基于静电刚度的谐振式微加速度计能通过加载电压来调节灵敏度,减少了灵敏度对结构工艺误差的依赖性。根据单梁谐振加速度计的动力学原理,确定了输出频率与各活动结构位移的非线性关系。对于输出频率与加速度的复杂非线性求解问题,提出在谐振梁刚度远大于折叠梁刚度条件下,可以有效的得到二者的解析关系式,为结构设计提供了约束条件。对于差分结构,推导了面内低阶模态方程,提出应减少音叉梁连接端的刚度系数来减少工艺误差造成的模态扰动误差。采用ICP干法体硅工艺,在很少的工艺步骤下能实现高深宽比结构的流片。实验测试发现结构完整可动,但存在同频干扰问题,提出了高频调制开关解调的信号处理办法。理论分析和实验测试为设计新型谐振式微加速度计提供了依据。

通常情况，梳状微加速度计具有对称结构。但是加工工艺的缺陷可能导致梳状微加速度计的弹性梁不对称，引起结构发生扭转运动。对于双端固定梁式结构，分析了弹性梁的不对称性对结构等效刚度的影响。在假设弹性梁长度相等，但弯曲刚度不相等的前提下，推导出了结构的等效刚度计算公式，并将其推广到任意不对称情况。最后用有限元仿真实例验证了理论计算公式的正确性。所采用的分析方法可以运用于其他具有不对称弹性梁的MEMS结构的变形分析及其误差灵敏度分析中。

通过实验研究了梳齿电容微加速度计器件在大过载冲击下的失效模式,发现了失效的主要原因是由于弹性梁的断裂,并对实验现象进行了分析和讨论,指出了微加工工艺的不确定性对器件失效的影响。检验了在结构设计中对可动质量块进行限位的作用,可以明显提高器件的抗冲击能力。提出了金属橡胶这一新材料在微加速度计冲击防护中的应用,并对其作用进行了实验验证,结果表明金属橡胶除了靠金属螺旋卷接触点之间的相互摩擦来耗散能量外,还可以明显增加冲击脉冲的宽度,有效的缓冲和吸收冲击能,提高器件的抗冲击能力和可靠性。

采用体硅微机械加工技术和扩散技术,制作压阻式高量程微加速度计,设计量程为50000gn.芯片材料为单晶硅,采用双列扁平陶瓷封装.为了测量其动态灵敏度,使用Hopkinson杆在约40000gn的加速度水平下进行了冲击校准.在电桥电压为6.33V的情况下,被测微加速度计的灵敏度为1.26μV/gn.

本文以美国ADI公司生产的±5g双轴模拟输出加速度计ADXL320为例，介绍了MEMS微加速度计的工作原理及其输出系数标定试验，并对其试验结果进行了数据处理和分析。

微加速度计用于测量载体的加速度,并提供相关的速度和位移信息。微加速度计可以和微型陀螺仪组合构成微型惯性测量单元。但是微加速度计还没有完全实现市场化,微加速度计的可靠性问题已经成为制约其广泛应用的关键因素。微加速度计在加工、封装、运输和实际使用中都可能受到冲击的作用。主要研究压阻式微加速度计在冲击环境下的可靠性问题。通过简化加速度计的结构,得出了悬臂梁上的应力分布。设计了微加速度计在冲击环境下的可靠性试验,分析了加速度计在冲击环境下的主要失效模式及失效机理。得出了压阻式加速度计在冲击环境下的主要失效模式是键合引线的脱落和悬臂梁的断裂。

为了提高MEMS微加速度计的量程和抗过载能力，设计了基于UV—LIGA技术的非硅MEMS电容式微加速度计。针对该加速度计，设计了基于相敏解调的差分电容测控电路。检测通道主要由前置级电荷积分放大电路、带通滤波电路、相敏解调器、低通滤波以及电平转换电路组成，反馈通道由低通滤波和加法电路组成。完成了微加速度计测控电路的调试和检测通道的标定实验，实验表明：检测通道的量程约为±6pF，灵敏度为89．3mV／pF，线性度为2．59％，满足加速度计检测通道的要求。

粘附是影响微机电系统（MEMS）可靠性的重要因素之一。针对MEMS的典型产品一微加速度计的粘附问题进行了研究，给出了2种典型的微加速度计的表征粘附特性的剥离数的表达式，并分析了将粘附条件应用于微加速度计的多学科设计优化之中，分析了其对系统结构设计产生的影响。