通过实验研究了梳齿电容微加速度计器件在大过载冲击下的失效模式,发现了失效的主要原因是由于弹性梁的断裂,并对实验现象进行了分析和讨论,指出了微加工工艺的不确定性对器件失效的影响。检验了在结构设计中对可动质量块进行限位的作用,可以明显提高器件的抗冲击能力。提出了金属橡胶这一新材料在微加速度计冲击防护中的应用,并对其作用进行了实验验证,结果表明金属橡胶除了靠金属螺旋卷接触点之间的相互摩擦来耗散能量外,还可以明显增加冲击脉冲的宽度,有效的缓冲和吸收冲击能,提高器件的抗冲击能力和可靠性。

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．

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。

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。

介绍了一种基于共振隧穿微结构的GaAs基四梁式加速度计，设计了共振隧穿微结构以及GaAs基加速度计的结构，分析了加速度计的力学特性，讨论了加速度计的加工工艺，并利用该工艺在国内首次制作出加速度计。在分析了串联电阻的影响后，设计了加速度计的输出信号提取电路，并通过实验测试了该加速度计的线性度和灵敏度。结果表明：该加速度计的输出具有较好的线性度，而灵敏度比硅材料的最大压阻灵敏度高一个数量级，适合于高精度测试场合。

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。

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。

微机电系统(MEMS)动态应力的瞬态特性决定了传统的应力测试系统无法直接满足它的测试需要。介绍了一种依据高频调制原理设计实现的基于拉曼光谱仪的MEMS动态应力测试系统,该测试系统是一个典型的光—机—电集成的MEMS测试系统。利用此测试系统对硅微谐振器支撑梁根部的单点进行了动态应力测试,测试结果与理论分析相吻合。实验表明,此测试系统具有高精度、非接触式、无损伤等特点,能很好地满足MEMS动态应力测试的需求。

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。