压电驱动是微机械系统（MEMS）微执行器最有发展前途的驱动方式之一。该文采用ANSYS有限元软件对压电膜片结构参数和在微执行器上的装配方法进行了优化设计，得到PZT／Si，PZT／Cu压电膜片结构的优化数据，将其应用于有阀微泵的研制。经测试，微泵压电驱动效果与仿真结果一致，微泵背压可达836Pa，流量达1．4mL／min。

采用静电力驱动质量块产生等效加速度信号实现了微机械加速度计的自检测功能。分析了平板驱动电极的静电驱动力、吸合电压以及稳定驱动位移条件。采用光学测试技术测试了驱动电压和驱动位移的关系,吸合电压,证实了理论分析。利用理论分析公式计算了低驱动电压情况下的驱动位移。结果表明在10～15V的直流驱动电压下能产生等效于1g加速度的输出。

为了实现微机械陀螺的频率匹配和双级解耦,提出了一种全对称双级解耦结构体硅微机械陀螺.该陀螺结构完全对称,容易实现驱动和检测模态谐振频率的匹配,提高系统灵敏度.驱动和检测方向的主要阻尼均为滑膜阻尼,在常压下工作也可以获得较高的品质因子,避免了器件的真空封装.利用4组十字折梁,实现了结构的双级解耦.仿真结果表明,模态之间的耦合系数小于0.17%.采用体硅微机械加工技术制作了样品,关键工艺有硅-玻璃阳极键合和DRIE技术.基于计算机图像技术对微机械陀螺进行了测试,验证了陀螺的解耦功能,在常压条件下测得该陀螺的品质因子为195,灵敏度为8.031 mV/（（°）.s^-1）.

为了降低Sigma-Delta（ΣΔ）微机械加速度计量化噪声,提高系统分辨率,完成了一种单环四阶ΣΔ微加速度计的分析与设计,建立了系统的线性模型,并在此基础上,采用根轨迹法分析了系统稳定性.理论分析表明所建立的四阶ΣΔ微加速度计系统在噪声特性、死区、空闲音方面都具有优良的特性.在系统级的分析与讨论基础上,实现了传感器接口电路晶体管级的设计,该电路采用0.5μm 2层多晶2层金属CMOS工艺流片,系统测试结果表明该加速度计灵敏度为1.2 V/g,非线性度为0.2%,开环噪声密度12μg/Hz1/2,闭环噪声密度80μg/Hz1/2,整体功耗为40 mW.

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。

提出了一种用于电容式微加速度计的低噪声、高线性度全差分接口电路。基于开关电容检测技术，该电路采用一种新的双路反馈结构来提高系统线性度，并采用2um n阱CMOS工艺完成芯片设计。仿真结果证明，电路中采用的双路反馈和全差分检测结构使系统的线性度达到0．01％。加入经过优化设计的比例-微分-积分控制器后，有效减小了系统稳态误差，系统响应速度提高了31％，系统线性度提高了66．7％。在±5V工作电压下，选取64kHz作为电路采样频率时，其电路等效输入噪声为8ugHz-1/2，系统灵敏度为1.22V／g，线性度为0．03％，测量范围为±2g。测试结果显示，提出的电路达到高精度微加速度计系统设计要求，可以应用到地震监测、石油勘探等领域中。

依据扩散口/喷嘴理论,设计了具有单向整流特性的无阀微泵.采用硅平面工艺、各向异性腐蚀、削角补偿和静电键合等微机械加工工艺技术,制作了平面尺寸为18 mm×13 mm的无阀微泵.经过测试,当扩散口/喷嘴长度为2.5μm、扩散口/喷嘴的窄口宽度为150μm、腐蚀深度为150μm时,微泵的最大泵压达14.8 kPa,最大流量为558μL/min.

通过对微加速度计时钟电路的研究，并和传统RC振荡器进行比较，提出了一种用于微加速度计的低频率抖动（Low—Jitter）的电荷泵锁相环电路．该电路包括无死区的鉴频鉴相器（PFD）、低通滤波器（LPF）、电荷泵（CP）、压控振荡器（VCO）及分频器组成．仿真验证，电荷泵锁相环电路使微加速度计系统时钟的频率抖动从0．5kHz改善为0．1kHz以下，从而提高了微加速度计的噪声性能和灵敏度．

本文提出了一种基于ICP刻蚀以及静电键合工艺的新型微机械加速度计结构，并通过MATLAB软件对该加速度计系统进行了仿真．这种框架结构可以有效地增大结构静态电容，以便在闭环工作时能产生更大的静电力．它的整体尺寸为2800μm×3000μm×60μm，结构惯性质量为0．14mgn，静态电容为3．618pF，抗过载能力超过5000gn．通过系统仿真，该加速度计的电压灵敏度为90mv／gn，量程为±50gn，系统带宽是10kHz．

采用微机电系统（MEMS）牺牲层技术制作的压力传感器具有芯片尺寸小,灵敏度高的优势,但同时也带来了提高过载能力的难题。为此,利用有限元法,对牺牲层结构压阻式压力传感器弹性膜片的应力分布进行了静态线性分析和非线性接触分析。通过这两种分析方法的结合,准确的模拟出过载状态下传感器的应力分布。在此基础上给出了压力传感器的一种结构设计方法,从而可使这种压力传感器过载保护能力提高180%~220%。