硅微谐振式加速度计是基于MEMS（Micro Electric-Mechanical System）技术的一种微惯性器件，通过检测谐振器频率的变化来敏感加速度大小。它具有体积小、功耗低、集成度高、动态范围大等特点，具备在高精度导航领域替代传统的摆式积分陀螺加速度计的潜力，自上世纪90年代以来一直处于快速发展中，是各国研究热点之一。　　然而对比国内外研究现状可以发现，目前国内研制的硅微谐振式加速度计在稳定性指标上仍与国外领先水平存在一定差距。为此本文以课题组自主设计的硅微谐振式加速度计为研究对象，对其进行了重新设计及优化，以进一步改善性能、提升稳定性指标。　　论文首先构建了硅微谐振式加速度计机械敏感结构的理论模型，分析了谐振器、微杠杆以及敏感质量块的工作机理，并结合结构参数推导出了加速度计的主要性能指标。其中，深入研究了微杠杆结构，构建了精度更高的微杠杆模型，并在模型中首次考虑了切向力的影响，将输入梁、支撑梁和输出结构的转角均划分为弯矩导致的转角和切向力导致的转角进行分析，提高了杠杆放大倍数的理论精度。　　其次，构建了硅微谐振式加速度计振荡器系统的相位噪声模型，研究了相位噪声的主要成因，建立了加速度计关键参数与相位噪声的函数关系。重点分析了振荡器中的自动增益控制电路对低频段相位噪声（1/f3相位噪声与1/f5相位噪声）的影响，阐述了自动增益控制电路导致的1/f3相位噪声对加速度计分辨率性能的制约，并依据相位噪声的研究结论完成了振荡器的参数优化。最后通过实验对比验证了相位噪声模型的准确性，相对于前人的工作，本文中构建的相位噪声模型在低频段噪声的预测上更加准确。　　第三，研究了适用于硅微谐振式加速度计的Σ△PLL高分辨率频率测量方法。该方法结构形式上类似于传统的PLL电路，但采用计数器替代了VCO，避免了VCO所带来的额外的相位噪声、非线性和温度敏感性。又因其传递函数是Σ△调制解调器结构形式，计数器带来的量化噪声被调制到高频区域，提高了带宽范围内的测频分辨率。实验结果表明Σ△PLL测频电路在100Hz带宽内的分辨率为11.5μg，和振荡器构成的加速度计整体系统在100Hz带宽内的分辨率为147.8μg。　　第四，从材料力学、阻尼、加工及封装应力三个方面分析了温度误差对于硅微谐振式加速度计的影响，完成了温度误差的理论建模，在此基础上提出了一种新的温度自补偿方法。温度误差的理论建模表明，工艺过程引入的残余应力所产生的温度误差是限制硅微谐振式加速度计性能进一步提高的关键误差源。围绕残余应力所产生的温度误差，结合圆片级真空封装工艺过程，进行了圆片的应力模拟分析以及对加速度计的影响分析，并通过实验验证了分析的正确性。在深入分析现有温度误差补偿方法所存在问题和硅微谐振式加速度计自身特点的基础上，提出的新的温度自补偿方法无需温度传感器，而是利用加速度计的差动结构，从两个谐振器频率中直接解算出未受温度误差影响的输入加速度值，因此避免了温度传感器与谐振器的空间位置以及热惯性不同所引起的测温误差。实验证明该方法能够将零偏和标度因数的温度灵敏度降低到补偿前的1％左右。　　最后完成了振荡器、Σ△PLL测频电路和温度自补偿电路的设计和制作，构成了硅微谐振式加速度计整表，并根据IEEE加速度计测试标准对加速度计整表进行了综合性能测试。测试结果显示，经本文优化设计的加速度计整表的零偏和标度因数的温度灵敏度分别为0.01mg/℃和11.01ppm/℃，1σ零偏稳定性达到65μg，较优化设计前的硅微谐振式加速度计性能有了明显提高。