摇摆质量微陀螺采用了轴对称的傅科摆结构和沿中性面对称的棒状振动质量结构，其驱动模态和检测模态为轴对称弹性体的正交降阶模式。该微陀螺具有工作模态固有频率相同（无需模态匹配）、惯性质量大、灵敏度高等突出优点，具有成为可批量生产的高性能微陀螺的潜质。国外摇摆质量微陀螺的研究得到长足发展，但对我国进行产品和技术封锁。因此，开展摇摆质量微陀螺技术研究，对我国高性能微陀螺技术研究具有重要的战略意义。国外对摇摆质量微陀螺技术的研究主要集中在谐振结构改善、加工工艺优化和测控方法创新等方面，很少涉及到其结构设计理论。本文设计了一款摇摆质量微陀螺，采用全差分的静电激励和电容检测的工作模式。利用MEMS加工技术、传统精密机械加工技术和高精度对准粘接技术完成微陀螺原理样机的制造。摇摆质量微陀螺制造工艺简单，成本低，具有批量生产的潜力。本文围绕摇摆质量微陀螺的结构设计理论、能量损耗机理、动态特性分析、MEMS加工工艺和原理样机验证开展研究，主要研究内容如下：1．设计了一种全差分摇摆质量微陀螺的总体结构，分析了微陀螺在工作模态谐振时的力学特性，提出一种计算微陀螺工作模态固有频率的数值方法和解析模型；建立了微陀螺接口电容、驱动力矩和反馈力矩等电学特性的理论模型；根据力学特性和电学特性的分析结果，获得了微陀螺工作模态固有频率的参数化解析模型，为微陀螺的结构设计提供理论依据。2．系统研究了摇摆质量微陀螺的能量损耗机理。分别推导了微陀螺各种能量损耗机理（Q值）的理论模型，其中包括空气压膜阻尼、支撑损耗、热弹性阻尼、基底能量损耗和表面能量损耗等。研究结果表明：大气条件下，空气压膜阻尼对微陀螺Q值的影响最显著，微陀螺必须进行真空封装；真空封装后，支撑损耗对微陀螺Q值的影响较大。为了提高微陀螺的Q值，必须尽可能地增大支撑结构与谐振结构之间的厚度比。3．研究了摇摆质量微陀螺的动态特性。推导了微陀螺哥氏力矩的理论模型，建立了微陀螺的动力学微分方程，分别获取了驱动系统和检测系统振动位移的稳态响应。根据Q值理论模型和稳态响应结果，求得了微陀螺结构灵敏度的解析模型。通过分析不同参数对结构灵敏度的影响机理，对微陀螺的谐振结构进行了优化设计，确定了微陀螺的结构参数。4．研究了摇摆质量微陀螺的加工工艺。根据微陀螺的结构特征，将其加工工艺分解为硅微结构、玻璃基板（含金属电极）、质量棒和支撑装置等四部分。分别研究了硅微结构、玻璃基板的MEMS加工工艺，设计了一种基于预埋掩膜各向异性湿法腐蚀为主的单晶硅加工工艺，并利用紫外激光划片工艺完成玻璃基板通孔的加工。优化了微陀螺的组装工艺，制作出微陀螺样机，并利用金属管壳焊接技术实现了微陀螺的真空封装。5．摇摆质量微陀螺样机的原理验证。研制了摇摆质量微陀螺专用的模态测试电路和信号测控电路，对微陀螺样机进行了模态测试和哥氏力信号测试。测试结果初步验证了本文所提出的微陀螺结构设计理论、能量损耗机理、动态特性、结构参数优化方法的正确性以及制造工艺的可行性。