресурсом источника света. В отличие от них, ВТГ имеет простую конструкцию, включающую три (а иногда и две) основные части: резонатор и платы возбуждения и съема, которые соединяются вместе и устанавливаются в герметичный корпус, качество которого и определяет рабочий ресурс прибора. В ВТГ стоячая волна может быть устойчива достаточно долгое время (минуты) при выключении электропитания и все это время ВТГ сохраняет инерциальную информацию.

Таблица 1.

Сравнительные характеристики гироскопов разных типов

ДНГ КИНД 05-49 КЛГ вог ВТГ

Принцип действия Вращающийся ротор Движение электромагнитных волн в оптическом контуре Движение электромагнитных волн в оптическом контуре Инертные свойства упругих волн в тонкой оболочке

Конструкция гироскопа Ротор с упругими тор-сионами, электропривод, датчики угла и момента, подшипниковые опоры Кварцевый блок с зеркалами. После сборки заполняется He-Ne смесью. Фотодетектор Катушка световолок-на, источник света, фазовый модулятор, фотодетектор Полусферический резонатор, емкостные датчики для возбуждения колебаний и считывания их параметров, герметичный корпус

Электроника гироскопа Привод ротора, термостатирование Преобразование светового сигнала в электрический Преобразование светового сигнала в электрический Измерение параметров стоячей волны и управление колебаниями

Сохранение информации Нет Нет, если отключен источник света Нет, если отключен источник света Да, при выключении питания в пределах постоянной времени прибора

Таблица 1 -окончание

Габариты 100 см3 700 см3 700 см3 100 см3

Мощность, 5 Вт 1 Вт 1 Вт Менее 0.01 Вт потребляемая (с учетом термо- чувствительным статирования) элементом

Масса 240 г 1200 г 1200 г 100 г

Стабильность 0.03 град/ч 0.01 град/ч 0.02 град/ч 0.01 град/ч смещения нуля

Случайный уход по углу 0.03 град/ч 0.002 град/ч 0.005 град/ч 0.005 град/ч

Стабильность масштабного 3-Ю"4 10"5 (2ч-10>10'5 Ю-6 коэффициента

Число основных деталей -70 -50 -30 < 10

Срок службы 30 000 час. Ограничен ресурсом Ограничен ресурсом Ограничен ухудшением лазера источника света вакуума. Около 160 000 ч. мэ

Из табл.1 также видно, что ВТГ имеет меньшие габариты и вес, это особенно существенно для космических аппаратов, когда стоимость 1 кг полезного груза достигает нескольких тысяч долларов.

Чувствительный элемент ВТГ потребляет несколько мкВт мощности, тогда как чувствительные элементы КЛГ и ВОГ требуют больше, чем 1 Вт.

Эти достоинства делают ВТГ одним из наиболее перспективных гироскопических приборов для использования в бесплатформенных инерциальных системах.

Однако достижение высокой точности ВТГ возможно лишь в случае, если его чувствительный элемент - полусферический резонатор - имеет высокую добротность [Q~(l-2)-107] и изотропность. Такой резонатор изготавливается из кварцевого стекла и требует использования ряда новых технологий для достижения необходимых параметров. Хотя для вытачивания такого резонатора можно использовать различные способы обработки кварцевого стекла, хорошо известные в оптической технологии, для получения столь высокого уровня добротности необходимо уменьшить все факторы, приводящие к рассеянию энергии упругих колебаний: потери в собственно кварцевом стекле, его поверхностном слое, металлическом покрытии, на межфазной границе металл/стекло, а также в местах крепления резонатора. Для этого необходимо использовать комплекс специальных технологий и методов: методы измерений характеристик высокодобротных полусферических резонаторов, специальные технологии обработки кварцевого стекла, технологию нанесения металлического покрытия с малой диссипацией, методику балансировки резонатора. Несовершенство этих технологий является основной причиной недостаточно высоких характеристик резонаторов, выпускаемых отечественными предприятиями (РПКБ, МИЭА и др.)

Другим фактором, определяющим широкое внедрение ВТГ, является соотношение цена/качество полусферических резонаторов. Сегодня себестоимость резонаторов ВТГ высока, что связано с использованием ряда прецизионных технологических операций, а также с высоким процентом брака резонаторов (до 90%). Поэтому второй важной проблемой, которую должен решить комплекс специальных технологий, является существенное снижение себестоимости резонатора. Эта проблема может быть решена за счет повышения эффективности технологий, существенного снижения технологического брака, а также за счет рациональной конструкции резонатора ВТГ.

Разработка и внедрение такого комплекса технологий позволит улучшить качество и выход годных изделий, снизить их себестоимость и существенно повысить точность ВТГ, что является важной задачей для народного хозяйства и обороноспособности страны.

Разработка новых технологий ВТГ невозможна без детального понимания природы процессов, определяющих диссипативные характеристики полусферического резонатора. Хотя структура, свойства кварцевого стекла и тонких металлических пленок, а также связанные с ними технологические задачи, были предметом исследования на протяжении многих лет, слабые диссипативные процессы, протекающие в резонаторе, которые по существу и определяют его добротность, малоизучены. Имеющаяся в литературе информация недостаточна и разрознена, и поэтому проведение детальных исследований таких диссипативных процессов создает научно-технологическую основу для разработки недорогих высокодобротных резонаторов ВТГ.

Цель работы.

Разработка научно обоснованных технических решений, направленных на создание недорогих высокодобротных полусферических резонаторов высокоточных волновых твердотельных гироскопов, на основе новых адекватных моделей физических и химических процессов, определяющих параметры качества резонатора. Задачи исследования.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

- выявление основных проблем, решение которых позволяет существенно улучшить точность ВТГ;

- оценка качества математических моделей, используемых для расчета собственных частот полусферического резонатора;

- усовершенствование методов измерения основных параметров полусферических резонаторов;

- установление закономерностей и построение моделей диссипативных процессов в материале резонатора, определяющих его характеристики в рабочей (для ВТГ) области температур и разработка способов уменьшения их интенсивности;

- установление закономерностей диссипативных процессов, протекающих в нарушенном слое и разработка химического метода удаления нарушенного слоя;

- установление закономерностей диссипативных процессов, связанных с адсорбцией молекул атмосферных газов на кварцевом стекле и тонких пленках и определение условий обезгаживания поверхности;

- установление закономерностей диссипативных процессов в тонких металлических пленках, нанесенных на поверхность кварцевого стекла и разработка метода нанесения покрытия с малой диссипацией;

- разработка метода уменьшения упруго-массового дисбаланса полусферических резонаторов, балансировочного оборудования и экспериментальная проверка процедуры балансировки.

