随着现代社会经济的快速发展，人们对地下矿产资源、油气资源的需求越来越大，从而驱使地球物理科学工作者给出地球地质结构的精细描述，这需要非常精密和先进的地球物理探测装备。而这些先进装备的核心就是高性能的传感器。　　 本文提出了一种新型的MEMS加速度传感器，这种加速度传感器采用“惯性质量-弹性膜-背板-背腔”结构，而不是传统的MEMS加速度传感器“惯性质量-弹性梁”结构。整个传感器可以采用单晶硅材料制备。当弹性膜为圆环时，加速度传感器的惯性质量块的受力绕垂直于敏感轴方向对称分布，这样，可大大降低各种非理想效应。背板上的阻尼孔和背腔可以用来调节系统的阻尼特性，即通过调节背板上阻尼孔的比率和背腔的大小，就可以将系统阻尼调节到临界阻尼附近，这样可以避免使用真空封装和硅片热键合工艺，降低加速度传感器加工工艺难度，提高了系统稳定性。　　 通过对“惯性质量-弹性膜-背板-背腔”结构的理论分析，给出了单晶硅加速度传感器集总参数等效电路模型。基于此模型，推导了传感器各部分的集总等效参数计算公式和厚孔圆背板压膜阻尼的精确计算公式，证明当孔阻尼远小于压膜阻尼时，厚孔圆背板压膜阻尼等于参数相同的薄圆背板压膜阻尼与孔阻尼之和，并提出该近似条件下厚孔圆背板的集总等效电路。　　 给出了本文提出的加速度传感器的设计和参数优化。通过数值模拟，详细分析了各结构参数对加速度传感器性能的影响。讨论了残余应力对加速度传感器等效参数的影响。进一步，从理论上分析了加速度计的非线性，推导了加速度传感器量程和动态范围与非线性度关系的理论计算公式。分析了实际应用中引起加速度传感器非线性的因素，并给出评估加速度传感器非线性的方法。　　 最后，完成了整个加速度传感器的实验样品的制备。设计并制作了加速度传感器的单晶硅振动头和穿孔背板、读出电路和封装外壳等。在开环情况下，实际测得的加速度传感器样品的灵敏度约为28.5pF/g，±1g量程内线性度可达到2.5％以内，-3dB截止频率约25Hz。