本文研究了金属端帽钹式（Ｃｙｍｂａｌ）压电复合物的等铲等静压压电性能及自由场电压灵敏度。钹式压电复合物由在厚度方向极化的压电陶瓷片（ＰＺＴ－５Ａ）夹在两个薄的黄铜端帽之间，每一个端帽的内表面都有一个圆台形空穴。形状参数优选后的钹式压电复合物的等效等静压压电电荷常数ｄｈ＾３及等效等静压压电电压常数ｇｈ＾３分别达到６８１３ｐＣ／Ｎ和５８０×１０＾－３Ｖｍ／Ｎ，比相同尺寸的陶瓷元件分别要高出１３６倍和１

利用离子聚合物人工肌肉（IPMC）固有的电致动性能,设计了圆盘形、S形、条形及扇形4种不同结构的致动膜,选择最优结构的驱动膜以驱动微泵。制备了一系列IPMC悬臂梁状致动器,利用激光位移传感器测出不同条件下致动器产生的位移。ANSYS软件下,利用位移推导出IPMC单元体的弯矩,以此计算衡量微泵的体积变化和最大工作压力。同时,分析了泵膜形状、半径、厚度、驱动电压对泵体积变化和工作压力的影响。结果表明：较之于其它3种泵膜,扇形泵膜的体积变化量最大;泵膜半径的增加有利于增大体积变化量;泵膜厚度的增加有利于增加工作压力;适当地增加驱动电压,可同时提高其工作压力和体积变化量。

采用微机电系统加工技术制作出一种结构新颖的微型电磁式振动能量采集器,它可以把周围环境中的振动能转换为电能。整个结构主要由圆形SmCo28永磁体、铜平面弹簧和双层线圈构成。采用UV-LIGA技术和电镀技术制作铜平面弹簧和双层线圈,并与永磁体一起组装成试验样机,其体积大约为200mm3。Ansys有限元仿真结果表明共振结构的一阶固有频率为129.3Hz。对组装好的电磁式振动能量采集器试验样机的初步测试表明：在加速度为3g（g=9.8m/s2）的外界输入冲击下,负载两端的交流电压峰峰值为32.5mV。

利用宏模型对MEMS系统进行系统级仿真是求解MEMS耦合问题的有效方法。对大规模系统方程通过矩阵子空间投影实现自由度缩聚来建立宏模型的方法得到了广泛应用。常用的Krylov子空间法只能对状态空间描述的一阶系统进行降阶处理。本文介绍了二阶Krylov子空间理论,运用Arnold i算法直接对大规模二阶系统进行自由度缩聚来生成宏模型。将此方法与有限元数值分析结合对电热驱动微夹钳进行了宏建模。对电热微夹钳宏模型的仿真结果表明此方法建立的宏模型可以准确反应系统的动态行为,满足精度要求,同时极大地降低了计算复杂度,提高了计算速度。

微阀是微流控系统中起控制限流的重要组成器件.研究的微阀是一种基于微机械加工技术的无活动部件的单向被动阀,其利用通道表面张力的变化产生阻流作用,起到阀的作用.讨论了被动阀的工作机理,利用快速制备原型技术制作微阀,同时在玻璃表面制作憎水薄膜,将玻璃与PDMS基底贴合并施加一定的压力,即可实现微阀的简单封装.取去离子水进行测试,微阀可以成功的停住液流,最大可以产生1kPa的压力降.阀的操作模式试验表明,微阀适合于应用在低压、一次性使用的场合.

在应用林尼克结构干涉测量系统进行测量时,发现系统存在一个近似为二次曲面的测量误差。根据光学干涉系统的测量原理,分别对林尼克结构干涉测量系统的相移器误差、摄像机误差和光学系统误差进行了分析,确定光学系统误差是干涉测量系统的主要误差源,其中显微物镜焦点轴向误差是产生系统测量误差曲面的主要原因。以平面为实验测量样件,应用测量系统对参考光臂显微物镜的不同轴向位置进行了测量,通过分析测量结果验证了焦点轴向误差对系统测量误差的影响,并与理论结果进行了比较。

介绍了一种基于PZT压电薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件、聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为泵膜。本文在对微泵制备工艺研究的基础上，对其性能进行了数值和实验研究。建立了基于扩张管／收缩管理论的无阀微泵的有限元模型。利用MFX-ANSYS／CFX技术实现了对微泵的双向流固耦合分析。对微泵的锥形角、最小宽度、扩散管长度、泵腔高度进行数值计算，得到了优化参数。数值计算的结果与实际测量的数据进行了比较，验证了仿真的正确性。

传感器系统微小型化的发展趋势是将各功能模块进行三维模块化集成。本研究将加速度计芯片及调制解调电路进行三层堆叠模块集成。其中,各层模块的组装采用了FR4基板上的COB工艺,而垂直互连采用了一种新型的垂直定位装置进行定位和回流焊,实现了加速度计和调制解调电路的三维堆叠模块化封装结构。该结构成功把MEMS器件与IC芯片混合集成在同一模块里;采用了一种新的定位销/孔的定位方式,可同时进行3×3个模块的高精度堆叠定位（其对位误差约0.068mm）;通过丝网印刷焊膏,一次回流焊接完成堆叠模块的垂直互连,互连强度高（单个焊点平均强度为30-40MPa）;封装体积小（整个加速度计调制解调系统封装后的体积为19×19×8mm^3）。还讨论了垂直互连的影响因素。对模块进行的剪切力测试表明采用印刷焊膏回流实现垂直互连的强度满足相关标准。

根据物体相对运动理论，采用能量法表述了建立硅微加速度计功能组件模型的一般方法，并以Verlog—A为模型编码语言实现了硅微加速度计参数化组件模型。利用这些参数化的功能组件模型，在Saber仿真平台上构建了电容式微加速度计系统级模型，并进行了仿真。频域仿真结果表明系统的谐振频率相对于有限元模态分析结果，计算精度相差在3％以内；时域仿真结果表明使用该系统级模型能够快速进行复杂机电耦合系统时域行为分析，输出电压仿真结果与实测值相差在7．5％以内。

微谐振器是微机电系统中应用最广泛的器件之一,由于加工工艺和环境潮湿等原因,在微间隙结构中常常会有液体存在,从而产生液体粘性阻力,对可动部件的运动、微器件性能的发挥产生影响。通过液体粘性阻力的分析,建立了上平板做简谐振动的微间隙液体粘性阻力模型,进行了理论计算及仿真分析。结果表明：液体粘性阻力随着平板振动的频率、最大振动速度、流体密度、流体动力粘度以及平板面积的增大而增大,而仿真分析得出的边界层厚度和流体对平板的剪切应力与理论值基本符合。