В итоге проведенных исследований достигнут ряд новых результатов: разработаны и апробированы новые методы измерения основных параметров резонаторов ВТГ (добротность, разночастотность, массовый дисбаланс, низкочастотный спектр собственных частот, масштабный коэффициент), проанализировано влияние различных факторов на точность измерений; измерено внутреннее трение в кварцевых стеклах, используемых для изготовления резонаторов ВТГ, в области температур -Ю0.+300°С, выявлены слабые диссипативные процессы, связанные со структурой кварцевого стекла и внутренними напряжениями; на основе модели дефектообразования в процессе отжига разработана методика термообработки кварцевого стекла, позволившая впервые достигнуть рекордной добротности полусферического резонатора (8.2±0.2)-107; изучены диссипативные процессы в нарушенном поверхностном слое, образующемся при механической обработке кварцевого стекла и разработана методика химической обработки поверхности для удаления нарушенного слоя; установлено влияние адсорбции атмосферных газов и паров на поверхности кварцевого стекла и тонких металлических пленок на добротность резонатора, определены режимы термообработки для дегидратации поверхности; на основе результатов исследования внутреннего трения в тонких металлических пленках разработана технология нанесения двухкомпонентного металлического покрытия с малой диссипацией; разработана аппаратура и методика балансирования полусферического резонатора методом ионного распыления; на основе исследования внутреннего трения в системе Al-Sc установлен состав сплава с наименьшей диссипацией, пригодный для изготовления металлических резонаторов ВТГ; оценено качество известных математических моделей, используемых для расчета собственных частот резонатора ВТГ, разработана аналитическая модель расчета спектра собственных частот полусферического резонатора.

Практическая ценность работы.

Полученные результаты исследований позволили раскрыть механизмы внутреннего трения в кварцевом стекле и тонких металлических пленках и стали основой разработки способов существенного уменьшения внутреннего трения в них. Разработанные технологии термообработки, химической обработки поверхности резонаторов, балансировки и нанесения токопроводящего покрытия внедрены на предприятии НПП «Медикон». Разработанный метод ионной балансировки резонаторов запатентован и лег в основу промышленной установки для балансирования полусферических резонаторов «Микробаланс».

Химическая обработка поверхности, позволяющая удалять нарушенный поверхностный слой стекла была внедрена в НПО «Астрофизика».

Разработанные методы измерений параметров ВТГ и их резонаторов внедрены в Институте проблем механики РАН, Раменском приборостроительном конструкторском бюро, Московском институте электромеханики и автоматики.

Полученные в диссертации результаты по внутреннему трению в сплаве Al-Sc, а также разработанные методы контроля внутреннего трения использованы Всероссийским институтом легких сплавов при выпуске технических условий на сплав АС 0.5 и подготовки его производства.

Использование разработанных технологий признано целесообразным на предприятии «Российский федеральный ядерный центр -Всероссийский научно-исследовательский инсштут технической физики имени академика Е.И.Забабахина» для разработки инерциального приборного оборудования.

Использование полученных в диссертции результатов не ограничивается только гироскопией, они представляют интерес и для других областей знаний. Так, в настоящее время высокодобротные механические цилиндрические резонаторы из кварцевого стекла используют в качестве чувствительных элементов детекторов гравитационных волн, сооружаемых в рамках международных проектов учеными США, России, Европейского союза и Японии. Досжжение высокой добротности этих элементов связано с решением iex же самых проблем, что и для резонаторов ВТГ. Таким образом, разработанные научно-технологические решения могут быть использованы для решения одной из принципиальных проблем современной физики.

Положения, выносимые на защиту.

1. Установление и экспериментальное подтверждение следующих новых диссипативных эффектов в кварцевом стекле:

- взаимосвязь структурной температуры и внутренне1 о трения;

- диссипация, связанная с внутренними напряжениями в cieKJie;

- диссипация, связанная с поверхностным нарушенным слоем кварцевого стекла;

- диссипация, связанная с гидратным поверхностным слоем и гидратированием напыленных тонких металлических пленок хрома и золота;

- частотная зависимость внутреннего трения и модуля Юнга в кварцевом стекле в диапазоне температур -100. .+300°С.

2. Новый метод химической обрабожи поверхности реюнаюров, позволяющий удалиib нарушенный слой и повысить добротность резонаторов.

3. Методика слжша реюнаюров, позволяющая умепыпип, впуфсннсе 1рение в кварцевом счекле.

4. Результаты исследования внутреннего трения в тонких металлических пленках, позволившие уаановшь природу доминирующих неупру1их процессов в юнких пленках и разработанный способ ме1аллизации полусферическою ре юна юра путем нанесения двухкомпонентного токопроводящего покрышя на основе золота.

5. Способ балансировки полусферических реюнаюров по 1-4-й гармоникам массовой) дефекча.

6. Комплекс экспериментальных меюдов для измерений харак1ерисмик высокодоброшых полусферических реюнаюров из кварцевой) счекла, позволивший:

- измерить дрейф стоячей волны в BIT и определив его масштабный коэффициент;

- определип> расщепление собственных Macioi и нижочастошый спекф собсмвенных nacioi полусферическою реюнаюра;

- измерить внутреннее фение в резонаторе в диапазоне темпера1ур -100.+300Т на нескольких низших модах из1 ибных колебаний;

- измерить парамефы 1-3-й 1армоиик массовок) дефект оболочки полусферическо1 о резона юра;

- измерить добротность и модуль Южа чистых кварцевых сгекол в диапазоне температур -Ю0.+300°С па частотах до 60 кГц.

7. Оценка точности расчета низкочастотного спектра собственных частот полусферического резонатора, выполненного с помощью известных математических моделей.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложения.

Выводы к главе 6

Разработаны научно обоснованные технические решения, направленные на разработку полусферических резонаторов ВТГ различных типов.

