针对MEMS仿生矢量水听器灵敏度和频带相互制约，不能同时满足宽频带高灵敏度测量的问题，在单个MEMS矢量水听器的基础上，设计了由四个单元构成的2×2单片集成微敏感结构阵列，实现了水听器的高灵敏度和宽频带。通过理论分析和ANSYS仿真分析，确定阵列微结构的尺寸，采用硅微机械加工工艺完成了阵列微结构的加工，最后在水声一级计量站对封装好的水听器进行了灵敏度和指向性校准测试。测试结果表明：该阵列式仿生矢量水听器未加前置放大时灵敏度达到-189dB，频响范围20～5000HZ，具有良好的“8”字型指向性。

针对一种纤毛式微机械电子（MEMS）矢量水听器的工作原理进行分析,通过分析得出该矢量微传感器的定位误差主要来源于纤毛柱体的偏差。通过有限元仿真分析得出纤毛柱体的偏差对矢量水听器在两个方向上的灵敏度有较大影响,理论计算出在纤毛偏移下2个轴向灵敏度度误差为9.74%。对水听器结构进行轴向灵敏度测试,测出x向灵敏度为0.683mV/g（其中g为重力加速度）,y向灵敏度为0.755mV/g,两个方向上灵敏度相对误差为9.5%,与仿真结果接近。

在MEMS矢量水听器现有结构的基础上,设计出一种新型弹簧减震结构,期望利用该结构提高水听器抗噪能力。根据Ansys有限元仿真,确定出该弹簧的几何尺寸、劲度系数（k≈5 N/m）及弹簧的所在位置——弹簧设置为内外圈相互垂直的两对。仿真结果表明,该减震结构抑制流噪声能力可提高3倍以上,同时几乎不影响水听器的接收灵敏度。该芯片级弹簧减震结构具有一次集成、一致性好、易于组阵、工程应用方便等特点。

提出了一种基于共振隧穿二极管（RTD）的矢量水声传感器，传感器采用共振隧穿二极管作为敏感元件，共振隧穿二极管布置在传感器结构中柱体的四周边缘．两个反方向变化的基于共振隧穿二极管的振荡器的输出信号通过信号处理电路预处理后输入微处理器，计算出声源水平方位角和声压．分析并设计了基于共振隧穿二极管的振荡电路、矢量水声传感器物理结构以及制作工艺，讨论了传感器信号处理方法．

根据鱼类侧线听觉仿生学原理，设计出硅微仿生矢量水声传感器结构．该传感器结构包括高精度压阻式硅微换能单元结构和空芯光子晶体光纤柱体．讨论了水声传感器结构的仿生学原理和声学原理．用有限元软件Ansys分析传感器的应力分布，讨论了传感器的加工工艺，并采用气流静态加载法测试出传感器的矢量指向性图，测试结果表明，仿生水声传感微结构具有“8字型”矢量指向性．

以压阻检测技术为基础并结合硅微MEMS加工技术设计了一种二维加速度计微结构,期望利用该新型的结构提高加速度计的灵敏度,实现二维方向的加速度检测。该加速度计采用四个相互垂直的悬臂梁支撑中间有刚硬柱体的结构,通过利用合理布置的压敏电阻构成的惠斯通电桥测量水平面内两个方向的加速度。建立了该结构的数学模型并用有限元分析软件ANSYS对敏感弹性元件进行分析。最后对加工出的加速度计进行了相关的测试。测试结果表明：该加速度计水平面内两个方向的灵敏度高、线形度较好,X向灵敏度为0.7552mv/g,线性度为0.99967,Y向灵敏度为0.6833mv/g,线性度为0.99966。

介绍了一种基于拉曼光谱频移来实现微结构应力测试的方法.利用该方法,实现了怂标准体硅腐蚀工艺形成的八梁支撑的微悬臂梁中应力分布的测试.测试结果表明EPW体硅腐蚀形成的梁-质量块系统中梁与质量块上存在40～160MPa的张应力,微梁上的残余张应力平均达到100MPa;对微结构上的不同位置,边缘的残余应力普遍要比中心位置的大一些.

通过设计与悬臂梁呈不同角度的沟道,对GaAs基金属半导体场效应晶体管（MESFET）的微加速度计的输出特性进行了初步测试研究。设计了GaAs MESFET的材料层结构并采用四梁固支结构。通过表面浅工艺加工出GaAs MES-FET微加速度计。将敏感单元GaAs MESFET嵌入四梁靠近根部的位置。设计了3种不同的沟道角度,分别与悬臂梁呈45°、90°、0°,通过实验定量分析了GaAs MESFET在受到外力时,不同沟道角度的GaAs MESFET加速度计的灵敏度,且0°时灵敏度最高。最终指导传感器的优化设计,为进一步提高微加速度计的灵敏度奠定基础。

针对室内空气污染源的多样性与传统气体检测器检测种类的单一性的矛盾,设计了一种能够同时检测多种气体的新型便携式光离子化气体检测仪。该检测仪采用了MEMS结构的离子化室和混合信号级微处理器C8051F040,减小了仪器体积,降低了仪器功耗。利用单片机控制电流跨导增益的方法,实现了仪器的双量程数据采集功能,保证了仪器在两个量程的测量时均具有较好的检测精度。该仪器适用范围广,自动化程度高,实际应用效果良好。

微机电系统(MEMS)动态应力的瞬态特性决定了传统的应力测试系统无法直接满足它的测试需要。介绍了一种依据高频调制原理设计实现的基于拉曼光谱仪的MEMS动态应力测试系统,该测试系统是一个典型的光—机—电集成的MEMS测试系统。利用此测试系统对硅微谐振器支撑梁根部的单点进行了动态应力测试,测试结果与理论分析相吻合。实验表明,此测试系统具有高精度、非接触式、无损伤等特点,能很好地满足MEMS动态应力测试的需求。