基于圆膜的微纳质量传感器,作为重要的结构和功能应用,已经被广泛应用于不同领域,包括生物、化学和医学。微纳质量传感器在其共振频率下工作,并且可以通过频率的变化测量附着质量的大小和位置。这种测量机理依赖于所使用传感器的品质因子。在传感器的制造过程中,预应力会不可避免地产生并且对传感器的品质因子有重要影响。研究表明:在真空环境下,预应力的增加会极大地提高传感器的品质因子。然而,大量的应用要求传感器在流体环境下工作。由于流体阻尼的存在,流体环境下工作的微纳质量传感器的品质因子会大大降低。因此,研究流体阻尼及预应力对基于圆膜的微纳质量传感器性能的影响具有重要意义。本文提出了一种瑞利-里兹方法来研究流体阻尼及预应力对圆膜结构传感器动态性能的影响。与传统的贝塞尔方程不同,本文采用了一系列多项式来构建圆膜的振型。该方法计算简单,计算高效。圆膜的共振频率、无量纲质量增量因子以及品质因子都可以容易地求解。通过与已经发表过的数据进行对比,可以验证理论计算的正确性。为了进一步验证提出方法的可靠性,通过有限元软件建立了流固耦合模型,仿真结果与理论计算结果十分吻合。同时,对基于近似振型和准确振型获得的结果进行了对比。研究结果表明:流体阻尼以及预应力对微纳质量传感器性能的影响主要是通过改变振型引起的。对于低阶模态,圆膜的动态性能,包括振型、频率以及品质因子,可以通过近似振型或者准确振型获得。然而,对于高阶模态,通过近似振型获得的圆膜动态性能的误差是十分大的。因此,高阶动态性能只能通过准确振型来获得。在流体环境中,圆膜的共振频率和无量纲质量因子随着预应力的增大而增大,但是振幅和品质因子随着预应力的增大而减小。随着预应力的增大,品质因子随阶数的变化趋势也不同。对于板而言,品质因子随阶数的增大而减小;对于膜而言,品质因子随阶数的增大而增大;对于介于板与膜之间的结构而言,品质因子随阶数的变化存在过渡区间。