一种三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统及方法

1.本发明涉及谐振陀螺技术领域，更具体地说，特别涉及一种三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统及方法。


背景技术：

2.由三维体制造谐振子作为核心敏感元件的三维壳体陀螺是目前主流的振动式陀螺，包含圆柱壳体陀螺、半球谐振陀螺、微半球谐振陀螺等种类。理想情况下，三维壳体谐振子应该为旋转对称结构，即质量、刚度、阻尼等物理性质沿其旋转对称轴线圆周方向应处处均匀分布。
3.然而制造误差和材料缺陷使三维壳体谐振子通常无法达到理想的旋转对称，具体表现为呈现出圆周方向上质量、刚度、阻尼的不均匀。其中，质量和刚度不均匀耦合作用，影响谐振子模态特征频率，导致了谐振子各阶简并模态之间产生频率裂解；质量不均匀导致谐振子在振动时，其支撑杆受惯性力牵拉，从而产生了锚点损耗，是导致品质因数降低、阻尼不均匀的重要因素，更进一步增大了陀螺零偏漂移；另外，陀螺搭载于活动装置中，工作时通常受到环境振动噪声影响，特定频率的环境振动噪声会使不平衡质量产生惯性力和力矩，诱导出非工作模态并造成质量偏心，使陀螺在实际应用状态下的精度下降。因此谐振子质量不平衡分布，特别是一次、二次、三次和四次谐波是目前限制陀螺性能提升的最大瓶颈。现有文献和专利大多数都只能实现质量与刚度耦合情况下的四次谐波修调，即n＝2模态频率修调，尚未有对一次、二次、三次和四次谐波的综合修调技术公开。
4.传统的机械修调方式包括连续式和离散式两种形式。其中连续式修调通常采用精确控制转台控制谐振子旋转，使用化学溶液刻蚀或离子束刻蚀大范围去除谐振子的材料，通过调节转速，使不同方位材料去除量不同，从而实现谐振子质量的平衡。这种方式需要通过控制算法调节转台转速，迭代过程对转速参数要求较高，且对化学溶液稳定性和离子束工艺一致性要求较高。
5.离散式采用机械钻孔、激光刻蚀、点胶等方式，对谐振子局部区域进行去除或添加材料，使质量分布较多的区域减少质量或分布较少的区域增加质量，从而实现平衡。离散式修调易于快速实现，且参数迭代高效，很快可以实现目标收敛，因此目前大多数文献和专利都采用了离散式的修调方法实现对四次谐波的n＝2模态频率修调。
6.但采用离散式修调时每个修调点会同时引入不同大小的各次谐波，导致每次修调后各次谐波的各自发生不同变化，即修调一次谐波时，会使一、二、三、四次谐波均发生变化；修调二次谐波时，会使二、四次谐波发生变化而不影响一、三次谐波。因此，离散式修调的迭代过程为动态过程，为修调方案设计的难点。如果不能提出优化的修调迭代的流程，在谐波的动态变化中过多次数地修调将会对谐振子造成大量的结构破坏，将会产生品质因数等其他重要性能参数的下降。
7.与常见的n＝2模态频率修调方法类似，国防科技大学专利cn111504292a提出通过测量谐振子n＝1模态频率裂解，可以对质量与刚度耦合情况下的第二次谐波进行修调，但
仍旧无法实现对质量不均匀一、二、三次和四次谐波的综合修调。因此现有技术还有待改进和发展。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统及方法，以克服现有技术所存在的缺陷。
9.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
10.一种三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统，包括测量模块和加工模块；所述测量模块包括测振夹具、扫频器、激振器和拾振器，所述测振夹具用于固定谐振子，所述扫频器用于输出激振信号并输入谐振子模态信息，所述激振器与扫频器连接，该激振器用于根据扫频器输出的激振信号驱动谐振子振动并控制谐振子的频率和振幅，所述拾振器与扫频器连接，该拾振器用于测量谐振子的振动信息并转换为电信号输入扫频器以使扫频器根据电信号分析谐振子的模态信息；所述加工模块包括载物平台、激光器、位移平台和控制器，所述载物平台用于放置谐振子，所述激光器用于发射激光在谐振子上加工出刻蚀槽，所述位移平台用于放置所述激光器并调整激光器的位置。
11.进一步地，所述扫频器为频率分析仪或锁相放大器，所述激振器为电极板、压电片、电磁铁或小锤敲击。
12.进一步地，所述拾振器为电极板、压电片、应变片、麦克风或激光测振仪。
13.进一步地，所述位移平台为具有三轴位移功能的位移平台，位移平台的x轴和y轴位移用于移动激光器至光路焦点位于谐振子的待加工区域，并在加工过程中根据特定路径移动激光器以加工出不同尺寸的刻蚀槽，位移平台的z轴位移用于调整激光器与谐振子之间的距离进行聚焦。
14.本发明还提供一种根据上述三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统的方法，包括以下步骤：
