题目：谐振式硅微机械加速度计的研究与实现

微机械加速度计在军事与民用领域有重要的应用价值。谐振式微机械加速度计通过检测机械谐振器谐振频率的变化实现加速度的测量，直接输出频率信号，具有稳定性好、重复性好、灵敏度高、精度高的特点。论文研究了静电激振、电容拾振的谐振式微机械加速度计的设计理论、结构优化、工艺实现和样件测试，研究工作对谐振式微机械加速计的设计及实现具有重要的理论指导意义和应用价值。论文的研究工作主要包括以下内容：建立了谐振梁固有频率与加速度的关系式；分析了剪切变形、转动惯量、振动幅值对谐振梁固有频率的影响；利用Duffing系统理论分析了加速度计的非线性现象和特征；给出了拾振输出与激振输入的幅值、相位关系式。深入的理论分析为谐振式微机械加速度计的结构设计和测试提供了参考。微杠杆机构是提高谐振式微机械加速度计灵敏度的有效措施，提出了一种刚度解耦的微杠杆放大机构，建立了微杠杆机构的模型，用有限元方法进行了验证，利用遗传算法优化了结构参数。以高灵敏度、高分辩力为目标，提出了一种新颖的谐振式微机械加速度计结构方案，采用了框架式质量块、高Q值音叉谐振器、刚度解耦的微杠杆机构和差动测量结构。利用解析法和有限元法对结构进行了优化设计和性能分析。仿真结果表明，设计的结构可以实现较高精度测量。基于ICP刻蚀和硅/玻璃静电键合的体硅加工工艺，设计了实用的工艺流程和工艺版图，实现了大面积、大厚度、高深宽比的结构。工艺的设计与实现为微机械器件的制作提供了有意义的实践经验指导。设计了基于面外振动测量仪的加速度计光学测试系统，样件的测试结果和设计计算相符，分析了两者偏差产生的原因。