加速度传感器作为最重要的力学量传感器之一,从诞生之日起就受到人们的广泛关注。其中,电容式加速度传感器因具有较高的灵敏度和测量精度、良好的稳定性、较小的温度漂移、极低的功耗等优点因而被广泛应用于汽车电子,航空航天等领域。同时,电容式加速度传感器却也因其特殊的结构导致其具有工作带宽窄、信号处理电路复杂、寄生电容与检测电容处于同一量级等缺点,因此,在保证其具有良好的稳定性等优点的同时,对原有的结构进行优化设计,提高被测量与输出量之间的线性度以提高其测量精度,也是电容式加速度传感器重要的研究课题。本文基于电容式加速度传感器的测量原理,对差分型电容式加速度传感器的结构模型进行了数学推导,得出此种结构的传感器可完成一维方向上加速和减速两个过程测量,并能将测量精度提高一倍。接着,应用Ansys有限元仿真软件,在二维平面空间内,完成单臂梁结构的电容式加速度传感器模型的实体建模,并对该初始模型结构做了静态分析,得到差分电容的变化与引起结构形变的静态力之间的函数关系。根据静电场作用下电势的等值分布图,得出该初始模型的结构需要进行优化的部分。在对该平面结构进行优化后,通过优化前后静电场作用下的等电势分布图对优化结果进行评估分析,边缘效应明显减弱；通过对其优化后的结构做静态分析,通过对比优化前后差分电容与静态力之间的函数关系可知,对该传感器模型进行优化处理后,被测量与输出量之间的线性度有所提高,但不明显。以二维平面结构的分析结果为基础,仍采用Ansys有限元仿真分析软件,将单臂梁结构的差分型电容式加速度传感器进行改进设计,设计为四臂梁结构的差分型电容式加速度传感器,并完成三维模型的建模,对该模型结构在惯性载荷作用下进行分析,得到差分电容与惯性载荷之间的函数关系,与此前单臂梁结构的传感器相比,四臂梁结构的差分型电容式传感器具有更优的线性度。最后,通过对该四臂梁结构的电容式加速度传感器进行模态和谐振分析,得出该传感器在测量方向上的谐响应共振频率为126.30Hz,因此确定适宜该传感器工作的带宽频率是：0-40Hz和180-600Hz。