电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器。利用开关电容电路实现C-V变换，利用反馈静电力实现力平衡闭环控制，设计了一种电容式微机械加速度计。通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型，推导了闭环工作的系统函数。并对实际系统进行研制，最后给出了整个系统的测试结果。

介绍了一种电容式微机械加速度计的数字化处理电路,并重点介绍了数模转换器和模数转换器的温度特性。提出通过将调幅信号与载波信号进行相除运算,来显著的改善由于模数转换器和数模转换器引起的加速度计系统稳定性恶化现象。根据载波信号具有的一些与调幅信号不同的特性,运用方波解调的思想,设计了简化的数字方波解调算法对载波信号进行数字解调,这个算法可以节约大量的FPGA硬件资源,并且可以在解调时实现相位自动对准。

残余应力对MEMS器件的力学性能、可靠性和寿命都有较大的影响。基于MEMS电容式加速度计,采用热结构耦合场分析方法,对热应力的影响进行了仿真分析,并和实验结果进行比较。结果表明热应力不是影响器件性能的主要因素,而仿真模型中未考虑到的一些物理因素和工艺误差则可能是主要因素。针对课题组加速度计的制备过程从工艺的角度提出了相应的改进措施,为加速度计温度补偿模型的完善以及改版设计提供参考。

介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计。该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度。对加速度计进行了结构设计和分析。给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决深反应离子刻蚀过程中的过刻蚀现象的方法。初步测试结果表明,该加速度计的灵敏度比较理想,谐振频率与理论计算相吻合。

随着硅表面微机械技术的发展,使得许多微机械器件的制作成为可能.通过对一、二阶释放腐蚀模型进行深入研究,详细分析了一、二阶混合释放腐蚀模型在微机械中几种基本牺牲层腐蚀结构中的应用,并对分析结果进行仿真计算和分析.

介绍了一种新型的体硅微机械工艺制造的框架式陀螺及其工艺改进。框架式设计使得陀螺的驱动模态和检测模态解耦；静电力驱动外框使得陀螺进入初始谐振模态；通过内部质量块和固定电极组成的差分敏感电容对的电容极板交叠面积的变化来检测输入的角速度信号；变面积的检测方法消除了变间距检测电容变化的非线性。陀螺的驱动模态和检测运动模态都在平面内运动，因此工作阻尼以滑模阻尼为主，从而使得器件在常压下也具有较高的品质因子。深反应离子刻蚀获得了大的可动质量块，也使得弹性梁在Y方向和Z方向上有较大的弹性系数，从而降低交叉耦合并获得了较高的吸合电压。改进后的工艺过程降低了深反应离子刻蚀过程中的根部效应对器件的损伤，并同时使得质量块质量增加了50％。对原型器件的驱动和检测特性以及功能结果进行了测...

针对在数字式加速度检测系统信号处理过程中，量化噪声影响系统性能的问题，分析了数字式MEMS加速度计系统中的幅度和相位量化噪声，重点阐述了CORDIC算法中的相位量化误差对系统总噪声功率的影响，提出了系统参数的优化方案，建立了数字系统的数学模型，对优化方案进行了仿真，并采用以FPGA为核心的数模混合系统对优化方案进行了验证．结果表明，对CORDIC算法的相位控制字进行优化后，系统的输出噪声系统误差减小为优化前的10％，噪声特性有显著改善．

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。