15.s1、采用测量模块进行振动测试；
16.s2、采用加工模块进行一次谐波修调；
17.s3、采用加工模块进行三次谐波修调；
18.s4、采用加工模块进行二次谐波修调；
19.s5、使用加工模块进行频差修调。
20.进一步地，所述步骤s1包括：
21.s11、使用扫频器对谐振子进行模态扫频测试，得到低频模态频率f1、高频模态频率f2，并判断n＝2模态频率裂解δf＝f
2-f1，当δf小于100mhz时，驻波随激励载荷的方向的不同而朝向不同方位，否则，驻波固定朝向两个间隔45度方位，其中低频模态驻波方位θ1，高频模态驻波方位θ2＝θ1 45
°
；
22.s12、判断频率裂解δf，当频率裂解δf小于100mhz时，扫频器控制激振器激振频率达到f1，记谐振子与激振器夹角初始为φ0，在激振频率达到f1时用拾振器测量谐振子三维壳体振幅a(φ0)、支撑杆自由端振幅b(φ0)；谐振子相对于激振器、拾振器旋转至少3次，其中第i次旋转角度记为φi，三次旋转角度之和不超过180度，在每次旋转后，扫频器控制激振器激振频率达到f1并用拾振器测量谐振子三维壳体振幅a(φi)、支撑杆自由端振幅b
(φi)；
23.当频率裂解δf大于100mhz时，扫频器控制激振器激振频率达到f1，用拾振器测量谐振子低频模态驻波方位θ1的三维壳体振幅a(φ0)＝a(θ1)、支撑杆自由端振幅b(φ0)＝b(θ1)；
24.谐振子相对于激振器、拾振器旋转45度，扫频器控制激振器激振频率达到f2，用拾振器测量谐振子三维壳体振幅a(φ1)＝a(θ1 45)、支撑杆自由端振幅b(φ1)＝b(θ1 45)；
25.谐振子相对于激振器、拾振器旋转45度，扫频器控制激振器激振频率达到f1，用拾振器测量谐振子三维壳体振幅a(φ2)＝a(θ1 90)、支撑杆自由端振幅b(φ2)＝b(θ1 90)；
26.谐振子相对于激振器、拾振器旋转45度，扫频器控制激振器激振频率达到f2，用拾振器测量谐振子三维壳体振幅a(φ3)＝a(θ1 135)、支撑杆自由端振幅b(φ3)＝b(θ1 135)；
27.s13、使用振动测试结果进行谐波解算；
28.将a(φ0)、b(φ0)和各组a(φi)、b(φi)代入方程组：
[0029][0030][0031][0032][0033]
得一次谐波幅值m1、方位和三次谐波幅值m3、方位
[0034]
将a(φ0)、b(φ0)以及任一组a(φi)、b(φi)代入方程组：
[0035][0036][0037]
得二次谐波幅值m2、方位
[0038]
进一步地，所述步骤s2包括：
[0039]
s21、将谐振子放置在载物平台，并调整谐振子位姿，使激光光路垂直于谐振子待加工区域；
[0040]
s22、调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子的方位，根据m1估计去除量和修调槽尺寸，调整位移平台的z轴位移，移动激光器至光路可以聚焦于代加工区域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽；
[0041]
s23、重复步骤s1使用测量模块进行振动测试；
[0042]
s24、根据步骤s23中振动测试所得到的一次谐波幅值和方位，调整修调槽尺寸，重复步骤s21-s23，直至振动测试中所得到的一次谐波幅值减小到预期值。
[0043]
进一步地，所述步骤s3包括：
[0044]
s31、将谐振子放置在载物平台，并调整谐振子位姿，使激光光路垂直于谐振子待加工区域；
[0045]
s32、根据步骤s2中最后一次振动测试得到的三次谐波幅值m
3*
和方位信息，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子方位，根据m
3*
估计去除量
和修调槽尺寸，调整位移平台的z轴位移，移动激光器至光路聚焦于代加工区域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽；
[0046]
s33、保持步骤s32中z轴位置不变，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子方位，保持步骤s32中激光加工工艺参数不变，按照步骤s32中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽；
[0047]
s34、保持步骤s32中z轴位置不变，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子方位，保持步骤s32中激光加工工艺参数不变，按照步骤s32中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽；
[0048]
s35、重复步骤s1使用测量模块进行振动测试；
[0049]
