提出了一种基于共振隧穿二极管（RTD）的矢量水声传感器，传感器采用共振隧穿二极管作为敏感元件，共振隧穿二极管布置在传感器结构中柱体的四周边缘．两个反方向变化的基于共振隧穿二极管的振荡器的输出信号通过信号处理电路预处理后输入微处理器，计算出声源水平方位角和声压．分析并设计了基于共振隧穿二极管的振荡电路、矢量水声传感器物理结构以及制作工艺，讨论了传感器信号处理方法．

根据鱼类侧线听觉仿生学原理，设计出硅微仿生矢量水声传感器结构．该传感器结构包括高精度压阻式硅微换能单元结构和空芯光子晶体光纤柱体．讨论了水声传感器结构的仿生学原理和声学原理．用有限元软件Ansys分析传感器的应力分布，讨论了传感器的加工工艺，并采用气流静态加载法测试出传感器的矢量指向性图，测试结果表明，仿生水声传感微结构具有“8字型”矢量指向性．

依据压阻效应原理，利用微电子机械系统（MEMS）制作技术设计并制作出一种新型的水声接收换能器-MEMS单矢量水听器，期望利用敏感材料的压阻效应以及水听器精巧的微结构，实现矢量水听器的低频特性和小型化。通过有限元软件ANSYS对水听器微结构进行了静态仿真，利用MEMS微机械加工工艺制作出水听器微结构并对水听器进行了封装，采用振动台标定和水下驻波场测试相结合的方法完成了水听器的测试。测试结果表明：结合压阻效应原理和MEMS技术制作矢量水听器具有可行性。该水听器不但体积小、质量轻、结构简单，而且具有“8”字型的指向特性，单个水听器就能对水下水平面内的声源目标进行定向探测。

以压阻检测技术为基础并结合硅微MEMS加工技术设计了一种二维加速度计微结构,期望利用该新型的结构提高加速度计的灵敏度,实现二维方向的加速度检测。该加速度计采用四个相互垂直的悬臂梁支撑中间有刚硬柱体的结构,通过利用合理布置的压敏电阻构成的惠斯通电桥测量水平面内两个方向的加速度。建立了该结构的数学模型并用有限元分析软件ANSYS对敏感弹性元件进行分析。最后对加工出的加速度计进行了相关的测试。测试结果表明：该加速度计水平面内两个方向的灵敏度高、线形度较好,X向灵敏度为0.7552mv/g,线性度为0.99967,Y向灵敏度为0.6833mv/g,线性度为0.99966。

针对目前矢量水声传感器存在的高灵敏度、低频检测以及小型化等问题，提出了一种新型的硅微MEMS矢量水声传感器。利用敏感材料的压阻效应、传感器精巧的微结构以及硅微MEMS技术，实现矢量水声传感器的低频特性和小型化的可行性。以声场中的刚硬圆柱在声波作用下的声散射问题作为切入点，对传感器的同振原理进行分析，并基于该机理以及传感器的特殊结构，提出采用注入蓖麻油的方法实现微结构的柱体与所处介质质点同振。分别采用振动台标定和驻波场测量的方法完成了传感器的灵敏度、频响以及指向性的测试，最后对2种测试结果进行了分析和比较。研究结果表明：所研制的水声传感器具有较低的工作频率，其水下自由场声压灵敏度值为-207．6dB（0 dB=1V／μPa，测试频率为200Hz），指向性网的零点深度为50．9dB。

依据介观压阻效应原理,设计出一种以超晶格量子阱薄膜为敏感单元的高g值纳机电加速度计,期望利用超晶格量子阱薄膜的高灵敏特性,提高加速度计的灵敏度。结合GaAs基表面微机械加工工艺和控制孔技术完成了加速度计的加工。采用马歇特冲击的方法完成了加速度计的测试,并利用冲击响应谱分析了微加速度计在有外部冲击情况下的响应,研究结果表明：依据介观压阻效应原理和MEMS技术制作高g值纳机电加速度计具有可行性,从测试结果可以看出该微加速度计不但冲击响应信号与标准加速度计所测信号很接近,而且它们的响应一致性较好。

针对天地往返航天器舱门需要重复开启与关闭的实际需求及传统火工分离装置只能单次解锁且伴随大冲击与振动的缺点,提出一种曲柄-摇杆四杆舱门重复锁紧机构。该机构基于平面四杆机构的死点区域来实现对舱门的可靠锁定,具有承载能力大、锁紧及解锁过程冲击微小、结构简单、重量轻及性能可靠等优点。为了更好地利用该机构的死点特性完成舱门的可靠锁紧,对机构的死点特性进行建模分析,给出使机构自锁的死点区域。对锁紧机构进行参数化建模,建立机构的参数化优化目标函数,利用MATLAB对进行机构优化设计并得到最优结构参数。仿真结果表明所提的锁紧机构可将舱门可靠地锁紧且经过优化后的锁紧机构所需的驱动力矩显著降低,具有较高的驱动效率。