通过分析力平衡加速度计的工作原理，运用解析法推导出输入惯性力与质量块位移的关系，指出加速度计的工作过程包括刚度“刚化”与刚度“软化”2种状态，有别于开环加速度计仅涉及刚度“软化”状态。以质量块位移的静电刚度与机械刚度之比作为结构的刚度耦合值，分析表明：加速度计的“刚化”与“软化”的分界点是耦合值为零的位置，而“正”刚度与“负”刚度的分界点是耦合值为-1的位置。耦合曲线的尖锐程度反映了质量块的允许位移大小和耦合的非线性度，刚度耦合的幅值越大，耦合曲线越尖锐，非线性度越大，质量块允许位移反而越小。

运用梁的横向振动特性分析了梁振动频率与平行板电容形成的静电刚度的关系，并以此设计了静电刚度式谐振微加速度计。在加速度作用下，检测质量产生的惯性力使电容器极板发生位移来改变电容结构的间隙大小，从而使谐振频率发生变化，通过检测频率变化量来测量输入加速度的大小。根据加速度计的工作原理说明检测过程中梁的机械刚度保持不变，只与产生静电刚度的电容间隙变化相关，减小了检测信号对机械误差与残余应力的依赖性。运用加工参数进行理论计算得出加速度计的灵敏度为21．17Hz／gn，在CoventorWare2005中进行仿真表明：加速度计的固有频率为23．94kHz，灵敏度约为20Hz／gn，与理论设计值相近。

目前研制的基于体硅工艺的微加速度计存在着启动时间较长,启动漂移量较大的问题,难以满足某些需要快速启动的应用。为了减少微加速度计的启动时间,对微加速度计的启动漂移特性进行了研究。分析了启动过程中微加速度计表芯自身发热,驱动和检测电路的发热的热传导和电路参数漂移的影响,并建立了包括电路的微加速度计有限元模型进行热仿真分析,为了验证分析的结果设计了内嵌热敏电阻的微加速度计,最后通过一系列的实验验证了微加速度计启动漂移主要是由于电路发热热传导和时间漂移共同作用所致。

从闭环控制系统出发，基于力平衡式微加速度计的工作原理及工作过程，分析了机电耦合控制与结构参数对加速度计灵敏度与非线性误差的影响，并运用解析法得出以下结论：加速度计的灵敏度与系统的交流偏压及增益无关；非线性误差与系统的交流偏压及闭增益成反比，与输入加速度的三次方成正比。运用深反应离子刻蚀技术与硅微键合技术制造出加速度计敏感芯片，离心机测试的数据表明实际结果与理论结果相符。

本文提出一种基于容差分析的微机械陀螺稳健设计方法,开发了相应的稳健优化设计流程.该方法采用估算目标函数和约束的名义值与扰动值来定义系统稳健性,同时将最坏情况容差作为设计参数的扰动.在集成了器件建模和优化工具的设计环境中开发了相应的自动化设计流程,可用于微机械陀螺的结构设计.优化算法使用遗传算法.讨论了不同的稳健设计方法,结果表明本文的方法能以合适的计算成本获得高质量的结果.系统敏感性分析表明,稳健优化设计结果对误差是不敏感的.采用蒙特卡洛分析检验稳健设计的产出率,结果表明有88%的试验样本是可接受的,而对于确定性优化,仅有50%的可接受样本.微结构已经采用键合-深反应离子刻蚀工艺加工出来.

对废砖大骨料堆石混凝土进行试验研究,分析了混凝土抗压强度特点和应力-应变关系,着重分析了混凝土内部破坏特征。研究结果表明,堆石混凝土的抗压强度与骨料的强度有着密切关系,废砖大骨料堆石混凝土的强度偏低,应力-应变关系曲线与普通混凝土的曲线形状相近,弹性模量偏小。混凝土在受压过程中,破坏形式多样化,大骨料的强度和表面粗糙程度影响内部破坏型式,粗略分为三种类型,分别是废砖-混凝土单裂缝混合破坏、废砖-混凝土多裂缝混合破坏和砖骨料大面积破坏。

提出了一种检测模态解耦的z轴微机械陀螺,其检测模态被约束为1自由度振动,可抑制驱动模态的影响,降低不期望的检测模态偏置,并使用双质量结构在降低模态耦合的同时获得了较好的模态频率匹配。为满足驱动和检测模态自由度约束要求,使用了U形支撑梁。采用反应离子深刻蚀工艺制作了高深宽比结构层,获得了较大的验证质量,抑制了器件的机械热噪声,提高了陀螺分辨率。加工的陀螺面积为2 100μm×2 100μm,厚度为60μm。采用真空封装,获得了较高的机械品质因子。测试结果表明,驱动和检测模态的品质因子分别为2 000和1 800,机械热噪声为3.76（°）/h.Hz21。在±200（°）/s的量程内,刻度因子为21mV/（°）.s-1,非线性度为1.426%FS,1h内测得零偏稳定性为0.057 9（°）/s。

静电作用在在平行板电容器上会产生等效静电负刚度，介绍了基于静电刚度的谐振式微加速度计设计原理，建立了其动力学模型。根据检测电压的约束条件，求解了其可行范围。同时分析了检测电压对系统灵敏度、可靠性和量程及输出电压的影响。分析结果表明：检测电压越大，灵敏度越大，但可靠性和量程会相应减少，反之亦然；直流检测电压的存在使得输出电压不受检测电容并行的寄生电容影响。理论分析结果为谐振式微传感器的系统设计提供了重要依据。