在微机械结构设计中常用有限元方法进行仿真,然而,通用的三维有限元仿真算法在进行有限元分析时耗时较长,影响了仿真效率。针对常规MEMS工艺仅有二维成形能力的特征,提出了将二维多重网格方法融入条件共轭梯度法的预处理的方法。并以一种＂三明治＂式微加速度计的ANSYS模态分析为具体算例,提出了用多重网格思想对网点分布进行插值以求在不太提高条件数的情况下提高对这类低频非局部振型的模态分析问题的求解精度的二维预处理算法。所提出的多重网络的网络划分预处理算法将预处理前后的同精度分析计算时间由206 min减少到38 min,但相对精度从0.018%降低到了0.038%。这种算法可用于二维成形结构的静力分析和模态分析并提高设计效率。

冲击载荷强迫微加速度计的敏感质量大大偏离平衡位置,使差动静电力发生器的非线性效应体现出来,其结果是使正常工作时敏感质量仅在平衡位置附近有微小位移的状况下成立的负反馈闭环系统模型不再适用,敏感质量的受控特性可能变为正反馈,从而使微加速度计失效。为提高微加速度计受外界大载荷冲击后的可靠性,分析了加速度计的敏感质量在不同限制的静电反馈力下的受控特性及对应的闭环系统特性,推导了在已知止挡机械参数下确定微加速度计相应电气参数从而避免此类失效的防吸合准则。多次的验证实验表明,按防吸合准则设计了系统参数的静电力反馈加速度计,在受到远超过其本身量程的载荷冲击后,可以100%地防止吸合现象的出现。

方波激励下的环形二极管电容检测电路应用于微机械加速度计是一种新的尝试。根据实践，该方案可以很好地在闭环系统中工作。该文建立了这种解调电路的数学模型，进行了误差分析，给出了其参数对闭环系统的影响。该方案在将检测电容变化转换为电压变化的过程中会引入非线性因素，该文证明了这种影响在闭环后可以忽略。计算结果表明，较解调电容的变化，敏感结构电容的变化将对输出电压的变化起主要的影响作用。此外，推导出的静电力公式说明，较大的激励电压会减小系统的稳定裕量。

静电力反馈微加速度计在突然受较大加速度冲击后出现振荡失效，严重影响工作可靠性。为查明失效原因、优化设计以保证全工作范围内稳定性，研究了系统动特性随外界加速度的变化。将静电刚度引入以分析失效原因，并根据分析结果提出模拟控制器的改进方案。SIMULINK对比仿真的结果和电测法对比实验的结果确认了对失效原因的判断，验证了改进方案的可行性。工程实际中，该文提出的分析与优化方法可以指导此类加速度计的可靠性设计，通过选择合理的控制器网络形式和参数，避免加速度计受冲击后振荡失效。

硅微谐振式加速度计多采用双端固定音叉（DETF）作为谐振结构,而传统的单根振梁结构也具有其独特优势。该文通过理论分析、有限元仿真和实验验证,给出了2种谐振结构的比较结果：单根振梁结构的标度因数约为DETF的1.76倍;随着工作环境气压的增大,DETF结构的机械品质因数Q从单根振梁结构的1.95倍（气压为0.01 Pa）减小至1.12倍（气压为86.8 Pa）。此外,由于国内现有微加工工艺限制,加工得到的DETF结构2根振梁的谐振频率存在一定误差,给外围电路的设计造成了一定困难。