半球谐振陀螺是一种结构精简、无运动部件的哥式振动陀螺,因其高精度、长寿命、高可靠性而在惯性技术领域广受关注。目前已成功应用于深空探测、潜艇航行、武器巡航等各领域,并且可持续工作数年,是未来引领惯性技术发展的重要器件。半球谐振子是陀螺的核心部件,陀螺仪的正常工作依赖于谐振子运动时的进动效应。理想情况下半球谐振子可以持续高精度工作,但是由于实际环境中存在各种形式的阻尼导致谐振子能量的耗散,因此半球谐振子的品质因数受限,并且严重制约了陀螺仪的动态性能和工作寿命。针对以上问题,本文对谐振子的振动特性进行分析,并对各种能量损耗对品质因数的影响进行研究。本文的主要研究内容概述如下:参照薄壳理论给出曲面服从的科达齐约束和高斯约束,据此推算出半球谐振子球壳的中面及壳层形变方程,并以此得出了整个半球谐振子的几何方程,接着建立了谐振子的二阶动力学模型。然后利用有限元仿真软件对半球壳的振动特性进行仿真分析,研究了不同谐振子结构参数以及加工误差对各模态固有频率的影响,优化了半球谐振子的结构参数,为谐振子的设计提供指导。接下来设计介绍了实验用的半球谐振子真空测试系统,并给出了半球谐振子的固有频率以及品质因数的计算测试方法。最后分析了各种能量损耗对品质因数的影响。通过化学刻蚀的方法可以改善熔融石英质地的谐振子表面形貌,品质因数也有显著提升;通过提高半球谐振子工作环境真空度也可以明显的提升品质因数;此外还分析了振子内部固有热弹性损耗,研究了不同结构参数下热弹性阻尼对品质因数的影响。