本文介绍的是一种基于微机电系统（MEMS）技术的表面型人工视网膜微电极阵列设计与仿真。电脉冲通过微电极刺激视网膜神经细胞,在大脑皮层视觉区域引起对应的特征电位反应,部分恢复患者的视觉。为研究表面型人工视网膜微电极阵列在人眼压力环境下的位移,特别设计了多种微电极阵列,进行了应力仿真。

器件宏模型是MEMS系统级仿真的关键.着重介绍了各种基于对器件结构经空间离散后得到的系统矩阵进行变换来构造低维近似系统矩阵的模型自由度缩减(MOR)方法,论述了各种提取线性系统宏模型方法的优缺点,接着阐述了非线性系统模型自由度缩减方法的研究现状,并对MEMS宏模型的研究发展方向提出了一些建议.

为使夹持器小型集成化且夹持力可控，采用体硅加工技术研制了一种基于单晶硅的、具有微力检测功能的新型四臂式MEMS微夹持器。以压阻检测技术为基础，利用MEMS侧面压阻刻蚀工艺将力传感器集成在微夹持器的夹持臂末端，实现夹持力的微力检测。采用有限元软件分析，微夹持器机构和传感器弹性体，并通过S型柔性梁结构的设计将梳齿驱动的直线运动转化为夹持臂末段的转动，然后结合四臂式的末段结构，有效地扩展夹持器的夹持范围。利用硅玻璃键合技术实现夹持臂的电隔离，通过施加80V电压，夹持臂的单臂运动范围为25gm，夹持器的夹持范围为30～130gm。实验标定出传感器的最大量程在1mN以上，分辨率为3uN，可以实现夹持力的有效反馈。

MEMS陀螺的零偏随温度呈非线性变化,同时含有较大的随机噪声。针对传统的多项式模型难以精确表达零偏随温度变化的问题,提出了一种基于灰色模型和RBF神经网络的MEMS陀螺温度补偿方法：首先用灰色模型对数据进行预处理,以减小原始数据的噪声;然后用降噪后的样本数据对RBF神经网络进行训练。在相同的训练次数下训练误差可减小一个数量级。验证试验结果表明,采用该模型补偿后的陀螺零偏误差较传统的多项式模型减小一个数量级,较未经预处理的RBF神经网络减小2/3。

MEMS微针是目前的一个研究热点,是实现无痛给药、抽血和生化检验集成化的关键.本文探讨了MEMS微针的研究进展,给出了MEMS微针的研究结果,讨论了MEMS微针在实际中应用还应解决的关键问题.

粘附是MEMS器件在加工、操作过程中特有的现象，根据微机械中作用力的尺度效应与表面效应，分析表面张力、范得瓦耳斯力、静电力对粘附的影响机理，同时给出了抗粘附的常用的技术方法。

为解决梳齿驱动器中理想计算模型误差较大的问题,利用平板电容理论及微积分方法,对制作工艺及边缘效应的影响进行了分析,并建立相应的计算模型.在此基础上,以加工完毕的梳齿驱动器为研究目标,得到其电容在理想条件下、考虑制造工艺误差及边缘效应条件下的计算结果分别为1.267 3 pF和1.440 3 pF.两者与利用高精度LCR测试仪测量所得电容1.517 2 pF之间的相对误差分别为16.47%和5.07%.实验结果表明,考虑制造工艺误差及边缘效应时计算结果的精度远远高于理想条件下计算结果的精度,证明了该理论模型的正确性.

针对微型飞行器体积小、质量轻、能量和带载荷能力有限的特点,设计了微型空速计,包括微小型皮托管和基于微机电系统(MEMS)微差压传感器的低速测量电路,通过机载计算机测量电压信号并计算空速值.该空速计量程为 3～26 m/s, 质量为4.3 g, 精度±1 m/s, 已经通过国家气象局计量站进行的测试.目前已成功应用在翼展小于400 mm微型飞行器的空速测量上.

为了提高闭环微加速度传感器的性能,对反馈系统实现更好的控制作用,引入了PID控制器,并建立了闭环系统数学模型,分析了系统的传输函数.利用SIMLINK对该模型进行了仿真分析,结果表明PID控制器很好的改善了系统的阻尼,减小了系统的响应时间和调节时间.通过实验得到阶跃响应波形,证明PID控制的引入可以大大提高系统性能。

为了能有效地补偿MEMS（微电子机械系统）陀螺仪的随机漂移，提高载体姿态估计的精度，基于小波理论与多尺度分析方法，使用db4小波，将MEMS陀螺仪随机漂移进行深度为4的多尺度分解，得到5组小波系数。根据分解后的各尺度系数进行信号重建，得到5组多尺度陀螺仪漂移数据。对重建后的各尺度漂移数据进行时间序列建模，可以得到MEMS陀螺仪随机漂移的多尺度时间序列模型．在多尺度时间序列模型的基础之上，建立多尺度离散系统的系统模型，使用卡尔曼滤波方法，对个尺度陀螺随机噪声进行滤波，可以有效地滤除MEMS陀螺仪的随机漂移。试验结果表明本方法能有效降低信噪比。