基于MEMS的微悬臂梁生化传感器具有使用便捷、高灵敏度、无需标记及实时监测分析等方面的优点。该类型传感器在生物分子识别、抗体的检测、血液含糖浓度检测、癌症的诊断、环境监测、战场毒气信息的获取等领域都有重大应用前景。因为被测对象都是微小的变化量,所以采取有效的读出方法来提高传感器的灵敏度、分辨率、自主识别能力及抗干扰能力是当前研究需要解决的关键问题。在对国内外微悬臂梁生化传感器的读出检测技术进行了系统、深入地研究的基础上确定了研究内容。我们利用修饰了特异性敏感层的微悬臂梁与被测生化物质作用产生表面应力使悬臂梁发生微小偏转，分别采用光学和电学方法读出悬臂梁的微小偏转量，实现对生化反应过程进行实时检测和分析。介绍了微悬臂梁结构设计及特性；阐述了压阻原理的改进型惠斯通电桥读出方法,对提高信噪比的调制及解调信号进行了数学理论推导,进行了时域和频域仿真分析；阐述了平面反射镜结构的反射光强的读出方法和反射光栅衍射谱平衡位置读出方法，并进行了理论分析和实验验证。具体内容如下：（1）根据提出的三种读出方法分别设计了四个悬臂梁上集成四只力敏电阻组成半开环的惠斯通电桥的压阻传感阵列，集成反射光栅和反射平面镜的光读出式微悬臂梁传感器，并对其特性进行了分析讨论。（2）针对压阻微悬臂梁结构设计开发了一套新型的改进型惠斯通电桥的检测仪。提出一种自动闭环高精度电桥调零方法，解决了传统惠斯通电桥放大电路由于工艺造成的桥臂电阻不相等使后级放大器增益不能太大的问题；采用自动增益控制技术实现了微弱信号的自适应放大，减小了量化误差；采用电子开关的调制方法实现了对模拟的被测微弱信号的载波调制；采用了基于相关原理的锁定放大滤波技术极大地提高了测试系统的信噪比。实验表明该检测仪能够实现生化反应过程实时监测且数据可以通过USB传到计算机存储和再现。（3）针对反射平面镜结构的微悬臂梁生化传感器设计并搭建了一套基于光纤传导自聚焦微悬臂梁平面反射光强测量系统。该系统采用光纤传导非相干光源，进入自聚焦透镜汇聚到悬臂梁上，同时悬臂梁的反射光再次通过自聚焦透镜被高灵敏PIN-FET探测器接收,并对系统灵敏度，线性度指标等进行了测试分析。该方法具有原理简单，测量分辨率及灵敏度高的优点。（4）针对基于反射光栅结构的悬臂梁生化传感器设计并搭建了一套衍射谱反馈平衡式测量系统,提出了一种基于光栅衍射谱反馈平衡控制方法。该测量系统将650nm激光作为光源入射到反射光栅结构，采用CCD接收光栅衍射谱，根据衍射谱处理结果控制高精度微位移旋转平台补偿悬臂梁偏转使衍射谱始终保持在初始平衡位置，然后测出微悬臂梁的偏转角度。该测量系统具有测试精度高，测试范围大的优点。从电学和光学的角度讨论了基于MEMS的微悬臂梁生化传感器读出技术，并应用在葡萄糖浓度检测和毒素甄别的实验中，实现了微克到纳克级别的检测。理论分析和实验证明提出的读出方法灵敏度和分辨率高，抗干扰能力强，在生化检测方面有非常广阔的应用前景。