Установлено, что:

• основная задача, которая решается при разработке резонатора ВТГ состоит в выборе геометрических размеров элементов резонатора, обеспечивающих достаточное разнесение рабочей частоты резонатора и других его собственных частот конструкции на кГц; точность расчета собственных частот резонатора, определяемых с помощью аналитических и конечно-элементных методов составляет 5-^-10%;

• резонаторы, предназначенные для работы в высокомодовых ВТГ должны иметь увеличенный диаметр и минимальную толщину стенки оболочки; повышение номера моды на единицу вызывает увеличение диаметра резонатора примерно на 40%;

• резонаторы, предназначенные для работы в ВТГ с плоским электродным узлом должны иметь высокую добротность свыше 2-107 при комнатной температуре) и площадь торцевой 2 поверхности полусферической оболочки не ~350-400 мм .

На основании проведенных в данной pa6oie icopeiических и экспериментальных исследований сделаны следующие основные выводы.

1) Развита теория внутреннего грения в кварцевом стекле при средних температурах. Установлено, что максимум добротности кварцевого стекла в килогерцовом диапазоне часкл превышает 8-К)7 и доашаекя при ~-100°С.

2) Предложен новый меюд определения сiрукiурной ieMiiepaiypbi кварцевою стекла, основанный на зависимости or структурной температуры ишенсивнос1ей пиков 490 и 606 см1 в ею снекфс комбинационного рассеяния. Впервые установлено, что кварцевые стекла с более низкой структурной температурой имеют более высокую добротность при температуре ниже 0°С, что связано с сужением области структурной релаксации.

3) Впервые показано, что внутренние напряжения в кварцевом стекле, возникающие в процессе его производства и при механической обработке, снижают доброшость резонаюров до (1-2) 106. Па основе модели 01жита кварцевою стекла предложен новый меюд термообработки ре юна торов, позволяющий на порядок увеличить их добротность.

4) Развита теория внутреннею трения в поверхностном нарушенном слое кварцевою стекла, который образуется при ею механической обработке. Показано, что при отсутствии нарушенною слоя увеличение шероховатости поверхности кварцевою стекла в пределах нескольких десятков микрометров не снижает добротность резонатора. Предложен новый эффективный меюд химическою удаления нарушенного слоя, который позволяет отказался oi полировки поверхносчи ре юна юра при ею и л оювлепии.

5) Развита теория Biiyipeniieio фения, вызванною образованием на поверхности кварцевого стекла адсорбционных комплексов с координационной связью и механически инициированной десорбцией молекул воды, связанных со cipyiaypon счекла молекулярными и водородными связями. Определены условия дегидратации поверхности резонаторов.

6) Впервые pajpa6oiana 1ехника и меюдика балансировки полусферических резонаюров ВI Г, использующая ионное распыление неуравновешенной массы, при лом ос точная величина расщепления собственных часют достигае1 0.001 Гц, остаточные значения ipex первых гармоник массового дефекта не превышают 30 мкг, остаточная величина разподобротпосчи составляет в среднем 5%.

7) Развита теория внуфенне! о трения в тонких ме1аллических пленках. Установлено влияние ад1е?ии покрьпия к подложке и вп>фепних напряжений на внуфепнее фепие в кшкой ме/аллической пленке. Разработан новый метод нанесения двухкомпонентною AuCu покрытия с малой диссипацией па шлифованную поверхносп, кварцевого с текла.

8) Впервые установлен механизм внуфепнего фения, возникающею при гидратации поверхности тонкой металлической пленки. Диссипация связана с механически инициированным перераспределением молекул капиллярно сконденсированной воды в порах тонкой пленки.

9) Разработаны и апробированы меюды для измерения харакгериешк высокодобротных полусферических резона юров, в частности, внутреннего трения, расщепления собственных частот и низкочастотного спектра собственных частот, которые могут быть успешно применены при производстве таких резонаторов.

10) Показано, что основная задача, которая решается при разработке резонатора ВТГ состоит в выборе геометрических размеров элементов резонатора, обеспечивающих достаточное разнесение рабочей частоты резонатора и других собственных частот конструкции на ~1 кГц. Точность расчета собственных частот резонатора, определяемых с помощью аналитических и конечно-элементных методов составляет 5Н 0%.

1. Izmailov Е.А., Tchesnokov G.I., Troizkiy V.A. Highly reliable, low-cost, small-size inertial navigation system // Proc. 2nd Saint Petersburg International Conference on Gyroscopic Technology and Navigation Saint Petersburg, 1995. - Part I. — P.l 39-149.

2. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Волновой твердотельный гироскоп -М.:Наука,1985.-125 с.

3. Egarmin N.E., Yurin V.E. Introduction to theory of vibratory gyroscopes -M.: Binom, 1993. Ill p.

4. Матвеев B.A., Липатников В.И., Алехин А.В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998. -168 с.

5. Джашитов В.Э., Панкратов В.М. Математические модели теплового дрейфа гироскопических датчиков инерциальных систем СПб.: ЦНИИ Электроприбор, 2001. - 150 с.

6. Patent 4157041 (USA). Sonic vibrating bell gyro /E.J.Loper, D.D.Lynch. // Official gazette. 1979. - №983.

7. Djandjgava G.I., Vinogradov G.M., Lipatnikov V.I. Development andihtesting of hemispherical resonator gyroscope // Proc. 5 Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems Saint Petersburg, 1998.-P.218-221.

8. Патент 2164006 (РФ). Волновой твердотельный гироскоп /Е.А.Измайлов, М.М.Колесник, О.Г.Усышкин и др. //Б.И. 2001. - №7.

9. Гуськов A.M., Чижов А.С. Модель резонатора твердотельного вибрационного гироскопа как динамической системы оболочка-крепежный стержень //Вестник МГТУ. Приборостроение. 1991. - №4. -С.55-63.

10. Матвеев В.А., Нарайкин О.С., Иванов И.П. Расчет полусферической оболочки на ЭВМ //Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 1987. - №7. - С.6-9.

11. Киреенков А.А. Расчет спектра полусферы на ножке // Известия РАН. Механика твердого тела. 1998. - №4. - С.23-29.

12. Журавлев В.Ф., Линч Д.Д. Электрическая модель волнового твердотельного гироскопа // Известия РАН. Механика твердого тела. -1995.-№5.-С. 12-24.

13. Lynch D.D. Vibration-induced drift in the hemispherical resonator gyro // Proc. Annual Meeting Inst. Navigation Dayton, 1987 - P.34-37.

