力传感器在力测量领域发挥着重要作用,它是力测量领域应用最广泛的传感器。它可以测量质量、转动惯量、力、力矩、加速度等。广泛应用于汽车、船舶、航天等领域。本设计主要针对现有力传感器存在灵敏度差、精度低的问题,根据电磁平衡原理设计出一种新型的电磁力平衡式传感器,该传感器测量原理简单,而且具有测量精度高、体积小和抗干扰能力强的特点,可在低温、潮湿等恶劣环境下使用。本文首先对力传感器的种类和国内外发展现状作了简要说明,并简单介绍了电磁平衡式拉压力传感器的优势。详细阐述了电磁平衡式拉压力传感器的基本原理,并给出传感器整体结构框图和传感器系统设计框图。其次,阐述线圈设计的三个约束条件,并根据约束条件,设计线圈组和骨架;对挠性梁建模,得到挠性梁的参数并选择合适的材料;对加载杆的设计和选材也做了简要说明。根据传感器设计的需要,选择合适的电磁结构,并通过理论计算确定磁路、磁轭的尺寸,进而根据磁路的计算,确定永磁体的尺寸。再次,根据测量方案的设计需求设计信号处理电路和软件系统,并在电路搭建过程中,对部分电路进行了实验,给出了实验结果。软件系统包括A/D转换程序、LCD程序和主程序。主程序中包含分段线性插值函数的运算过程。最后,搭建了传感器的硬件测试平台。利用实验平台对系统的测量电路进行了验证,实验结果表明设计的电路满足实际需要。电路的模拟信号结果表明:传感器的线性度为±0.07%,灵敏度为24.99mV/g,重复性误差为±0.5%。模拟量用软件矫正后的实验结果表明,砝码重量在1.96N之内最大示值相对误差为0.045%。根据软件矫正前后的数据对比可知,软件校正的方法有效。