本课题来源于国家自然科学基金(No.11174149)。由于近场超声悬浮的特殊性,其在非接触传输和高速驱动方面有着诱人的应用前景。本文针对机械转子式陀螺仪对支承系统的特定要求,开展了近声场悬浮式压电作动器及其在陀螺仪中的创新应用研究,尝试利用超声振动的近场作用机理来实现非接触式支承,与驱动,具有干扰力矩小、对悬浮体没有电磁学性质上的特殊要的优点。论文进行了新型非接触式压电作动器的动力学设计和试验研究,进行了样机悬浮能力和驱动特性方面的试验。并验证了超声悬浮陀螺仪的定轴性能。在尝试将压电精密驱动技术、声学技术与惯性技术的相关领域进行交叉方面做出了有益的探索。主要研究内容如下:1.针对当前陀螺仪的发展现状和现有液浮陀螺仪的结构方案,提出了基于近声场作用机理的浮子陀螺仪的定义,分析了近场超声悬浮的物理本质和动力学机理。给出了超声悬浮式陀螺仪的基本结构。2.基于超声压电非接触作动器的一般工作原理,设计了一种全新驱动方式的超声非接触陀螺仪结构,对其定子进行了动力学分析,加工制造了样机,进行了模态实验和样机的悬浮能力及转速实验。3.基于多自由度电机工作原理,设计制作了一种摇头式超声非接触陀螺仪,同样对其进行了从结构设计、有限元仿真、样机模态实验以及转速悬浮能力测试一系列工作。4.设计了一种球转子式超声悬浮陀螺仪定轴性的检测方法,参照传统液浮陀螺仪和静电悬浮陀螺仪的陀螺效应检测方式,提出了球转子刻线的信号分析方案。提出了偏转角的计算方法,对已有的一种球转子型超声非接触陀螺仪的定轴性进行了检测。