s36、根据步骤s35中振动测试所得到的三次谐波幅值和方位，调整修调槽尺寸，重复步骤s31-s35，直至振动测试中所得到的三次谐波幅值减小到预期值。
[0050]
进一步地，所述步骤s4包括：
[0051]
s41、将谐振子放置在载物平台，并调整谐振子位姿，使激光光路可以垂直于谐振子待加工区域；
[0052]
s42、根据步骤s3中最后一次振动测试得到的三次谐波幅值m
2*
和方位信息，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子方位，根据m
2*
估计去除量和修调槽尺寸，调整位移平台的z轴位移，移动激光器至光路可以聚焦于代加工区域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽；
[0053]
s43、保持步骤s42中z轴位置不变，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子方位，保持步骤s42中激光加工工艺参数不变，按照步骤s42中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽；
[0054]
s44、重复步骤s41使用测量模块进行振动测试；
[0055]
s45、根据步骤s44中振动测试所得到的二次谐波幅值和方位，调整修调槽尺寸，重复s41-s44，直至振动测试中所得到的二次谐波幅值减小到预期值。
[0056]
进一步地，所述步骤s5包括：
[0057]
s51、判断s4中最后一次振动测试得到的δf
*
和θ
1*
，当δf
*
小于100mhz时，满足多数应用，当δf
*
大于100mhz时，将谐振子放置在载物平台，并调整谐振子位姿，使激光光路可以垂直于谐振子待加工区域，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子θ
1*
方位，据δf
*
估计去除量和修调槽尺寸，调整位移平台的z轴位移，移动激光器至光路聚焦于代加工区域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽；
[0058]
s52、保持步骤s51中z轴位置不变，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子θ
1*
90
°
方位，保持步骤s51中激光加工工艺参数不变，按照步骤s51中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽；
[0059]
s53、保持步骤s51中z轴位置不变，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子θ
1*
180
°
方位，保持步骤s53中激光加工工艺参数不变，按照步骤s51中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽；
[0060]
s54、保持步骤s51中z轴位置不变，调整位移平台的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子θ
1*
270
°
方位，保持步骤s51中激光加工工艺参数不变，按照步骤s51中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽；
[0061]
s55、重复步骤s1使用扫频器对谐振子进行模态扫频测试；
[0062]
s56、根据步骤s55模态扫频测试得到的频率裂解和低频模态驻波方位，调整修调槽尺寸，重复步骤s51-s55直至频率裂解减小到预期值。
[0063]
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的一种三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统及方法，由测振模块和加工模块组成，可以最简化谐波修调流程提高加工效率，减少去除材料修调对结构的过量破坏，进行测振-加工的迭代，可实现质量不平衡一次、二次、三次谐波以及频率裂解(四次谐波)的综合修调。
附图说明
[0064]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0065]
图1是本发明三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统中测量模块的结构图。
[0066]
图2是本发明三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统中加工模块的结构图。
[0067]
图3是本发明三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调方法的流程图。
