中文摘要：

研制功能较强、有一定开放性的谐振式硅微结构传感器综合测试分析仪器，用于微机械谐振敏感结构、包含激励与检测单元的微机-电等效谐振子和传感器闭环系统的测试、分析与评估。项目以敏感机理为切入点，以形成自主研制高性能微传感器的整体实力为目标，顶层设计仪器的整体功能与实现方案。基于仪器功能，从理论基础研究、实验测试研究、硬件系统研制三条线，在仪器的基础技术、信号处理技术、测试分析技术、智能分析方法四个层次，重点开展仪器体系结构与总线、机械结构、信号接口、二次开发接口以及激励信号驱动电路、精密参考信号源、微弱信号检测电路的研究；突破静态激励特性、耦合干扰特性、振动非线性与激励－检测非线性解耦、谐振子开环特性等关键的测试分析技术；掌握传感器综合性能评估预测、传感器闭环模型交互生成、传感器闭环系统原型验证等方法。研究成果将突破国外在谐振式微结构传感器方面的技术封锁，提升我国自主创新研究实力。

结论摘要：

微小型、低功耗、快响应且环境适应能力强、直接输出频率量的高性能谐振式硅微结构传感器，是当今传感器发展的研究重点。但由于缺少针对谐振式硅微结构传感器机理的深入理论研究及其相应的测试、分析、评估的有效手段，我国与国际先进水平差距很大，尚不能生产较高性能的谐振式硅微结构传感器。为突破国外技术封锁，本项目开展谐振式硅微结构传感器综合测试分析仪器的研制，主要工作为 1. 仪器总体设计方面，提出了综合测试分析仪器的概念。其核心是将被测对象（传感器）的不同层次的测试分析（基本电气特性、开环特性、闭环特性、非线性特性）结合起来、将测试仪器与分析工具结合起来、将测试分析与智能化的辅助设计结合起来，测试仪器经过重构可以成为传感器原型，或与压力校验仪、高低温箱连接构成完整测试系统。 2. 信号处理方法方面，提出了快速互相关检测方法。将传统的互相关检测和锁相放大器原理结合，并改进处理算法，明显提高了信噪比和测量速度的综合指标，为传感器闭环实现及原型验证提供技术基础。 3. 仪器校准方法方面，提出了基于线性可控电阻的谐振式传感器模拟器的概念。利用电路模拟谐振式传感器的激励-谐振-拾振特性，为该类传感器外部性能的整体测试、校准和检定提供技术基础。 4. 信号源技术方面，提出了新型的基于线性插值的直接数字合成方案，利用阶梯波和锯齿波结合，明显降低了采样率和功耗、改善波形质量，为精密、低噪声仪器的实现提供技术基础。本项目在Sensors and Actuators 等国际期刊和学术会议发表论文25篇，其中SCI刊源8篇，授权国家发明专利3项，受理6项；培养研究生19名。相关成果获2011年度教育部科技进步一等奖，樊尚春教授为带头人申报的“航空航天先进传感技术”获2012年度教育部创新团队。项目研究成果为谐振式硅微结构传感器性能测试方法的研究，提供了重要基础理论和关键技术支持，在研制谐振式硅微结构传感器中发挥了重要作用，将突破国外在谐振式微结构传感器方面的技术封锁，提升我国自主创新研究实力。