以多端口组件及其网络的研究作为理论基础,创建了专门针对MEMS的系统级建模方法--用单个组件表示MEMS的各功能结构部件,组件的端口表征与部件有关的各种物理量,依据一定规则联结组件形成的网络表征整个微系统.该方法采用常微分和代数方程描述组件的行为,混合信号硬件描述语言作为组件及其网络的建模语言.以梁为例,阐述了如何建立其行为方程,以得到参数化、可供重用的组件模型.上述研究结合微加速度计的系统级设计应用实例,表明该方法是实现MEMS系统级建模的有效手段,能针对MEMS固有的多能量域耦合行为等进行快速建模与仿真.

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.

硅微陀螺是一个涉及力、电和流体等多个能量域的复杂系统,设计过程中综合考虑这些能量域的耦合作用有利于预测和改善陀螺的系统性能.本文采用半解析的方法分析了陀螺中的静电-结构耦合问题,引入机电转换单元模拟了偏置电压对驱动模态和敏感模态频率的影响.结果表明基于半解析的耦合分析方法能准确快速地求解微陀螺的静电-结构耦合问题.

设计制作了一种基于MEMS技术的微气泡型致动器，并对前缘布置有微致动器的三角翼进行了数值模拟，结果表明：微致动器可以改变三角翼前缘的旋涡流状态，扰动边界层分离，改变三角翼前缘分离涡的位置，合理布置微致动器可以获得一定的俯仰、滚转和偏航力矩，利用微致动器成功进行分离涡流控制。

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题 ,提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法 ,将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层 ;以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术 ,并在此基础上构建微机电系统集成设计平台 ;所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行 ,同时平台所具有的系统级。

借鉴虚拟制造的建模方法,开展了针对以准分子激光直写刻蚀加工为主要加工手段,以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究,规划了桌面式微型工厂的框架,确定了系统的结构组成,讨论了组成模块的功能、实现方式及不同模块间的联系与集成关系等.

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题,提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法,将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层;以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术,并在此基础上构建微机电系统集成设计平台;所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行,同时平台所具有的系统级、器件级和工艺级的多设计入口以及各阶层的全参数化驱动设计功能可提高微机电系统设计的效率.

气泡致动器的弹性薄膜厚度不均、高压气体泄露、刚性基底以及缺乏控制依据是制约其实际应用的关键问题。为了解决上述问题,采取了如下措施：对现有成膜工艺进行了改进,提高了弹性薄膜厚度的一致性;开发了一种新的气泡致动器的制作工艺,避免了原制作工艺中的粘接环节,保证了气泡致动器的气密性;使用柔性材料作为基底,器件可弯曲变形,便于安装在翼型表面;采用Mooney-Rivlin超弹性材料模型对气泡致动器弹性薄膜的变形进行分析,确定了不同厚度的薄膜变形高度与压力的理论关系,同时指出,在相同条件下宽度是影响气泡薄膜变形的主要因素,为气泡致动器的控制提供了参考。实验证明：所开发的气泡致动器可以有效地进行延迟分离,降低压差阻力,实现了主动流动控制。

研发了微型压力传感器并构成柔性衬底基阵列,直接置于翼型外表面实现压力分布测量。结合传感器特性和气动测量需求,设计了压力传感器阵列恒流驱动电路和差分滤波电路,并通过LabVIEW调用所开发的MATLAB的应用程序实现了数据的在线处理和实时显示。结合NACA0012翼型对该测压系统进行了低速风洞实验,对其有效进行了初步验证。

设计了一种基于MEMS技术的微气泡型作动器,将微作动器布置在NACA0012翼型和三角翼机的前缘上,利用Fluent进行数值模拟,结果表明微作动器可以改变机翼前缘附体流的流动状态,提高翼型升力系数,改变三角翼机前缘流动状态,利用微作动器可以成功进行流动控制。