介绍了一种自主搭建的测量落体在自由下落过程中旋转角速度的装置,评估了不同落体旋转角速度引入的旋转误差对重力测量的影响。针对具有旋转初速度的落体在真空腔内自由下落的运动模型,该装置采用光杠杆原理,将高精度位置传感器(PSD)作为光跟踪设备,研究并推导出落体由旋转所导致的反射光位移与下落时间的关系。然后,对PSD采集记录的时间位移曲线进行拟合,求解落体单次下落的旋转角速度值。在调整真空腔垂直度后,最大旋转角速度值可减小为16.88 mrad/s,引入的重力测值不确定度为0.57 μGal,即该状态下落体的释放更加平稳。实验表明,该装置不仅可以进一步提升绝对重力仪中落体传动机构的装调精度,还可以对光学干涉绝对重力仪工作过程中的落体姿态进行监测,进一步降低落体旋转所引入的测量不确定度。

为了减小自由落体式光学干涉型绝对重力仪中光束垂直度对重力测量准确度的影响, 提出了一种基于双层液体光楔对光束的可变偏折实现光束垂直性自校正的快速调节方法。当光束偏离铅锤方向时, 利用液面天然水平的特性, 使液体在重力的作用下形成可变液体光楔, 自上而下的光束经双层液体光楔时光束传播方向发生偏转, 合理地匹配双层液体的折射率, 使它偏离铅锤方向的夹角得到实时修正。搭建光束垂直性自校正装置并进行实验验证, 结果表明, 装置的角度抑制比优于18.0, 当装置倾斜角度不大于2.7′时, 出射光束偏离铅锤方向不超过9.0″, 对应于重力加速度的测量误差小于1 μGal (1 μGal=10-8 m/s2)。将本方案用于自由落体式的重力加速度测量, 仅通过条式水平仪调平便可实现光束垂直性的快速准确调节, 同时还能抑制测量过程中光束垂直性缓变带来的影响。

为了避免用光学干涉法测量自由落体绝对重力过程中落体旋转对测量结果准确度的影响，提出了基于双干涉仪的绝对重力测量方法。介绍了落体旋转影响绝对重力测量结果的机理，提出了对同时测量的两组干涉仪数据进行融合处理的方法。根据预先设定的重力值，双干涉仪中落体上、下反射棱镜光心与质心垂直方向的初始高度差，以及随机生成的每次测量对应的角速度序列和振动引起的上、下干涉仪重力测量偏差序列，进行了仿真计算。结果表明: 光心-质心的距离为2.5 mm的双干涉仪通过数据融合处理得到的重力测量结果的偏差约为0.5 μGal，标准偏差约为0.3 μGal，与现有调校落体光心-质心的方法得到的结果相当。选择合适的上、下棱镜光心-质心距离可以更好地消减落体旋转对测量结果的影响，将其分别设计为±3 mm时，用双干涉法数据融合得到的重力值偏差小于1 μGal，满足相关领域对精密重力测量的需求。

为了提高以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料的微流体通道的浸润性，通过溅射SiO2对PMMA和PDMS进行了表面亲水改性处理。首先，对PMMA和PDMS进行氧等离子刻蚀，改变其表面形貌；然后，溅射SiO2进行表面亲水改性处理，由不同溅射时间得到不同厚度的SiO2薄膜。在亲水处理后一段时间之内对PMMA和PDMS表面分别进行接触角测量，评价不同条件下的改性效果，并对改性后的样片进行黏接性测试。结果表明：氧等离子刻蚀后，溅射时间10 min以上的PMMA表面可在10天内保持极亲水的状态；溅射时间15 min后的PMMA在35天之内接触角不超过10°；PDMS的亲水性可保持10天，接触角不超过60°；高温老化处理能延缓PDMS表面疏水性的恢复。实验结果显示：氧等离子刻蚀之后，溅射SiO2的方法可使PMMA和PDMS获得较长时间的表面亲水改性效果。另外，亲水改性处理后的PDMS之间仍可实现有效黏接，改性PMMA与未改性PDMS也能有效黏接。

介绍了一种基于双波长激光的集成光栅干涉位移检测方法，利用该方法对硅-玻璃键合工艺制作的集成光栅位移敏感芯片进行了测试实验。实验系统主要由敏感芯片、波长为640 nm和660 nm的双波长半导体激光器、双光电二极管及检测电路组成，敏感芯片则由带反射面的可动部件和透明基底上的金属光栅组成。入射激光照射到光栅上产生衍射光斑，衍射光的光强随可动部件与光栅之间的距离变化，通过分别测量两个波长的衍射光强信号并交替切换选取灵敏度较高的输出信号，实现了一定范围内的扩量程位移测量，并得到绝对位置。实验结果表明，利用双波长集成光栅干涉位移检测方法测得敏感芯片可动部件与基底光栅的初始间隙为7.522 μm，并实现了间隙从7.522 μm到6.904 μm区间的高灵敏度位移测量，其噪声等效位移为0.2 nm。

介绍了一种基于集成双光栅干涉和CCD图像测量的微梁位移测量方法，并利用相位差约为π/2的一组光栅实现了扩量程位移检测。利用表面牺牲层工艺制作敏感芯片，在玻璃基底上刻蚀深度约为入射激光波长1/8的凹槽，凹槽上下的两组光栅与正上方对应的梁分别构成两组相位敏感集成光栅单元。利用1级衍射光将集成光栅单元成像在CCD靶面上，梁的位移变化通过CCD图像上对应光斑的灰度值变化来反映。实验结果表明，虽然玻璃凹槽腐蚀深度的误差导致光栅之间的相位差偏离π/2，但所制作的集成双光栅结构实现了多周期的扩量程位移检测，通过接近π/2相位差的两个光栅得到的光强信号的错峰使用，避免了干涉法正弦位移检测信号的峰谷不灵敏位置，实验测得微梁的位移变化为650 nm。