设计了一种基于尺蠖运动原理的大行程纳米级步距压电微动台,变传统单驱动器结构为双驱动器结构,采用“推-拉”接力运动原理,实现了大的驱动力与行程.利用有限元方法对压电微动台的结构和静、动态特性进行了研究.实验结果表明,压电微动台的运动范围为11 mm,稳定性好,载物力可以达到24.5 N,最小步距小于20 nm.

利用应变梯度弹性理论,对微尺寸圆杆扭转的静动态特性进行了研究,分析了偶应力对微杆扭转的静态应力和自振频率的影响.当圆杆的半径接近于材料的特征常数时,其扭转静动态特性存在明显的尺度效应,使静态最大剪应力减小,动态自振频率提高.

针对常规弹药制导化应用中对大动态范围变化加速度参数测试的需求,以及空间尺寸的限制,采用多个不同量程加速度计进行测量所带来的极大不便和误差问题。文中设计了一种具有10g、100g、500g和10000g四种量程的硅微压阻式复合量程加速度计,并对其作了静、动力学仿真分析,在此基础上对所加工和封装好的复合量程加速度计进行了静、动态特性标定,标定结果表明该复合量程加速度计具有良好的静、动态特性,可以完成四个覆盖高低量程加速度值的测量。

采用超磁致伸缩材料作为微致动器的主要材料,详细阐述了超磁致伸缩微致动器的结构及性能.通过建立超磁致伸缩微致动器的2D轴对称模型,利用有限元方法对微致动器的电磁结构进行优化.试验结果表明超磁致伸缩致动器在合适的偏置磁场及预压力作用下,能达到较佳的输出电流-位移及电流-输出力响应特性.

采用两片由压电系数d11转换的xy切型压电石英晶片构成单元晶组，研究了多次压电效应对压电传感器的影响，通过与传感器并联电容的方法使其不发生多次压电效应，得出了多次压电效应对传感器静态灵敏度的影响，实验结果表明，在0．1μF的并联电容下，传感器的灵敏度从4．00pC／N增大到4．07pC／N，提高了1．75％，进一步分析表明，传感器灵敏度发生变化的实质是多次压电效应影响了压电系数，同时探讨了灵敏度提高后多次压电效应对弹性系数以及传感器刚度和固有频率的影响。多次压电效应的研究为压电类传感器性能的提高提供了一种新方法。

利用压电陶瓷的逆压电效应,基于步进运动原理和误差补偿技术设计了一种高精度定位的大行程精密直线驱动器,制作了样机,进行了静态特性和幅频特性测试以及运动性能试验,给出了驱动器的移动速度与工作电压、频率之间的试验关系曲线.结果表明:在计算机闭环控制下,驱动器能稳定地实现双向运动,在行程1 mm时,定位精度达士0.01 μm,有效驱动力达13.5 N.

介绍了压电陶瓷作动器的静、动态特性及其测量方法和实际测量系统.对逆压电效应型作动器的性能进行了实验研究.实验结果表明其静态特性线性度好、重复精度高,在50 Hz以下的低频段,幅频特性平直,相频特性呈线性.因此,逆压电效应型作动器适用于对线性度要求较高的精密控制场合.

根据IC制造、超精密加工等行业的需求,研发了能够用于超精密定位系统的两维大范围、宽平台精密定位系统。根据宽平台高速运动的要求,对大跨度平台的受力变形进行了理论分析,并对系统结构的静态和动态特性进行了有限元分析。在理论研究的基础上研发了精密定位系统。所开发的系统能够保证在设计载荷下,对于承载面积为250mm×250mm的承载台上任意一点都能够在300mm×300mm范围内任意点进行精密定位。

充分考虑气体滑流边界条件的影响,结合硬球分子模型,提出一种可变温度二阶滑流修正Reynolds方程,并运用Newton-Kantorovich法（NKM）分析微机电系统（MEMS）径向气体轴承的特性,结果表明,微气体轴承与传统气体轴承相比,其承载能力有所降低;在大偏心率条件下,随着温度的升高,工作气体粘度及其分子平均自由程增大,使微气体轴承的承载能力进一步降低;针对微旋转机械转速高、长径比小等特点,讨论了转子转速、长径比及温度对径向微气体轴承特性的影响。

提出了一种测量螺栓预紧力的剪辐式电阻应变传感器,并介绍了其基本构思,结构原理,设计计算及静态特性分析.