14. Жбанов Ю.К., Каленова H.B. Поверхностный дебаланс волнового твердотельного гироскопа // Известия РАН. Механика твердого тела. -2001. -№3. С.11-18.

15. Shatalov M.Yu. Spatial motion of vibratory gyroscopes and their balancing operations // Proc. 7lh Saint Petersburg International Conference on integrated navigation systems Saint Petersburg,2000. - P. 158-167.

16. A.c. 1582799 (СССР). Способ динамической и статической балансировки резонатора вибрационного твердотельного гироскопа /В.М.Суминов, П.Н.Баранов, В.И.Опарин и др.// Б.И. 1995. -№19.

17. Белкин А.А. Разработка технологии и оборудования для балансировки полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа лазерным излучением: Дис. канд. техн. наук. -М., 2000. 189 с.

18. Loper E.J., Lynch D.D. Hemispherical resonator gyro: status report and test result // Proc. Nat. Techn. Meeting Inst. Navigation San Diego, 1984 -P. 1-3.

19. Lynch D.D., Matthews A.,Varty G.T. Transfer of sensor technology from oil-drilling to space applications.: Proc. 5th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems Saint Petersburg, 1998. -P.27-36.

20. Бесплатформенная инерциальная система БИНС-ТВГ (BINS-TWG): Информационный Бюллетень РПКБ М.: МАКС, 2003 - 2 с.

21. Patent 3656354 (USA). Bell gyro and improved means for operating same / D.D.Lynch. // Official gazette. 1972. - №897.

22. Patent 4951508 (USA). Vibratory rotation sensor / E.J.Loper, D.D.Lynch //Official gazette.-1990.-№l 117.

23. Механическая спектроскопия металлических материалов/М.С.Блантер, И.С.Головин, С.А.Головин С.А и др. М., Международная инженерная академия, 1994. - 249 с.

24. Абаев М.И., Корнфельд М.П. Измерение внутреннего трения твердых тел//Приборы и техника эксперимента. 1964- №2. -С. 150-152.

25. Fraser D.B., LeCraw R.C. Novel method of measuring elastic and anelastic properties of solids//Rev. Sci. Instrum. 1964. - V.35, №9. - P.l 113-1115.

26. Секоян C.C., Чижов A.C. Исследование диссипативных свойств кварцевого стекла по крутильным и тангенциальным колебаниям //Вестник машиностроения. 1995. - №7 - С.26-31.

27. Лунин Б.С. Физико-химические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов -М.:МАИ,2005.-224 с.

28. Багдасаров Х.С., Брагинский В.Б., Митрофанов В.П. Высокодобротный механический резонатор из монокристаллического сапфира//Вестник Московского Университета. Серия 3 Физика. Астрономия. - 1977. - Т. 18, № 1. - С.98-100.

29. Брагинский В.Б., Митрофанов В.П. Стабилизация частоты генераторов механическими резонаторами из монокристаллов сапфира // Вестник Московского Университета. Серия 3 Физика. Астрономия. - 1978. -Т.19, №4. -С.45-52.

30. Брагинский В.Б., Манукин А.Б. Измерение малых сил в физических экспериментах М.: Наука, 1974. - 152 с.

31. Брагинский В.Б., Митрофанов В.П., Панов В.И. Системы с малой диссипацией М.: Наука, 1981. - 142 с.

32. Жбанов Ю.К., Журавлев В.Ф. О балансировке волнового твердотельного гироскопа // Известия РАН. Механика твердого тела. -1998. -№4. -С.4-16.

33. Зинер К. Упругость и неупругость металлов // Вонсовский С.В. Упругость и неупругость металлов. М., 1954. - С.9-168.

34. ГОСТ 15130-86. Стекло кварцевое оптическое. М.: Издательство стандартов, 1987. - 30 с.

35. Grimley D.I., Wright А.С., Sinclair R.N. Neutron scattering from vitreous silica. 4. Time-of-flight diffraction//J.Non-Cryst. Solids. 1990. - V.l 19, №1. - P.49-64.

36. Mozzi R.L., Warren B.E. The structure of vitreous silica //J.Appl.Cryst. -1969 V.2, №4. - P. 164-172.

37. Лебедев A.A. О полиморфизме и отжиге стекол //Труды ГОИ. 1921. -Т.2, №10.-С.1-20.

38. Randall J.T., Rouksby Н.Р., Cooper B.S. X-ray diffraction and the structure of vitreous solids 111. Krist. 1930. - Bd. 75, № 3/4. - S.196-214.

39. Hicks J.F.R. Structure of silica glass //Science. 1967. - V.l55, №3761. -P.459-461.

40. Goodman C.H.L. A new way of looking at glass //Glass Technol. 1987. -V.28, №1.- P. 19-29.

41. Konnert J.H., Karle J., Fergusson G.A. Crystalline ordering in silica and germania glasses //Science. 1973. - V. 179, №4069. - P. 177-179.

42. Phillips J.C. Spectroscopic and morphological structure of tetrahedral oxide glasses //Sol. State Phys. 1982. - №37. - P.93-171.

43. Zachariasen W.H. The atomic arrangement in glass //J. Amer. Chem. Soc. -1932. V.54, №10. - P.3841-3851.

44. Warren B.E. The basic principles involved in the glassy state //J. Appl. Phys. 1942.- V. 13, №10. - P.602-610.

45. Vukcevich M.R. A new interpretation of the anomalous properties of vitreous silica //J. Non-Ciyst. Solids. 1972. - V.l 1, № 1. - P.25-63.

46. Чабан И.А. Микроскопическая модель низкотемпературных аномалий в диэлектрических стеклах //Физика твердого тела. 1979. -Т.21, №5. -С.1444-1450.

47. Galeener F.L. Raman and ESR studies of the thermal history of amorphous Si02 //J.Non-Cryst. Solids. 1985. -V.71, №3. - P.373-386.

48. Sitarz M., Mozgava W., Handke M. Rings in the structure of silicate glasses //J. Mol. Struc. 1999. -V.511-512. -P.281-285,

49. Poggeman J.-F., Gob A., Heide G. Direct view of the structure of a silica glass fracture surface //J. Non-Ciyst. Solids. 2001. - V.281. - P.221-226.

50. Bell R.J., Dean P. The structure of vitreous silica: validity of the random network theory //Phil.Mag. 1972. - V.25, №6. - P. 1381-1398.

