流体壁面剪应力（Wall shear stress）又被称为摩阻应力,是流体力学的基本参量之一。它的有效测量是精确掌握摩擦阻力的基础,也是判断边界层流动状态的重要依据。采用微机电系统（MEMS）技术制备的剪应力微传感器具有尺寸小、响应快、灵敏度高等特点,然而受结构、材料、加工工艺等的制约,绝大多数此类微传感器均较难适用于高焓恶劣流场环境（具有高马赫数、高温、气体污浊等特点）。MEMS底层隔板具有鲁棒性强、耐受杂质颗粒污染等独特优势,针对高马赫数高温恶劣流场环境,开展耐高温底层隔板式壁面剪应力微传感器制造工艺及其应用基础研究,对提升我国高超声速飞行技术的实验测试能力有重要帮助。本论文在分析了几类剪应力测量技术的研究现状和存在问题的基础上,结合超燃冲压发动机高温内流测试需求,对耐高温底层隔板微传感器的结构方案、关键工艺、加工技术、测试实验等展开应用基础研究,获得了耐高温、高频响、大量程的剪应力微传感器样件,并在直连式脉冲燃烧高温风洞的隔离段和扩张段完成了超燃冲压发动机流场的壁面剪应力测量。在耐高温MEMS底层隔板的设计加工方面,根据超燃冲压发动机隔离段流场工况条件和测试需求,设定了微传感器的主要技术指标;利用有限元结构仿真,结合正交试验设计方法,确定了微传感器的结构方案;通过耐高温机理分析和压阻参数设计,结合离子注入掺杂理论研究,实现了100 nm超浅结的掺杂分布精确控制,完成了耐高温重掺杂多晶硅薄膜压阻制备;提出了微传感器的整体加工工艺流程,研究了关键加工工艺方法,分析并解决了主要工艺缺陷问题,完成了耐高温封装设计,得到了耐高温剪应力微传感器样件。在耐高温MEMS底层隔板的测试实验方面,建立了高温温度特性测试系统,考察了微传感器的工作温度上限;基于普雷斯顿管剪应力标定方法,结合低/高速风洞流场测试实验,完成了微传感器的剪应力静态标定;利用激光多普勒测振仪和平波管发声器,完成了微传感器的动态特性测试研究,获得了微传感器的固有频率和响应频率指标;提出了双底层隔板测量设计方案,完成了方向灵敏度标定测试,为来流角度的监测提供了方法和依据;在直连式脉冲燃烧高温风洞开展了隔离段和扩张段的壁面剪应力测量研究,验证了微传感器在高马赫数高温恶劣流场条件下的实验测试能力。相比于国外已有的MEMS底层隔板,本论文研究的耐高温底层隔板剪应力微传感器的服役温度上限由常温提升至400℃。与此同时,微传感器响应频率可达2.3 kHz,比现有高温摩阻天平的响应频率提升一个量级以上。论文研究取得的创新性研究成果:1)耐高温MEMS底层隔板加工工艺技术以薄膜压阻结构参数设计、超浅结离子注入工艺、MEMS底层隔板制造方法等为研究重点,攻克了耐高温重掺杂多晶硅薄膜压阻关键技术,结合微传感器的耐高温封装设计,实现了微传感器仅能常温工作到高温服役的突破。2)基于Van-Driest理论模型的高温内流壁面剪应力计算方法根据温度边界层理论分析,研究高温瞬态流场条件下来流温度对壁面温升的影响规律,提出了Van-Driest摩擦系数计算修正模型,实现了脉冲燃烧风洞的隔离段壁面剪应力理论计算,为超燃冲压发动机流场的壁面剪应力实测数据提供了参考依据。3)基于双底层隔板的来流角度测量设计方案以双底层隔板正交间距对升阻力系数和湍流强度的影响规律为研究重点,解决了微传感器之间的流场耦合干扰问题,并通过考察微传感器输出与来流角度的关系,提出了双底层隔板方向灵敏度计算模型,为底层隔板剪应力微传感器的来流角度监测提供了方法和依据。