[0068]
图中：测量模块1、加工模块2、测振夹具10、扫频器11、激振器12、拾振器13、谐振子15、固定端150、自由端151、载物平台20、激光器21、位移平台22。
具体实施方式
[0069]
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0070]
参阅图1和图2所示，本实施例公开了一种三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统，包括测量模块1和加工模块2。
[0071]
所述测量模块1包括测振夹具10、扫频器11、激振器12和拾振器13，所述测振夹具10用于固定谐振子15，所述扫频器11用于输出激振信号并输入谐振子模态信息，所述激振器12与扫频器11连接，该激振器12用于根据扫频器11输出的激振信号驱动谐振子15振动并控制谐振子15的频率和振幅，所述拾振器13与扫频器11连接，该拾振器13用于测量谐振子15的振动信息并转换为电信号输入扫频器11以使扫频器11根据电信号分析谐振子的模态信息；
[0072]
所述谐振子15支撑杆的一端与夹具固定形成固定端150，则支撑杆另一端为自由端。
[0073]
所述扫频器11为频率分析仪或锁相放大器等各类具有谐振子模态扫频测试功能的设备，用以输出频率、载荷等激振信号，并输入谐振子模态信息，如频率、驻波方位等。
[0074]
所述激振器12为电极板、压电片、电磁铁或小锤敲击等各种形式，放置于贴近谐振子三维壳体处，与扫频器11通信相连，根据扫频器11发出的频率、载荷等激振信号驱动谐振
子振动并控制谐振子的频率和振幅。
[0075]
所述拾振器13为电极板、压电片、应变片、麦克风或激光测振仪等各种形式，与扫频器11通信相连，测量谐振子振动信息即声学或光学信号，转换为电信号输入扫频器，使扫频器根据信号分析谐振子模态信息。拾振器分为两组，第一组贴近并测量谐振子三维壳体的振动信息，第二组贴近并测量支撑杆自由端的振动信息。拾振器所测量的振动信息可以为xy平面振动，也可以为z轴振动，也可以沿三维壳体表面法向振动。
[0076]
本实施例中，所述加工模块2包括载物平台20、激光器21、位移平台22和控制器，所述载物平台20用于放置谐振子15，所述激光器21用于发射激光在谐振子15上加工出刻蚀槽，所述位移平台22用于放置所述激光器21并调整激光器21的位置。
[0077]
所述激光器21用于发射快速激光，其能量可以烧蚀谐振子部分区域材料，在谐振子上加工出刻蚀槽，从而实现材料去除加工。
[0078]
所述载物平台20用于放置谐振子15，通过调整谐振子放置位姿形态，使激光光路可以垂直于谐振子待加工区域。
[0079]
所述位移平台22为具有三轴位移功能的位移平台22，位移平台22的x轴和y轴位移用于移动激光器21至光路焦点位于谐振子15的待加工区域，并在加工过程中根据特定路径移动激光器21以加工出不同尺寸的刻蚀槽，位移平台22的z轴位移用于调整激光器21与谐振子15之间的距离进行聚焦，从而使激光能量聚焦于代加工区域实现材料刻蚀。
[0080]
参阅图3所示，本发明还提供一种根据上述三维壳体陀螺谐振子多次谐波综合修调系统的方法，包括以下步骤：
[0081]
步骤s1、采用测量模块1进行振动测试，具体包括以下步骤：
[0082]
步骤s11、使用扫频器11对谐振子15进行模态扫频测试，得到低频模态频率f1、高频模态频率f2，并判断n＝2模态频率裂解δf＝f
2-f1，当δf小于100mhz时，驻波随激励载荷的方向的不同而朝向不同方位，否则，驻波固定朝向两个间隔45度方位，其中低频模态驻波方位θ1，高频模态驻波方位θ2＝θ1 45
°
。
[0083]
其中，扫频器11扫频测量频率裂解和模态驻波方位，可以通过有限元仿真建模等方式代替，只要找到谐振子的n＝2模态低频、高频两个模态固有频率即可。
[0084]
步骤s12、判断频率裂解δf，选择合适的后续振动测试方法。
[0085]
当频率裂解δf小于100mhz时，扫频器11控制激振器12激振频率达到f1，记谐振子15与激振器12夹角初始为φ0，在激振频率达到f1时用拾振器13测量谐振子三维壳体振幅a(φ0)、支撑杆自由端振幅b(φ0)；谐振子15相对于激振器12、拾振器13旋转至少3次，其中第i次旋转角度记为φi，三次旋转角度之和不超过180度，在每次旋转后，扫频器11控制激振器12激振频率达到f1并用拾振器13测量谐振子三维壳体振幅a(φi)、支撑杆自由端振幅b(φi)。
[0086]
当频率裂解δf大于100mhz时，扫频器11控制激振器12激振频率达到f1，用拾振器13测量谐振子15低频模态驻波方位θ1的三维壳体振幅a(φ0)＝a(θ1)、支撑杆自由端振幅b(φ0)＝b(θ1)。
[0087]