51. Robertson J.L., Moss S.C. Calculation of the scattering properties of computer-relaxed 614 atoms Bell and Dean Si02 network //J.Non-Cryst. Solids. 1988. - V.l06, №1-3. - P.330-335.

52. HongXing He Computer-generated vitreous silica networks //J.Non-Cryst. Solids.- 1987.- V.89.-P.402-416.

53. Gladden L.F. Medium-range order in v-Si02 //J.Non-Ciyst. Solids. 1990. -V.119, №3.- P.318-330.

54. Минаев B.C. Полиморфно-кристаллоидное строение стекла // Физика и химия стекла 1996. - Т.22, №3. - С.314-325.

55. Marians C.S., Burdett J.K. Geometric constrains: a refined model for the structure of silica glass //J.Non-Cryst. Solids. 1990. - V. 124, №1. - P. 1 -21.

56. Marx J.W., Sivertsen J.M. Temperature dependence of the elastic moduli and internal friction of silica and glass //J.Appl.Phys. 1953 - V.24, №1. -P.81-87.

57. McSkimin H.J. Measurement of elastic constants at low temperatures by ultrasonic waves data for silicon and germanium single crystals and for fused silica //J.Appl.Phys. - 1953.- V.24, №8. - P.988-997.

58. Fine M.E., Van Duyne H., Kenney N.T. Low-temperature internal friction and elasticity effects in vitreous silica //J.Appl.Phys. 1954. - V.25, №3. -P.402-405.

59. Anderson O.L., Bommel H.E. Ultrasonic absorption in fused silica at low temperatures and high frequencies // J.Amer.Ceram.Soc. 1955. - V.38, №4. -P.125-131.

60. Strakna R.E. Investigation of low-temperature ultrasonic absorption in fast-neutron irradiated Si02 glass //Phys. Rev. 1961. - V. 123, №6. - P.2020-2026.

61. Anderson P.W., Halperin B.I., Varma C.M. Anomalous low-temperature thermal properties of glasses and spin glasses //Phil. Mag. 1972. - V.25, №1. -P.l-9.

62. Phillips W.A. Tunneling states in amorphous solids //J. Low Temp. Phys. -1972. V.7, №3/4. - P.351 -360.

63. Карпов В.Г., Клингер М.И., Игнатьев Ф.Н. Теория низкотемпературных аномалий тепловых свойств аморфных структур //ЖЭТФ. 1983. - Т.84, №2. - С.760-775.

64. Wright A.F., Leadbetter A.J. The structure of the (3-cristobalite phases of Si02 and AIPO4 //Phil.Mag. 1975. - V.31, №6. - P. 1391 -1401.

65. Сигаев B.H., Смелянская Э.Н., Плотниченко В.Г. Обнаружение низкочастотного максимума в спектре КР высокотемпературного кристобалита и кристобалитоподобное строение кварцевых стекол //Физика и химия стекла. 1999. -Т.25, №2. - С. 155-159.

66. Санин В.Н., Варшал Б.Г. Анализ движения частицы в двухъямном потенциале. Особенности низкотемпературных свойств кварцевого стекла //Физика и химия стекла 1995. -Т.21, №3. - С.241-249.

67. Митрофанов В.П., Фронтов В.Н. Исследование высокодобротного механического резонатора, изготовленного из плавленного кварца //Вестник Московского Университета. Серия 3 Физика и астрономия. -1974. - №4. - С.478-480.

68. Fraser D.B. Acoustic loss of vitreous silica at elevated temperatures // J. Appl. Phys. 1970. - V.41, №1. - P.6-11.

69. Krause J.T. Variables affecting the acoustic loss and velocity of vitreous silica from 4 to 300°K//J. Appl. Phys. 1971. - V.42, №8. -P.3035-3037.

70. Смагин А.Г. Явление поглощения звука в поверхностном слое кристалла // Вопросы радиоэлектроники. Детали и компоненты аппаратуры. 1964. -№11.- С.65-69.

71. Даринский Б.М., Измайлов Н.В., Логинов В.А. Неупругая релаксация в твердых телах, связанная с нарушениями их поверхности // Физика твердого тела. 1987. - Т.29, №12.- С.3529-3533.

72. Балашов Ю.С., Санин В.Н., Шапошников А.Г. Кварцевое стекло -материал для изготовления высокодобротных резонаторов.: Тез. докл. VII Всесоюзной научно-технической конференции по кварцевому стеклу. -СПб., 1991. -С.43-45.

73. Храмовицкий И.А., Вощенко Т.К., Черезова J1.A. Изменение оптических свойств поверхностного слоя при ионно-плазменном распылении кварцевого стекла //Оптика и спектроскопия. 1988. - Т.65, №1. -С.141-146.

74. Шенфельд Н. Поверхностно-активные вещества на основе оксида этилена -М.: Химия, 1982.-749 с.

75. Startin W.J., Beilby М.А., Saulson P.R. Mechanical quality factors of fused silica resonators//Rev. Sci. Instrum.- 1998,-V.69, №10.-P.3681-3689.

76. Warner A.W., Fraser D.B.,Stockbridge C.D. Fundamental studies of aging in quartz resonators // Trans. IEEE Sonics and Ultrasonics. 1965. - V.12, №2. -P.52-59.

77. Ефремов O.H., Неволин B.K., Шермергор Т.Д. Влияние остаточных газов на релаксацию частоты вакуумированных кварцевых резонаторов //Радиотехника и электроника. 1978. -Т.23, № 1. - С.117-121.

78. Киселев А.В. К вопросу о строении геля кремниевой кислоты //Коллоидный журнал 1936.-Т.2,№. 1.-С. 17-25.

79. Методы исследования структуры высокодисперсных и пористых тел -М.: АН СССР, 1953.- 164 с.

80. Young G.J. Interaction of water vapor with silica surfaces //J. Colloid Sci. -1958. V.13, №1. - P.67-85.

81. Киселев A.B., Лыгин В.И. Применение инфракрасной спектроскопии для исследования строения поверхностных химических соединений и адсорбции // Успехи химии. 1962. -Т.31, №3. -С.351-384.

82. Горлов Ю.И., Головатый В.Г., Конопля М.М. Полевая десорбция воды с поверхности кремнезема и строение его гидратного покрова //Теоретическая и экспериментальная химия 1980. - Т. 18,№2. - С.202-206.

