MEMS加速度计传感器作为现代微型惯性测量设备中的关键器件,以其体积小、重量轻、成本低、功耗低、与集成电路工艺兼容等优势被广泛应用在汽车、医疗、航空、军事国防等多个领域。因此,MEMS加速度计具有非常重要的研究意义和价值。本文根据加速度计的基本原理,提出了一种基于SOI工艺的MEMS电容式加速度计实现结构,并对该加速度计进行了理论分析、机电一体化建模仿真以及测试验证等大量研究工作。首先对MEMS电容式加速度计结构和读出电路进行了详细的阐述,分析了阻尼系数、弹性梁刚度系数理论计算模型,介绍了微小电容检测的方法,提出了一种以开关电容放大器为基础的读出电路的具体结构,并分析了机械噪声和电路噪声。然后根据MEMS加速度计具体结构,着重分析了梳齿电容、静电力的建模,并分析了基于SOI应力梯度的刚度系数的修正方法。分析表明由于静电力变化量均在10-7N的量级,系统阻尼系数在10-10Ns/μm的量级,因此当质量块位移远小于梳齿间距时,可以忽略静电力与阻尼系数对加速度计性能的影响。并根据运动学理论和读出电路的具体结构,结合噪声产生机理和边缘电容模型,提出了基于SOI工艺的MEMS加速度计Simulink系统仿真模型,模型仿真得出系统响应时间约为5ms,输出电压灵敏度为2.01mV/g,差分电容灵敏度为397.4aF/g。利用专业MEMS仿真软件CoventorWare进行了机电一体化仿真模型的建立和仿真,结果表明输出电压灵敏度为2.21mV/g,电容灵敏度为438.787aF/g。最后基于SOI工艺的具体加工步骤,绘制MEMS加速度计版图,并加工出样片。利用专用微小电容检测芯片对封装后的加速度计进行基本功能测试,并分析仿真和测试结果。结果表明,该MEMS加速度计能够正常工作,测试结果与模型仿真结果非常接近,电压灵敏度误差小于2%,电容灵敏度误差小于8%,测试所得加速度与实际加速度误差小于10%。因此,测试结果验证了机电一体化模型的正确性和可靠性。该模型有助于快速优化结构和电路参数,对MEMS惯性器件的研究具有一定的参考作用。