微机电系统（MEMS）测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈，其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化。基于计算机控制的频闪干涉测试景统，丈中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法，实现了MEMS器件离面运动参数的精确测量，并与微结构平面结构图像模板相结合，可以进行MEMS器件全视场运动的分析，达到了纳米级分辨力。

利用纳米测量机（NMM）和原子力显微镜（AFM）实现了高精度的台阶高度评价,该系统的测量范围可以达到25 mm×25 mm×5 mm。文中描述了NMM和AFM的工作原理,说明了NMM的高精度定位性能,系统利用NMM实现x、y方向的扫描,AFM测头只是作为零点传感器,通过将AFM的悬臂梁反馈控制信号引入到NMM的数字信号控制器中,NMM实现在z方向的辅助测量,这种测量模式减小了AFM的PZT扫描器固有特性对测量的影响。根据ISO 5436—1：2000的评价方法对经过标定的台阶高度进行评价,14次测量的标准偏差为0.52 nm。

微结构动态特性的测试方法对研发可靠的、能市场化的微机电系统(MEMS)是必需的.开发出了一种测试系统,能使微结构的三维运动可视化.系统包括:利用光学显微镜来实现微结构的放大,并将图像投影到CCD摄像机上;利用光切方法来获取一系列图像,以此来表征微结构的三维运动;利用频闪照明来冻结微结构的高速运动.通过研究微加工水平谐振器在激励条件下的三维运动,论证了系统的功能.

变压吸附制氧是最近20年来新发展起来的制氧技术,以其为原理制造的制氧机被广泛应用于化工、冶金、环保及医疗卫生等部门.目前,国内大部分厂家在制氧机设计上仍处于二维模型阶段.以实物模型设计为依据,用计算机绘制二维工程图,设计完成后需要制作实物样机.一旦设计方案修改,就必须重新制作实物样机,这样造成设计周期长,人力物力投入大,设计一种新型的制氧机需要花费很长时间.随着计算机技术的发展,尤其是三维CAD技术的广泛应用,设计者在产品设计时,可以直接在计算机上构造三维实体,使得制氧机的设计周期大大缩短.

压电振动能量采集器可将自然界中广泛存在的机械振动能转换为电能，并且一直向微型化电源的目标迈进．为此，以矩形压电微悬臂梁结构作为换能单元，通过时压电层等效电流源和单相桥式整流电路的理论及相关公式的推导，得出微能量功率的计算公式．通过分析看出，在实际设计压电振动能量采集装置时，可采用适当增加质量块质量和减小梁长度的方式来满足整体结构在自然环境中实现低频谐振、获得较大的功率输出的设计要求．

设计了一种小型轻敲式自感应原子力显微镜（AFM）测头以实现微/纳尺度下的几何量测量.轻敲式测头采用石英音叉式自感应探针,通过自身的电信号输出检测悬臂梁的振幅变化,无需额外的光学传感器.设计了测头的微弱自感应信号放大电路,并补偿音叉寄生电容对测量的干扰.机械结构紧凑便于将测头固定于光学显微镜下观察测量情况,同时屏蔽外界的干扰.利用显微激光多普勒测振系统,标定了测头机电耦合系数为145 nm/V,由此可以计算测头工作频率下悬臂梁的振幅.搭建了以纳米测量机（NMM）为高精度定位平台的测试系统,利用该系统对测头进行进/退针实验,标定测头的灵敏度为0.47 nm/mV,NMM内置的干涉仪保证标定直接溯源至＂米＂定义.实验表明测头的非线性误差小于1%,测量范围在百纳米级.

将Carré等步长相移法与白光垂直扫描相结合形成了一种白光等步长相移算法,该方法快速、准确、非接触,垂直分辨力可达亚纳米级.测量系统集成了Mirau显微干涉物镜,并通过高精度压电陶瓷纳米定位器带动物镜进行垂直扫描.分析了Carré法应用于白光干涉信号的相位提取的精度,对不同扫描步距以及不同信噪比情况下的测量进行了计算机仿真,确定了测量参数.结合重心法将相位计算的数据范围直接定位于干涉信号的零级条纹,从而省去了相位解包裹过程.通过对微谐振器和标准台阶的测量说明了该方法的有效性,并使用白光相移干涉、白光垂直扫描和单色光相移干涉对44 nm标准台阶进行了测量,并对测量结果进行了比较.

为了实现MEMS器件的计量,一个基于频闪成像原理的MEMS动态测试平台被构建,用于在全频率、相位和电压输入范围内表征器件的全三维运动.系统利用高亮度LED和LD作为脉冲光源,有效冻结MEMS器件的面内和离面运动,能在从静止状态到1MHz很宽的频率范围内对MEMS器件进行表征,达到了纳米级分辨力.通过实验对一个微谐振器进行了三维运动测量,在扫频和扫幅两种工作模式下,配合强大的数据分析软件,给出器件运动的幅频和相频特性曲线,为分析器件的动态性能提供了可靠数据.

利用纳米测量机(NMM)和原子力显微镜(AFM)实现了大范围的计量型AFM,测量范围可以达到25mm× 25 mn×5mm,分辨力为0.1 nm.纳米测量机扩展了普通AFM测头的测量范围,减小了压电扫描器固有特性的影响.运动全范围内的自适应误差补偿通过5个自由度的闭环操作得以实现.系统的高精度是通过3个微型激光干涉仪的零阿贝误差设置,一个表面传感AFM测头以及两个角度传感器实现.系统具有4种工作模式,其中第4种为最佳工作模式.实验结果表明系统具有高精度和大范围的特点.

为了提高蓄能器在液压缸试验台液压系统中吸收压力冲击的能力,通过数学模型的分析和仿真模型的建立对蓄能器性能影响较大的参数进行研究,以便最大程度发挥蓄能器的功效。以液压缸试验台中的皮囊式蓄能器作为研究对象,利用AMESim仿真平台建立了包括皮囊式蓄能器在内液压缸试验台的仿真模型并进行了仿真分析,探讨了蓄能器的体积、连接管路长度和内径三个参数对蓄能器性能的影响。研究结果表明:同一蓄能器其连接管路越短、管径越大,吸收系统的压力冲击越充分;蓄能器的体积在满足吸收系统压力冲击最小体积时,其大小对其吸收压力冲击的效果没有太大影响,但蓄能器体积越大充液时间越长;根据实际情况选择适合的蓄能器可以减少浪费,提高效率;增大其连接管道内径,减小管路长度可有效降低系统压力冲击。