谐振子15相对于激振器12、拾振器13旋转45度，扫频器11控制激振器12激振频率达到f2，用拾振器13测量谐振子15三维壳体振幅a(φ1)＝a(θ1 45)、支撑杆自由端振幅b(φ1)＝b(θ1 45)。
[0088]
谐振子15相对于激振器12、拾振器13旋转45度，扫频器11控制激振器12激振频率达到f1，用拾振器13测量谐振子15三维壳体振幅a(φ2)＝a(θ1 90)、支撑杆自由端振幅b(φ2)＝b(θ1 90)。
[0089]
谐振子15相对于激振器12、拾振器13旋转45度，扫频器11控制激振器12激振频率达到f2，用拾振器13测量谐振子15三维壳体振幅a(φ3)＝a(θ1 135)、支撑杆自由端振幅b(φ3)＝b(θ1 135)。
[0090]
本实施例中，达到低频模态固有频率f1和高频模态固有频率f2，可以是通过扫频达到量频率；也可以是定频，即保持频率为f1和f2；也可以是保持频率接近于f1和f2，n＝2模态也会产生，但振幅没有谐振时大，但根据公式解算出的结果是等效的，没有影响。
[0091]
步骤s13、使用振动测试结果进行谐波解算。
[0092]
将a(φ0)、b(φ0)和各组a(φi)、b(φi)代入方程组：
[0093][0094][0095][0096][0097]
解方程组即可求得一次谐波幅值m1、方位和三次谐波幅值m3、方位
[0098]
将a(φ0)、b(φ0)以及任一组a(φi)、b(φi)代入方程组：
[0099][0100][0101]
解方程组即可求得二次谐波幅值m2、方位
[0102]
步骤s2、采用加工模块2进行一次谐波修调，具体包括以下步骤：
[0103]
步骤s21、将谐振子15放置在载物平台20，并调整谐振子15位姿，使激光光路垂直于谐振子15待加工区域。
[0104]
步骤s22、调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子15的方位，根据m1估计去除量和修调槽尺寸，调整位移平台22的z轴位移，移动激光器21至光路可以聚焦于代加工区域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽；
[0105]
步骤s23、重复步骤s1使用测量模块1进行振动测试；
[0106]
步骤s24、根据步骤s23中振动测试所得到的一次谐波幅值和方位，调整修调槽尺寸，重复步骤s21-s23，直至振动测试中所得到的一次谐波幅值减小到预期值。
[0107]
步骤s3、采用加工模块2进行三次谐波修调，具体包括以下步骤：
[0108]
步骤s31、将谐振子15放置在载物平台20，并调整谐振子15位姿，使激光光路垂直于谐振子15待加工区域。
[0109]
步骤s32、根据步骤s2中最后一次振动测试得到的三次谐波幅值m
3*
和方位信息，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子方位，根据m
3*
估计去除量和修调槽尺寸，调整位移平台22的z轴位移，移动激光器21至光路聚焦于代加工区
域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽。
[0110]
步骤s33、保持步骤s32中z轴位置不变，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子方位，保持步骤s32中激光加工工艺参数不变，按照步骤s32中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽。
[0111]
步骤s34、保持步骤s32中z轴位置不变，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子方位，保持步骤s32中激光加工工艺参数不变，按照步骤s32中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽。
[0112]
步骤s35、重复步骤s1使用测量模块进行振动测试。
[0113]
步骤s36、根据步骤s35中振动测试所得到的三次谐波幅值和方位，调整修调槽尺寸，重复步骤s31-s35，直至振动测试中所得到的三次谐波幅值减小到预期值。
[0114]
步骤s4、采用加工模块2进行二次谐波修调，具体包括以下步骤：
[0115]
步骤s41、将谐振子15放置在载物平台20，并调整谐振子15位姿，使激光光路可以垂直于谐振子15待加工区域。
[0116]
步骤s42、根据步骤s3中最后一次振动测试得到的三次谐波幅值m
2*
和方位信息，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子方位，根据m
2*
估计去除量和修调槽尺寸，调整位移平台22的z轴位移，移动激光器21至光路可以聚焦于代加工区域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽。