83. Garofalini S.H. Molecular dynamics computer simulations of silica surface structure and adsorption of water molecules //J. Non-Cryst. Solids. 1990. -V.120, №1.-P.l-12.

84. Sauer J., Morgeneyer C., Schroder K.-P. Transferable analytical potential based on nonempirical quantum chemical calculations (QPEN) for water-silica interactions //J.Phys.Chem. 1984. - V.88, №25. - P.6375-6383.

85. Numata K., Otsuka S., Ando M., Tsubono K. Intrinsic losses in various kinds of fused silica//Class. Quant. Grav. -2002. V.19, №7.-P. 1697-1702.

86. Geissberger A.E., Galeener F.L. Raman studies of vitreous Si02 versus fictive temperature // Phys. Rev. B. 1983. - V.28, №6. - P.3266-3271.

87. Певницкий И.В. «Фиктивная» температура и средний порядок в кварцевом стекле //Физика и химия стекла. 1990. - Т. 16, №4. - С.667-668.

88. Chemarin С., Champagnon В., Panczer G. Effect of fictive temperature on medium range order in v-Si02 //J. Non-Cryst. Solids. 1997. - V.216. -P.l11-115.

89. Сочивкин Г.М., Хотимченко B.C., Чмель A.E. Влияние связанной воды на энергию активации образования некоторых структурных дефектов в стеклообразном SiCb //Физика и химия стекла. 1988. - Т. 14, №3. -С.381-384.

90. Шуб Э.И. Численное исследование термонапряженного состояния крупногабаритного кварцевого диска в процессе отжига // Физика и химия стекла. 1990.- Т. 16, №3. - С.450-457.

91. Доладугина B.C., Чижов А.С. Нарушения изотропности в кварцевом стекле, снижающие диссипативные характеристики //Оптический журнал. 1998. -Т.65, №12. -С.146-152.

92. Доладугина B.C., Секоян С.С., Чижов А.С. Сравнение диссипативных свойств с оптической однородностью кварцевого стекла // Вестник МГТУ. Приборостроение. 1997. -№3. - С.63-70.

93. Kobayashi Н., Kosugi Т., Kogure Y. Internal friction of Si02 glasses with excessive and deficient oxygen // Phys. B. 1996. - V. 219&220. - P.276-278.

94. Strakna R.E., Clark A.E., Bradley D.L., Slie W.M. Effect of fast-neutron irradiation on the pressure and temperature dependence of the elastic moduli of Si02 glass //J.Appl.Phys- 1963. V. 34, №5. - P. 1439-1443.

95. Санин B.H., Скрипников B.A., Кренев Ю.Л. Влияние деформации на низкотемпературное поглощение ультразвука в кварцевом стекле //Физика и химия стекла. 1989. -Т.15, №3. -С.488-493.

96. Ageev A., Palmer B.C., De Felice A. Very high quality factor measured in annealed fused silica //Class. Quant. Grav. 2004. - V.21. - P.3887-3892.

97. Isard J.O., Douglas R.W. The relaxation of stress in fused silica. Part I. Experimental //J.Soc.Glass Techn. 1955. - V.36, №187. - P.61-82.

98. Леко B.K., Мещерякова E.B. Релаксация напряжения в кварцевом стекле //Физика и химия стекла. 1976. - Т.2, №4. - С.311-317.

99. Agarwal A., Tomozawa М. Surface and bulk structural relaxation kinetics of silica glass // J. Non-Cryst. Solids. 1997. - V.209, №3. - P.264-272.

100. Доладугина B.C., Каленов А.А. Термообработка газонаплавленных кварцевых стекол // Оптический журнал. 1998. - Т.65, №9. - С.70-74.

101. Primak W. The annealing of vitreous silica //Phys. Chem. Glass. -1983. V.24, № 1.- P.8-17.

102. Bruning R., Cottrell D. X-ray and neutron scattering observations of structural relaxation of vitreous silica // J. Non-Cryst. Solids. 2003. - V.325, №1-3. - P.6-15.

103. Бартенев Г.М., Сандитов Д.С. Релаксационные процессы в стеклообразных системах Новосибирск: Наука, 1986. - 181 с.

104. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел М.: Наука, 1974. - 560 с.

105. Proctor В.А., Whitney I., Johnson J.W. The strength of fused silica" //Roy. Soc. A. Math. phys. sci. 1967. - V.297, №1451. -P.534-557.

106. Асланова M.C., Шелюбский В.И., Хазанов B.E. О влиянии тепловой обработки на прочность кварцевого волокна // Бартенев Г.М. Механические и тепловые свойства и строение неорганических стекол. -М.,1972. С.31-35.

107. Тотеш А.С. Исследование микроструктуры травленых поверхностей //Труды ЛТИ им. Ленсовета. 1952. - №24. - С.70-78.

108. Visscher W.M. Elastic wave scattering by a surface-breaking or subsurface planar crack // J.Appl.Phys. 1984. - V.56, №3. - P.713-725.

109. Michalskie T.A., Bunker B.C. A chemical kinetics model for glass fracture//J. Amer. Ceram. Soc. 1993. - V.76, №10. -P.2613-2618.

110. Crank J. The mathematics of diffusion -Oxford: Clarendon Press, 1975. -414 p.

111. Постников B.C. Внутреннее трение в металлах М.: Металлургия, 1968.-330 с.

112. Метод внутреннего трения в металловедческих исследованиях /М.С.Блантер, Ю.В.Пигузов, Г.М.Ашмарин и др. М.: Металлургия, 1991.-248 с.

113. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика М.: Наука, 1976. -480 с.

114. Granato A., Lucke К. Theory of mechanical damping due to dislocations //J.Appl.Phys 1956. - V.27, №6. - P.583-593.

115. Seeger A. On the theory of the low-temperature internal friction peak observed in metals // Phil. Mag. 1956. - V. 1, №7. - P.651 -662.

116. Schoek G., Bisogni E., Shyne J. The activation energy of high temperature internal friction //Act. met. 1964. - V. 12, №12. - P. 1466-1468.

117. Даринский Б.М., Федоров Ю.А. Дислокационная теория зернограничной релаксации // Тавадзе Ф.Н., Постников B.C., Гордиенко JT.K. Механизмы внутреннего трения в полупроводниковых и металлических материалах. М., 1972. - С. 117-120.

