半球谐振子的机械能量损耗包括材料本征损耗、空气阻尼损耗、支撑损耗、热弹性损耗和表面损耗等，直接影响了半球谐振子 Q值。通过分析这些能量损耗的数学模型，总结出半球谐振子的关键技术指标是材料性能、形位精度和表面粗糙度。综合考虑半球谐振子的精度和工程化应用，提出了一套高精度半球谐振子加工工艺，经过精密磨削、精密抛光和化学抛光后，加工得到的谐振子球面圆度小于 0.25μm，表面粗糙度小于 15nm，品质因数大于 5.2×107。对高精度半球谐振子加工和半球谐振陀螺制造工程化具有重要的指导意义。

通过对“范成法”加工半球谐振子外球面的机理分析, 推导出外球面曲率半径的计算公式, 分析出影响谐振子外球面形状误差的主要因素为砂轮的形状误差、机床的轴系定位偏差和机床旋转轴的跳动。砂轮形状误差包括砂轮中径误差和砂轮刃口半径误差, 机床轴系定位偏差包括X、Y和B轴定位偏差, 机床旋转轴跳动包括径向跳动和轴向跳动。通过优化外球面加工工艺参数, 加工得到的谐振子外球面圆度小于0.25μm, 同心度小于0.4μm, 表面粗糙度小于0.02μm, 谐振子品质因数大于2.6×107。

针对半球谐振陀螺仪中半球谐振子频率分歧修正难题, 该文提出在谐振子唇缘端固有刚性轴上去除四点修正方法。首先通过COMSOL有限元仿真建立瑕疵与固有刚性轴之间的关系, 得到只有在固有刚性轴上才可以准确修正谐振子频率分歧。其次通过谐振子二维弹簧-阻尼运动方程求解谐振子运动轨迹, 并通过MATLAB仿真得到李萨如图, 由图可知, 在阻尼较小的情况下, 用自由振动法可以快速准确地找到固有刚性轴。再通过COMSOL有限元仿真验证了在半球谐振子固有刚性轴重轴唇缘位置4个正交对称区域, 可以修正由质量瑕疵造成的频率分歧。结果表明, 通过实验辨识得到谐振子频率分歧及瑕疵位置, 可以为后续使用飞秒激光器进行刻蚀调平提供研究基础, 实现飞秒激光调平。

半球谐振子是高精度半球谐振陀螺的核心部件, 特征为熔融石英材料薄壁Ψ型复杂结构件, 其加工方法和制造精度是制约陀螺性能和产量提升的技术瓶颈。为解决石英谐振子异形复杂球面加工难题, 从工程应用出发综合考虑了谐振子加工参数要求, 分析探讨了谐振子球面加工涉及的球面展成、轨迹磨削、磁流变抛光等工艺方法及技术可行性, 提出了采用小直径球形砂轮的全包络轨迹磨削加工方法。研究结果表明, 满足工程使用需求的谐振子加工后, 内外球面圆度小于3 μm, 同心度小于2 μm, 表面粗糙度小于0.2 μm, 品质因数Q＞1×107, 显著提高了半球谐振陀螺随机漂移精度。

基于微电子机械系统 (MEMS)加工技术的微半球谐振陀螺在吸收了传统半球陀螺全角测量优势的同时具有体积小，质量轻，成本低以及适合批量化生产的特点。在使用牺牲层法来制备微半球壳层结构的过程中，如何 在单晶硅上制作一个表面光滑的、结构整体对称性高的半球型模具对于半球谐振子的性能有决定性的影响。在 HNA(氢氟酸、硝酸、醋酸 )各向同性腐蚀液制作微半球谐振子模具的原理基础上，介绍基于 HNA溶液各向同性腐 蚀的微半球谐振陀螺研究进展，指出了各向同性腐蚀工艺目前所面临的主要技术问题，并对此提出了一些可能的解决途径。