[0117]
步骤s43、保持步骤s42中z轴位置不变，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器至光路焦点位于谐振子方位，保持步骤s42中激光加工工艺参数不变，按照步骤s42中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽。
[0118]
步骤s44、重复步骤s41使用测量模块进行振动测试。
[0119]
步骤s45、根据步骤s44中振动测试所得到的二次谐波幅值和方位，调整修调槽尺寸，重复s41-s44，直至振动测试中所得到的二次谐波幅值减小到预期值。
[0120]
步骤s5、使用加工模块2进行频差修调，包括以下步骤：
[0121]
步骤s51、判断s4中最后一次振动测试得到的δf
*
和θ
1*
，当δf
*
小于100mhz时，满足多数应用，当δf
*
大于100mhz时，将谐振子放置在载物平台20，并调整谐振子位姿，使激光光路可以垂直于谐振子待加工区域，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子θ
1*
方位，据δf
*
估计去除量和修调槽尺寸，调整位移平台22的z轴位移，移动激光器21至光路聚焦于代加工区域的平面，调整好激光加工工艺参数，按照所估计的修调槽尺寸去除部分材料，形成修调槽。
[0122]
步骤s52、保持步骤s51中z轴位置不变，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子θ
1*
90
°
方位，保持步骤s51中激光加工工艺参数不变，按照步骤s51中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽。
[0123]
步骤s53、保持步骤s51中z轴位置不变，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器21至光路焦点位于谐振子θ
1*
180
°
方位，保持步骤s53中激光加工工艺参数不变，按照步骤
s51中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽。
[0124]
步骤s54、保持步骤s51中z轴位置不变，调整位移平台22的x、y轴位移，移动激光器51至光路焦点位于谐振子θ
1*
270
°
方位，保持步骤s51中激光加工工艺参数不变，按照步骤s51中的修调槽尺寸去除材料，形成相同尺寸的修调槽。
[0125]
步骤s55、重复步骤s1使用扫频器对谐振子进行模态扫频测试。
[0126]
步骤s56、根据步骤s55模态扫频测试得到的频率裂解和低频模态驻波方位，调整修调槽尺寸，重复步骤s51-s55直至频率裂解减小到预期值。
[0127]
至此实现了一次、二次、三次谐波以及频率裂解(四次谐波)的综合修调。
[0128]
本发明只要是谐振子与激振器、拾振器相对旋转即可。因此也可以是谐振子不动，激振器、拾振器绕旋转对称轴线旋转45度，两者等效。操作中旋转平台时顺、逆时钟都可以，算出来的谐波方位与其方向一致。
[0129]
本发明除了描述的激光加工在方位去除材料外实现k次谐波修调外，也可以用离子束刻蚀、化学溶液刻蚀、钻孔等方式去除材料；也可以在方位，通过点胶、焊料等添加材料的方式，同样可以实现k次谐波的修调。
[0130]
本发明除了描述的离散式修调方法外，也可以用连续式修调。连续式修调的操作为：测振模块及方法保持不变，得到一次谐波幅值m1、方位和三次谐波幅值m3、方位二次谐波幅值m2、方位后，在三维壳体不同角度上连续去除材料，去除量为：
[0131][0132]
之后再进行测振和修调的迭代，至一、二、三次谐波减小到预期值，再进行频率裂解的修调即可。
[0133]
本发明提出了由测振模块和加工模块组成的谐振子多次谐波综合修调系统，并提出了相应的综合修调方法。基于本系统及方法，进行测振-加工的迭代，可实现质量不平衡一次、二次、三次谐波以及频率裂解(四次谐波)的综合修调。
[0134]
本发明针对离散式修调时谐波动态变化的特点，提出了一次谐波-三次谐波-二次谐波-频率裂解的综合修调流程，可以最简化谐波修调流程提高加工效率，减少去除材料修调对结构的过量破坏。
[0135]
本发明提出的测振方法，利用n＝2模态具有两个间隔45度的简并模态的特点，采用运动学解算的方法，无需在每次测振之前先进行频率裂解修调，而是将频率裂解修调放在流程最后一次性完成。可以实现快速各次谐波的快速测量，同时最大限度地减少了频率裂解修调造成的结构破坏。
[0136]
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。