118. Кривоглаз М.А. Теория затухания упругих колебаний в системах, содержащих растворяющиеся частицы или микрополости //Физика металлов и металловедение. 1961. - Т. 12, №3. - С.338-349.

119. Suzuki Т., Tsubono К., Hirakawa Н. Quality factor of vibration of aluminium alloy disks //Phys. Lett. 1978. - V.67A, № 1. - P.2-4.

120. Leger P. QUAPASON™ a new low-cost vibrating gyroscope // Proc. 3rd Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. - Saint Petersburg, 1996. - Part I. - P. 143-150.

121. Щепетильников В.А. Уравновешивание роторов и механизмов -М.: Машиностроение, 1978. 250 с.

122. Yi J.L.J., Strutt P.R. Surface modification of Si02 glass by laser processing // J.Non-Cryst. Solids. 1990. - V. 120. - P.283-287.

123. Kozhukharov V., Dimitrov D., Tonchev D. Interaction of C02 laser radiation with glasses // Infrared Phys. 1989. - V.29, №2-4. - P.415-422.

124. Никольский C.M. Курс математического анализа M.: Наука, 1991. -Т.2.-528 с.

125. Патент 2079107 (РФ). Устройство для автоматической балансировки резонатора твердотельного волнового гироскопа лучом лазера/ П.Н.Баранов, В.М.Суминов, В.И. Опарин В.И. и др. // Б.И. 1997. -№13.

126. Акишин А.И., Васильев С.С., Исаев JI.H. Катодное распыление слюды и плавленного кварца ионами криптона // Известия АН СССР. Серия физическая. 1962. - Т.26, №11.- С. 1356-1358.

127. Диняева Н.С., Титова Т.В., Рыжов Ю.А. Исследование изменений структуры поверхности кварцевого стекла при ионной бомбардировке //Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1973. - Т.9, №11.-С.2037-2041.

128. Edwin R.P. Measurements of the sputter rate of fused silica bombarded by argon ions of energy 12-32 keV //J.Phys.D. 1973. - V.6. -P.833-841.

129. Tarasevich M. Ion beam erosion of rough glass surfaces // Appl. Opt. -1970. V.9, №1- P. 173-176.

130. Черезова JI.А. Модификация поверхности оптических материалов ионной и ионно-химической обработкой // Оптический журнал. 2000. -Т.67, №10.-С.3-8.

131. Branger V., Pelosin V., Badawi K.F. Study of the mechanical and microstructural state of platinum thin film //Thin Solid Films. 1996. -V.275, №1-2. -P.22-24.

132. Хасс Г., Тун Р.Э. Физика тонких пленок М.: Мир, 1967 - Т.2.-396 с.

133. Комник Ю.Ф. Физика металлических пленок М.: Атомиздат, 1979.-263 с.

134. Палатник Л.С., Гладких Н.Т. Об эффекте микрогетерогенной конденсации металлов в вакууме // Доклады АН СССР. 1961. - Т. 140, № 3. - С.567-570.

135. Захаров В.И., Кантор М.М. Влияние скорости напыления на структуру и электрические свойства пленок серебра, наносимых на кварцевые пластины // Электронная техника. Серия 9 -Радиокомпоненты. 1970. - № 2. - С.78-83.

136. Widmer H. Epitaxial growth of Si on Si in ultra high vacuum //Appl. Phys.Lett. 1964.- V.5, №5. - P. 108-110.

137. Poppa H. Progress in the continuous observation of thin-film nucleation and growth processes by electron microscopy //J.Vac.Sci.Technol. 1965. -V.2, №1. -P.42-48.

138. Belser R.B., Hicklin W.H. Temperature coefficient of resistance of metallic films in the temperature range 25° to 600°C // J. of Appl. Phys. -1959. -V.30,№3. -P.313-322.

139. Kane W.M., Spratt J.P., Heishinger L.W. Effects of annealing on thin gold films //J. Appl. Phys. 1966. - V.37, №5. -P.2085-2089.

140. Холлэнд Jl. Нанесение тонких пленок в вакууме М.: Госэнергоиздат, 1963. - 608 с.

141. Чопра К.Л. Электрические явления в тонких пленках М.: Мир, 1972.-435 с.

142. Тушинский Л.И., Плохов А.В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий Новосибирск:Наука,1986. - 200 с.

143. Abermann R. Measurements of the intrinsic stress in thin metal films //Vacuum. 1990.- V.41, №4-6. - P.l279-1282.

144. Thompson C.V., Carel R. Stress and grain growth in thin films //J.Mech.Phys.Solids.- 1996. V.44, №5. - P.657-673.

145. Hoffman D.W., Thornton J.A. Internal stresses in sputtered chromium //Thin Solid Films. 1977. - V.40. - P.355-363.

146. Thornton J.A., Tabock J., Hoffman D.W. Internal stress in metallic films deposited by cylindrical magnetron sputtering // Thin Solid Films. -1979. V.64, № 1. - P. 111 -119.

147. Данков П.Д., Чураев П.В. Эффект деформации поверхностного слоя металла при окислении // Доклады АН СССР. 1950. - Т.73, №6. -С.1221-1224.

148. W.D.Nix Yelding and strain hardening of thin metal films on substrates // Scripta Mater 1998. - V.39, №4/5. - P.545-554.

149. Белоногов B.K., Золотухин И.В., Иевлев B.M. Внутреннее трение в пленках алюминия // Физика и химия обработки материалов. -1968.-№ 5. -С.163-165.

150. Pelosin V., Badawi K.F., Branger V. Internal friction and its thermal evolution measured on very thin platinum films //Appl. Phys. Lett. 1995. -V.66, №6. - P.691-693.

151. Технология тонких пленок: Справочник / Под ред. Л.Майссела, Р.Глэнга М.: Советское радио, 1977. - Т.2. - 662 с.

152. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы М.:Радио и связь, 1982. - 73 с.

153. Weaver С., Hill R.M. Ageing effects in bimetallic films //Phil.Mag. -1959. V.4, №46.-P. 1107-1125.

154. Мальцева Г.К., Постников B.C., Усанов В.В. Внутреннее трение бинарных упорядочивающихся сплавов на основе гранецентрированной кубической решетки // Физика металлов и металловедение. 1963. -Т. 16, №2. - С.302-309.

155. MaderS. Alloy phenomena in thin films: metastable alloy phases // Anderson J.C. The use of thin films in physical investigations". London -New York, 1966.-P.433-446.

