压电悬臂梁式微质量传感器由压电谐振元件组成,是基于压电效应工作的传感器。当目标物质吸附到传感器探测区,其结构谐振频率发生偏移,通过检测其谐振频率偏移量的大小,可定量计算检测物质的质量。压电悬臂梁式微质量传感器具有自激、自感、实时、实地、高灵敏度和高检测精度、适用环境能力强等特点,在微生物检测与识别、原子称重、生物和化学检测等方面具有非常广泛的应用。但是,随着压电微悬臂梁传感器应用领域越来越广,对其检测灵敏度以及准确地定量分析、流体环境检测等工作性能要求越来越苛刻,现有的质量传感器己不能满足检测灵敏度的要求,因此需要研究提高压电悬臂梁式微质量传感器灵敏度的方法。本文针对不同的测试环境、测试要求,提出了通过改变关键弹性元件谐振器的结构形式、谐振器的工作模式等措施来提高传感器的检测灵敏度和品质因数的方法。论文具体研究内容和研究成果如下：(1)压电微悬臂梁传感器的理论分析。基于悬臂梁振动理论,建立了悬臂梁理论分析模型,分析了与传感器性能相关的结构振动机理、共振频率、灵敏度和品质因数等因素对传感器性能的影响。(2)提出了通过优化悬臂梁横截面的结构形式来提高传感器的检测灵敏度的方法,具体设计了V型折叠式悬臂梁结构的微质量传感器。建立了传感器的理论分析模型,设计并制备了该构型的传感器样品,通过有限元仿真和实验详细地分析了传感器的灵敏度,讨论了传感器的几何参数对传感器灵敏度的影响。(3)提出了基于高阶工作模态的谐振式微质量传感器的设计方法。建立了基于高阶模态的传感器分析模型,设计了基于四阶谐振模态微质量传感器,制备了基于四阶工作模态的微质量传感器实验试件,实验和仿真结果表明,基于四阶工作模态的微质量传感器与一阶模态相比,传感器的灵敏度显著提高。分析了传感器弹性梁的长度比和厚度比对传感器灵敏度的影响。(4)针对液体测量领域亟需解决的难题一消除被测溶液阻尼,本文提出一种新型微通道式液体浓度传感器,利用迂回式的微通道有效扩展了传感器最敏感检测区域,同时消除了液体阻尼对传感器测量精度的影响。本文从理论仿真和实验论证两方面对压电悬臂梁微质量传感器灵敏度提升方法做了分析研究,验证了所提出设计方法的合理性和可行性,为新型优良压电悬臂梁式微质量传感器的研究提供了新的思路。本论文得到国家自然自然科学基金项目(11372063)的资助,在此表示感谢。