阐述了采用静电力自动调整微机械(MEMS)电容式加速度计零点的基本原理,设计了数字电位器MAX4502与单片机接口的自动校零电路,并给出了自动校零的程序流程图.实验表明:零点可以伺服稳定在30μV以内,调零快、调零效果较好.

由于微机械制造具有加工尺寸小、成型分辨率要求高等特点,微机械的快速成型微细加工工艺存在着不同于通用快速成型工艺的特殊问题及关键技术.该文对微机械光成型微细加工工艺和系统构成等进行了研究,制作了国内第一台微机械光成型实验系统,并加工出微曲柄等微零件,探索了快速成型微细加工技术制造微机械的新路子.最后提出了微机械快速成型微细加工的几个研究方向.

设计、制造并测试了一种新结构硅微机械压阻加速度计.器件结构是悬臂梁-质量块结构的一种变形.比较硬的主悬臂梁提供了一定的机械强度,并且提供了高谐振频率.微梁很细,检测时微梁沿轴向直拉直压.力敏电阻就扩散在微梁上,质量块很小的挠动就能在微梁上产生很大的应力,输出很大的信号.5 V条件下,灵敏度为14.80 mV/g,谐振频率为994 Hz,分别是传统结构压阻加速度计的2.487倍和2.485倍.加速度计用普通的N型硅片制造,为了刻蚀高深宽比的结构,使用了深反应离子刻蚀(DRIE)工艺.

针对微机械三维几何尺寸测量问题,提出了基于CCD光电测量技术的图像测量方法,并结合硅微悬臂梁深度和平面尺寸进行了实验研究,其结果可适用类似的三维结构测量.

以MEMS动平板模型为研究对象，建立了微间隙动平板表面粘附阻力的理论模型，利用界面化学中表面能和粘附功的概念，推导出了光滑平板和开孔平板的表面粘附阻力公式，并探讨了影响表面粘附阻力的诸多因素。在此基础上还设计了拉簧-平板-弯簧器件以进行相应的表面粘附阻力实验研究。理论分析和实验验证均表明，表面粘附阻力随单位面积的液气界面表面能以及平板宽度的增大而增大，随着接触角的减小而增大，且平板工艺开孔的总宽度增大以及平板移动方向的孔数的增多将显著增大表面粘附阻力。

在传感器日趋微小型化的趋势下，该文提出了一种扭摆式加速度计的结构，并对其进行了数学建模，分析了加速度输入时质量片扭转角的大小、力矩器产生的静电引力及支承梁的弯曲挠度和电容误差，给出了检测得到的加速度计的性能。表明，文中上述问题的分析思路是合理的，所设计加工出的加速度计试验样机已接近某些领域的实用要求。

设计了一种基于静电悬浮原理的微机械加速度计。它采用三明治结构的微敏感元件，电容式位移检测方案及静电力悬浮控制方案。着重对敏感元件的主要结构设计、参数的选取、支承静电力的计算以及量程极限、精度极限等问题进行了分析，表明在目前技术条件下，可以实现量程约5g，精度为10^-5g的悬浮微加速度计。设计并加工出一种圆环形结构的敏感元件，已实现了Z轴方向的静电悬浮及加速度测量，证明设计方案是可行的，进一步研究可实现三轴悬浮加速度计。

为了了解构件尺寸的微型化给材料的强度和弹性模量带来的影响,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲实验来测量其力学特性.该方法可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变,但必须考虑压头在微悬臂梁上的压入及微悬臂沿宽度方向的挠曲.试验研究表明,多晶硅微悬臂梁的平均弹性模量为156 GPa ±(4.52～9.83)GPa,其失效断裂强度表现出对构件有效体积和表面积的尺寸效应.由实验测得的失效强度得到KC=1.62 MPa *m1/2,计算出的缺陷尺寸a为58～117 nm.

线加速度计是惯性测量和导航系统的主要惯性元件之一，当前，传统的力再平衡摆式加速度计占据加速度计的主要市场，对加速度计输出数字化的迫切要求，推动了石英振梁式加速度计的发展。随关微电子加工技术向惯性技术的渗透，微硅加速度计已崭露头角并受到广泛的关注。