156. Грег С., Синг JI. Адсорбция, удельная поверхность, пористость -М.: Мир, 1984.-310 с.

157. Коновалов С.Ф. Гироскопы, навигационные приборы и комплексы -М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 1990. 160 с.

158. Стенды для статических и динамических испытаний вибрационных гироскопов /Б.С.Коновалов, С.Ф.Коновалов, А.В.Кулешов и др. //Гироскопия и навигация. 2002. -№4. - С.85-86.

159. Коновалов С.Ф. Цифровые преобразователи и электронные устройства гироскопических систем-М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1990.— 56 с.

160. Черников С.А. Динамика нелинейных гироскопических систем -М.: Машиностроение, 1981.-224 с.

161. Основные сведения об исследованных полусферических резонаторахп/п Обозначение Материал Диаметр, мм Толщина стенки, мм Конструктивные особенности Изготовитель

162. Э15 Кварцевое стекло KB 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

163. Э16 Кварцевое стекло KB 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

164. Э17 Кварцевое стекло KB 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

165. Э37 Кварцевое стекло КУ-1 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

166. Э40 Кварцевое стекло КУ-1 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

167. Э56 Кварцевое стекло КУ-1 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

168. Э61 Кварцевое стекло КУ-1 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

169. Э63 Кварцевое стекло КУ-1 60 2 Двухстронняя ножка НПО электромеханики

170. М20 Кварцевое стекло КС4В 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

171. М36 Кварцевое стекло МГУ 30 1.25 Односторонняя ножка Hi 111 «Медикон»

172. М54 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

173. М64 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

174. М100 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

175. М135 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ожка HI ill «Медикон»

176. М140 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ожка НПП «Медикон»

177. М144 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

178. Ml 84 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

179. М188 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

180. М189 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка HI ill «Медикон»

181. М191 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

182. М193 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

183. М194 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

184. М195 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

185. М200 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

186. М202 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

187. М203 Кварцевое стекло КУ-1 30 1.25 Односторонняя ножка НПП «Медикон»

188. L001 Кварцевое стекло КС4В 30 1.25 Односторонняя ножка Litton Guidance and Control Systems

189. L002 Кварцевое стекло КС4В 30 1.25 Односторонняя ножка Litton Guidance and Control Systems

190. L003 Кварцевое стекло КС4В 30 1.25 Односторонняя ножка Litton Guidance and Control Systems

191. L004 Кварцевое стекло КС4В 30 1.25 Односторонняя ножка Litton Guidance and Control Systems

192. L005 Кварцевое стекло КС4В 30 1.25 Односторонняя ножка Litton Guidance and Control Systems

193. L006 Кварцевое стекло КС4В 30 1.25 Односторонняя ножка Litton Guidance and Control Systems

194. Ml/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

195. М2/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

196. МЗ/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

197. М4/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

198. М5/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

199. М6/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

200. М7/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

201. М8/64 Кварцевое стекло КУ-1 63.8 1.9 Двухстороняя ножка МИЭА

202. Ml/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

203. МЗ/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

204. М5/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

205. М8/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

206. М14Б/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

207. Ml 6/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

208. Ml 9/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

209. М20/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

210. М21/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

211. М22/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

212. М23/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

213. М25/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

214. М26/20 Кварцевое стекло КУ-1 20 0.7 Двухсторонняя ножка МИЭА

215. РПКБ-5 Кварцевое стекло КУ-1 70 1.5 Двухсторонняя ножка РПКБ

216. РПКБ-6 Кварцевое стекло КУ-1 70 1.5 Двухсторонняя ножка РПКБ

217. РГЖБ-96 Кварцевое стекло КУ-1 50 1.5 Двухсторонняя ножка РПКБ

218. РГПСБ-104 Кварцевое стекло КУ-1 50 1.5 Двухсторонняя ножка РПКБ

219. МВТУ-1 Кварцевое стекло КУ-1 70 1.5 Двухсторонняя ножка МВТУ

220. МВТУ-2 Кварцевое стекло КУ-1 70 1.5 Двухсторонняя ножка МВТУ

221. МВТУ-3 Кварцевое стекло КУ-1 70 1.5 Двухсторонняя ножка МВТУ

222. МВТУ4 Кварцевое стекло КУ-1 70 1.5 Двухсторонняя ножка МВТУ

223. AI СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 06 мм ИПМех

224. АИ СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 010 мм ИПМех

225. AIII СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 016 мм ИПМех

226. BV СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 012 мм ИПМех

227. Bill СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 016 мм ИПМех

228. BIV СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 020 мм ИПМех

229. CI СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 010 мм ИПМехоо

230. CV Сплав Д16Т 62 1 Односторонняя ножка 012 мм ИПМех

231. CVI1 СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 014 мм ИГТМех

232. DII Сплав Д16Т 62 2 Односторонняя ножка 06 мм ИПМех

233. DVI СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 08 мм ИПМех

234. DV СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 012 мм ИПМех

235. EVI СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 08 мм ИПМех

236. EVII СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 014 мм ИПМех

237. EIII СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 016 мм ИПМех

238. FVI СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 08 мм ИПМех

239. FI СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 010 мм ИПМех

240. FIV СплавД16Т 62 2 Односторонняя ножка 020 мм ИПМех

241. GII СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 06 мм ИПМех

242. GVII СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 014 мм ИПМех

243. GIV СплавД16Т 62 1 Односторонняя ножка 020мм ИПМех1. UJ

244. Основные сведения об исследованных цилиндрических резонаторах

245. SP 25 105 Синтетический сапфир Институт кристаллографии

246. МЦ1 18.2 95 Сплав AISc Всероссийский институт легких сплавов

247. МЦ2 18.2 105 Сплав AISc Всероссийский институт легких сплавов

248. МЦЗ 18.1 90 Сплав AISc Всероссийский институт легких сплавов

249. МЦ4 17 105.5 Сплав AISc Всероссийский институт легких сплавов1. UJ

250. Основные параметры исследованных ВТГп/п Тип прибора Зав. номер Материал резонатора Добротность резонатора Расщепление собственных частот, Гц

251. ШЮ-34-016А 28460 Кварцевое стекло КУ-1 7-105 0.05

252. ШЮ-34-016А 28503 Кварцевое стекло КУВИ 4-106 0.00091. СУ)

253. Основные типы кварцевого стекла