随着微器件的尺寸日益缩小,有必要评估Caslmir力对微器件性能的影响.本文以微机电系统中常见的微加速度计为对象,建模分析了Caslmir力对其性能的影响.研究表明,Casimir力对微加速度计性能的影响随极板间距离的减小而迅速增大.Casimir力使得微加速度计的最大可检测加速度减小,并且随支撑梁刚度的减小,对灵敏度的影响逐渐增大.当检测电容极板间距离等于400 nm时,Casimir力引起微加速度计的最大可检加速度的降幅达5.89%.

提出一种带有杠杆机构的电容检测微型加速度计。通过外来加速度使质量块经杠杆将力放大施加到弹性粱上产生位移、改变检测电容间距得到与加速度成比例的电压信号，从而测出加速度大小。研究表明：这种加速度计的灵敏度可明显提高。同时采用有限元方法进行了仿真模拟，结果显示系统测量范围可达100g、工作模态固有频率为209036Hz。

涡街流量计作为一种新型流量计发展迅速，但其依据的理论基础是基于开放的均匀流场，与流量计的实际使用条件不一样。因对于涡街流量计还需要开展一些基础研究，为设计和开发涡街流量计提供理论依据和设计准则，要以电容式涡街流量计，对其进行了建模与仿真分析，并在仿真分析的基础上提出了如何改善涡街流量计的设计以拓宽其在低速气体流量测量上的应用。

方波激励下的环形二极管电容检测电路应用于微机械加速度计是一种新的尝试。根据实践，该方案可以很好地在闭环系统中工作。该文建立了这种解调电路的数学模型，进行了误差分析，给出了其参数对闭环系统的影响。该方案在将检测电容变化转换为电压变化的过程中会引入非线性因素，该文证明了这种影响在闭环后可以忽略。计算结果表明，较解调电容的变化，敏感结构电容的变化将对输出电压的变化起主要的影响作用。此外，推导出的静电力公式说明，较大的激励电压会减小系统的稳定裕量。

针对硅微惯性器件中的微小差分电容检测,提出了一种应用于三明治结构差分电容式微机械加速度计的闭环检测电路.通过等电势屏蔽法,相干解调技术和增加激励信号对称性等技术屏蔽杂散电容,抑制了电路噪声和共模误差,提高了检测电路的微弱信号辨识能力;静电力平衡闭环检测克服了开环输出信号的非线性缺陷,实现了高线性度、高分辨率的电容检测.设计的闭环检测电路具有电路简单、线性度好、抗干扰性强和易于集成的特点.实验结果表明,加速度计量程可达±15g,电容分辨率可达10-16F.

基于微机械工艺制作的加速度计,广泛采用差动结构电容变化来反映被测量的方向和大小。近年来针对该需求研制了检测微小电容变化的电路。采用基于FPGA实现的数字式电容检测系统,具有高精度和稳定度,对寄生电阻、电容不敏感,并直接采用数字接口输出。它检测电容变化范围为±2pF,电容检测分辨率可达到0.115fF。将系统连接到灵敏度为1.056pF/g的加速度计后,可以测量的加速度分辨率为0.107mg,对应的动态范围为4.0×104。