超流体陀螺是基于物质波的干涉式陀螺仪,它具有高精度的测量潜力,并且具有独特的技术优势,是当前高精度陀螺仪领域的研究热点。基于超流体陀螺的工作原理,论文对其性能进行了理论研究,针对超流体陀螺存在化学势能差的驱动机理尚不清楚、量程较小和输出噪声较大等关键问题,论文深入开展了超流体陀螺的驱动机理和输出特性研究。　　为确保超流体陀螺在工作中的稳定性,论文研究了其化学势能差的驱动机理。在分析了化学势能差产生过程的基础上,分别构建了压力驱动和热驱动时超流体陀螺的数学模型。对模型的仿真表明,压力驱动时应不断增大静电力使得薄膜向电极的方向运动,但受到薄膜最大位移的限制,压力驱动方式只能短时间工作;热驱动时应把加热量的范围控制在其临界值和最大值之间,由于没有物理参数受到极限数值的限制,热驱动方式可以长期工作。　　为扩展超流体陀螺的量程,论文提出了幅值锁定法和全程监测法。幅值锁定法改进了已有的相移锁定法,避免热相移超出极限值。全程监测法不依赖于热相移,该方法通过调整面积矢量方向,避免了工作点到达盲点,从而实现对超流体陀螺工作点的全程监测,是扩展超流体陀螺量程的新思路。仿真试验表明,基于这两种方法,超流体陀螺的量程不再受到限制。　　论文以热驱动方式和基于幅值锁定法的超流体陀螺为对象,首次系统研究了其输出噪声的特性。基于对输出噪声产生原因的分析,把输出噪声的类型归纳为热、随机旋转角振动、温度波动、频率波动、随机线振动和检测元件噪声,并构建了各类型输出噪声以及由它们共同形成的总输出噪声的数学模型。数值分析结果表明,热、随机旋转角振动、温度波动、频率波动噪声对总输出噪声影响很小,总输出噪声主要由随机线振动噪声和检测元件噪声所决定;在角速度变化量的范围内,总输出噪声在1个数量级的范围内呈现先减小、再增大的变化规律;在约瑟夫森频率的范围内,输出噪声总体上呈现增大的趋势,在1Hz的带宽下,其变化范围在负8到负6次方数量级之间,但局部上出现了负4次方数量级的尖峰值。　　为开发超流体陀螺高精度的潜力,在分析输出噪声对超流体陀螺测量精度影响的基础上,论文通过对热噪声和总输出噪声数学模型的分析,研究了超流体陀螺热噪声和总输出噪声抑制方法。仿真试验表明,增加微孔数量、采用超流体管路的多圈环绕技术和设计可隔离频率的振动隔离系统等方法,可有效地抑制超流体陀螺的热噪声和总输出噪声。最后基于以上的研究成果,论文提出了新型超流体陀螺的结构方案。仿真试验表明,在1Hz的带宽下,新型超流体陀螺的热噪声为负10次方数量级,总输出噪声在负8次方数量级以内。因此新型超流体陀螺具有稳定的工作状态和大量程,其测量精度得到了有效开发,同时还具有更高理想测量精度的潜力。