随着微加工技术的不断发展,各类电子产品,尤其是微型传感器件,向着结构微型化和功能复杂化的方向迅速发展,对于这种微型结构,在测试评估其性能时,现有的测试方法受到精度不高、参数耦合和测试参数单一等问题的制约,亟需一体化高精度的测试系统。本文针对这些问题,在军队“十三五”武器装备预先研究“高灵敏磁传感器技术”项目的支持下,从压电/硅微梁的振动理论分析、振动性能测试方法研究、一体化测试系统设计及实验评估等方面对压电/硅微梁谐振性能一体化测试系统进行研究,主要工作和成果如下:(1)基于压电振动、阻尼振动理论基础以及现有不同参数的振动性能测试方法,建立了一体化的压电/硅微梁谐振性能测试方法,为克服测试过程中出现的参数耦合问题提供了解决方案。利用压电/硅微梁振动基础理论,分析了压电/硅微梁的压电振动和阻尼振动特性以及磁传感器系统中存在的影响因素,发现热弹性阻尼/空气阻尼对振动系统的影响较小,不是振动系统的主要干扰因素,影响振动系统品质因数的主要因素是支撑阻尼;对现有的振动性能参数测试方法进行对比分析研究,对每个测量参数分别选取两种常用测试方法进行分析对比;之后针对多参数测量问题提出两种一体化测试理论方法,其中,重点解决在测试系统测试过程中出现的参数耦合的现象,研究提出合理的优化方案,这两种一体化设计方法都能够大幅减少测试步骤,减少在测试时由于人为因素造成的误差影响,并且有效避免了参数耦合现象的产生;最后对比分析了所提出的两种基于不同原理一体化测试方法,结合实际应用条件以及性能指标需求,优选出了一种方法作为压电/硅微梁谐振性能一体化测试系统设计的设计依据。(2)设计了一种压电/硅微梁谐振性能一体化测试系统。选择基于信号源控制的一体化测试方法,构建了压电/硅微梁谐振性能测试系统。基于压电振动、阻尼振动的基本原理,搭建起包括信号源、压电/硅微梁、控制模块的一体化测试系统,完善了压电/硅微梁谐振性能一体化测试系统设计的方案;基于误差理论基础,对包含电荷放大器和滤波功能在内的信号采集模块设计,提高闭环控制系统的数据采集精度;采用DSP对整个系统进行总体控制,基于正交锁相放大和数字PI控制技术,实现高精度测试与控制,通过闭环控制系统将压电/硅微梁的振动过程调整到稳定状态,检测电压变化范围控制在微伏量级;采用高分辨率DAC和压控恒流源技术,实现高精度电流控制;采用高精度激光微位移传感器,实现振幅高精度测试与高速数据采集;基于串口通信相关理论基础,解决各测试仪器设备之间的高效传输通信问题;通过软件模块化设计,将系统操作、数据运算与结果显示融合在同一用户软件中。(3)搭建了一个较为完善的压电/硅微梁谐振性能一体化测试系统,实现了对压电/硅微梁振动性能的振幅、品质因数和谐振频率的精确测试,完成了系列测试工作。验证了磁传感器中的压电/硅微梁硬件系统的基本功能,测试分析了其谐振性能参数、控制模块检测电压输出特性及环境参数的影响,测试结果表明压电/硅微梁的品质因数普遍在100以上,特定情况下可达到1100;振幅值最高可达10?m;谐振频率在8kHz附近,与设计值相符;检测电压输出平稳,变化幅度在微伏量级,系统对压电/硅微梁的振动控制精度较高;利用搭建好的一体化振动测试系统,对压电/硅微梁在不同环境条件下的振动状态进行监测分析,研究外界环境中温度变化对压电/硅微梁振动产生的影响,发现随着温度的升高,压电/硅微梁谐振频率同时提高,表现出了很好的正相关关系,测试系统检测电压及其品质因数出现下降现象,表现出反相关关系。