根据压阻传感原理设计了GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管（high electron mobility transistor,HEMT）器件与Si基悬臂梁-质量块结构集成的微加速度。通过ANSYS结构应力仿真,GaN基HEMT作为敏感单元置于微悬臂梁结构根部的应力最大处。同时对微加速度计的关键研制工艺进行了设计和研究,成功制备出具有力电耦合特性的传感结构。并且测试了微结构在静态0～10g的惯性测试,结果表明GaN基HEMT器件具备明显的力电耦合效应,该微加速度计的灵敏度为0.24 mA/g,线性度为12.4%,适合研制高灵敏度的微加速度计。

受鱼类侧线结构的启发，设计了一种双T型结构的MEMS芯片。对该结构的核心元件T型梁进行最大应力与谐振频率分析，确定梁参数和压敏电阻的位置及其大小、尺寸。通过信号提取电路，对接收到的微弱电压变化信号值放大滤波后进行回波测距实验。测试结果得出：所设计的水听器可对水下障碍物进行距离探测，并实时LCD显示。

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。

介绍了一种新型的基于压阻效应的硅微仿生矢量水听器,详细叙述了该矢量水听器的结构设计方法,利用有限元软件ANSYS对矢量水听器结构进行了模态分析,采用振动台标定与低频校准装置测试相结合的方法对水听器进行测试,并给出了检测单元的加速度频响特性曲线和声压灵敏度曲线,以及矢量水听器在水下测试的接收灵敏度曲线和指向性图的测试结果。通过此实验方法,不仅验证了该矢量水听器设计的合理性,而且验证了它适用于低频检测,应用于水声探测具有一定的可行性。实验证明,该矢量水听器的接收灵敏度在500Hz时达到-189.6dB（0dB=1V/μPa）,并具有良好的“8”字形的指向性。

介绍了一种基于拉曼光谱频移来实现微结构应力测试的方法.利用该方法,实现了怂标准体硅腐蚀工艺形成的八梁支撑的微悬臂梁中应力分布的测试.测试结果表明EPW体硅腐蚀形成的梁-质量块系统中梁与质量块上存在40～160MPa的张应力,微梁上的残余张应力平均达到100MPa;对微结构上的不同位置,边缘的残余应力普遍要比中心位置的大一些.

通过设计与悬臂梁呈不同角度的沟道,对GaAs基金属半导体场效应晶体管（MESFET）的微加速度计的输出特性进行了初步测试研究。设计了GaAs MESFET的材料层结构并采用四梁固支结构。通过表面浅工艺加工出GaAs MES-FET微加速度计。将敏感单元GaAs MESFET嵌入四梁靠近根部的位置。设计了3种不同的沟道角度,分别与悬臂梁呈45°、90°、0°,通过实验定量分析了GaAs MESFET在受到外力时,不同沟道角度的GaAs MESFET加速度计的灵敏度,且0°时灵敏度最高。最终指导传感器的优化设计,为进一步提高微加速度计的灵敏度奠定基础。

针对室内空气污染源的多样性与传统气体检测器检测种类的单一性的矛盾,设计了一种能够同时检测多种气体的新型便携式光离子化气体检测仪。该检测仪采用了MEMS结构的离子化室和混合信号级微处理器C8051F040,减小了仪器体积,降低了仪器功耗。利用单片机控制电流跨导增益的方法,实现了仪器的双量程数据采集功能,保证了仪器在两个量程的测量时均具有较好的检测精度。该仪器适用范围广,自动化程度高,实际应用效果良好。

为了进一步提高传感器的灵敏度，提出了利用GaAs半导体材料来突破硅的极限，阐明了GaAs材料的优越特性和发展GaAs基MEMS的必要性。概述了GaAs微机械加工的刻蚀技术、体微机械加工技术和表面微机械加工技术的特点，对相应的GaAs微机械加工工艺进行了举例分析，并介绍了国内首次制作的GaAs基MEMS微结构，为GaAs MEMS的进一步发展奠定了基础。