对基于惯性传感器的同振球型振速水听器的工作原理进行了说明．采用多端口组件网络方法建立了用于振速水听器的梳齿式硅微机械加速度计的系统级模型．对内置加速度计，外部采用弹性连接的振速水听器在平面声波作用下的响应进行了仿真分析．分析结果表明，振速水听器不失真测量的工作带宽取决于其与水介质的密度比、波尺寸、与弹性连接构成振动系统以及加速度计自身振动系统的特性参数．多端口组件网络方法能够有效地实现振速水听器的建模与仿真．

采用闭环控制电路使振动式微机械陀螺驱动模态保持谐振是提高其灵敏度和稳定性的最为直接、有效的方法。基于锁相控制环路是目前振动式陀螺驱动广泛采用的控制方法之一。对包括陀螺在内的锁相环各个环节进行了建模。对各部分模型线性化处理后,推导了微机械陀螺锁相环控制电路的系统传递函数。传递函数的分析表明该系统是一个有差系统,即压控振荡器发生频率和陀螺谐振频率总是存在一定的频差。文中引入了校正环节来消除稳态误差。采用音叉电容式微机械陀螺进行了实验,转台实验显示刻度因子有所提高,表明该控制方案能够有效的提高陀螺的灵敏度及其稳定性。

采用形状函数法描述变形镜校正时的曲面,从适配误差、Strehl比两方面比较了四种不同单元排列方式的微变形镜.结果表明方形与砖形排列的微变形镜设计简单,但波前校正性能较差;圆形及蜂窝形微变形镜具有较高的波前校正性能,但设计加工复杂.

当平行复色光沿微型可编程光栅基底平面的垂直方向正入射时，可以通过对可编程光栅编程状态的预先设定，使其衍射输出对应于不同目标物质的光谱。对微型可编程光栅用于光谱模拟的原理进行了分析，提出了一种利用基于梯度的最优化算法在衍射角固定时实现光谱模拟的方法。对该方法进行了实例仿真验证，结果表明了方法的可行性。

采用形状函数法描述变形镜校正时的曲面,从适配误差、Strehl比、加工工艺性三个方面比较了4种不同单元排列方式的微变形镜。结果表明方形排列的微变形镜设计简单,需驱动电压较低,但波前校正性能较差;圆形微变形镜性能最优,但设计复杂,需驱动电压最高。

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。

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,即将基于解析法和基于数值计算的宏建模方法结合起来提取复杂器件的参数化宏模型,在此基础上实现MEMS系统级仿真.以z轴加速度计为例,在Saber中进行其系统级的时域、频域仿真,将仿真结果与有限元分析进行了比较,其仿真时间小于3min,相对误差小于3%,表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级仿真.