通过分析流体边界层分离原理，针对分离点附近剪应力变化规律，提出了用微型剪应力传感器阵列在飞行器表面贴附完成实时分离点检测的设计方案。同时提出了基于双运算放大器的恒流驱动电源设计和滤波衰减电路设计方案，并在NACA0012标准翼型上实现了边界层分离检测系统集成，最后利用低速风洞试验验证了上述检测系统对分离位置测定的准确性和有效性。

以多端口组件及其网络的研究作为理论基础,创建了专门针对MEMS的系统级建模方法--用单个组件表示MEMS的各功能结构部件,组件的端口表征与部件有关的各种物理量,依据一定规则联结组件形成的网络表征整个微系统.该方法采用常微分和代数方程描述组件的行为,混合信号硬件描述语言作为组件及其网络的建模语言.以梁为例,阐述了如何建立其行为方程,以得到参数化、可供重用的组件模型.上述研究结合微加速度计的系统级设计应用实例,表明该方法是实现MEMS系统级建模的有效手段,能针对MEMS固有的多能量域耦合行为等进行快速建模与仿真.

采用SOI 硅片，基于MEMS 技术，设计并加工了一种新型三明治结构的硅微谐振式压力传感器，根据传感器敏感单元的结构设计，制定了相应的制备工艺步骤，并且针对湿法深刻蚀过程中谐振 子的刻蚀保护等问题，提出了一种基于氮化硅、氧化硅和氮化硅三层薄膜的保护工艺，实验表明，在采用三层薄膜保护工艺下进行湿法刻蚀10 h 后，谐振子被完全释放，三层薄膜保护工艺对要求采用湿法刻蚀镂空释放可动结构具有较高的实用价值。最后对加工完成的谐振式压力传感器进行了初步的性能测 试，结果表明，在标准大气压力下谐振子的固有频率为9. 932 kHz，品质因数为34。

微机电系统通常涉及机、电、流体、热等多个耦合能量域,其设计与分析需要通过宏建模来降低复杂度.论文根据系统传递函数矩匹配原理,提出将Arnoldi算法与Taylor展开相结合来实现MEMS器件行为的宏建模,建立了典型MEMS微梁的宏模型.与有限差分法相对比,该方法可以较准确地实现MEMS器件的快速动态仿真.

设计制作了一种基于MEMS技术的微气泡型致动器，并对前缘布置有微致动器的三角翼进行了数值模拟，结果表明：微致动器可以改变三角翼前缘的旋涡流状态，扰动边界层分离，改变三角翼前缘分离涡的位置，合理布置微致动器可以获得一定的俯仰、滚转和偏航力矩，利用微致动器成功进行分离涡流控制。

针对含复杂结构的MEMS器件，提出基于异构宏模型的系统级建模方法，即将MEMS系统分解为多个简单部件和复杂部件的组合，采用解析法建立简单部件的宏模型，而采用数值法建立复杂部件的宏模型，通过这些宏模型按器件的原始拓扑互连实现整个MEMS的系统级建模与仿真。以z轴微加速度计为例，对其中形状规则的平板质量块和平板电容器，采用解析法建立宏模型；而对于形状复杂的折叠梁，采用数值法建立宏模型，完成z轴微加速度计的系统级建模，并在Saber中进行系统级的时域、频域及pull—in仿真。将仿真结果与有限元分析结果及实验结果进行了比较，其时域仿真时间小于2min，频率、pull—in电压相对误差小于2％，表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级建模与仿真。

借鉴虚拟制造的建模方法,开展了针对以准分子激光直写刻蚀加工为主要加工手段,以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究,规划了桌面式微型工厂的框架,确定了系统的结构组成,讨论了组成模块的功能、实现方式及不同模块间的联系与集成关系等.

针对微机电系统设计所存在的多学科交叉、周期长等问题,提出自顶向下设计与自底向上修正的双向微机电系统集成设计方法,将设计流程分为系统级、器件级和工艺级三个阶层;以微惯性器件为典型对象研究了各阶层的关键实现技术,并在此基础上构建微机电系统集成设计平台;所进行的硅微加速度计设计实例说明平台的设计流程可行,同时平台所具有的系统级、器件级和工艺级的多设计入口以及各阶层的全参数化驱动设计功能可提高微机电系统设计的效率.

研发了微型压力传感器并构成柔性衬底基阵列,直接置于翼型外表面实现压力分布测量。结合传感器特性和气动测量需求,设计了压力传感器阵列恒流驱动电路和差分滤波电路,并通过LabVIEW调用所开发的MATLAB的应用程序实现了数据的在线处理和实时显示。结合NACA0012翼型对该测压系统进行了低速风洞实验,对其有效进行了初步验证。

设计了一种基于MEMS技术的微气泡型作动器,将微作动器布置在NACA0012翼型和三角翼机的前缘上,利用Fluent进行数值模拟,结果表明微作动器可以改变机翼前缘附体流的流动状态,提高翼型升力系数,改变三角翼机前缘流动状态,利用微作动器可以成功进行流动控制。