在微纳计量领域,微小力值的测试技术广泛应用于生物医药、新材料、微电子等多个领域。建立高准确度的微纳计量基标准可以保证微纳技术领域快速可持续发展。本文的研究目标是通过建立高准确度计量标准、采用适当的量值传递途径和方法,实现微纳力值的SI(International System of Units)溯源。微小力值装置可以采用电学方法复现,通过电学量、几何量的精确测量实现微小力值的传递。由于微小力值易受到环境干扰,因此本文重点研究了微小力值测量过程中抗干扰技术,并探索了基于悬臂梁刚度的力值标准传递方案,完成了理论分析和实验验证。本文的主要工作如下:1.系统分析了国内外在微纳力值计量领域的研究现状,搭建了力值测量与溯源标准装置,搭建了dC/dz测量模块、内电极平衡位置监测模块和误差校正、滤波算法。2.讨论了微小力值测量过程中抗干扰技术。分别研究了地面振动、空气扰动、电磁干扰、弹性支撑的热噪声对微纳力值的影响。采用空气阻尼方案减小了地面振动的影响,系统的阻尼比由0.0005增加至0.1,从而增大了系统的稳定裕度及抗振性能,使得位移输出的均方差由原来的1μm降低到0.1μm。电磁屏蔽减小了电磁干扰对电容值的影响。提出采用牛顿差商法来减小弹性支撑热噪声对微小力值测量的影响。3.完成了电容梯度测试,测量结果的均值为0.9269 pF/mm,方差为0.0006pF/mm,相对方差为0.067%;分析了导致电容梯度不确定的来源以及相应的解决方案。将静电力与标准质量比对,通过对实验结果进行分析,得出导致测量分散性的固定误差来源以及与质量大小相关的误差。并对实验结果进行不确定度分析,包括地面振动、空气扰动等A类不确定度和电容梯度、电压源、激光尺等引起的B类不确定度。实验结果表明,测量结果的合成误差小于2%。4.探索了基于微力标准装置的力值标准传递技术。分析原子力显微镜悬臂梁作为微力传感器在力学特性上的优势,采用标定悬臂梁刚度的方法进行力值标准传递。提出一种基于振动的快速、可靠的方法,准确地确定悬臂梁刚度。在这种方法中,悬臂梁刚度可以通过测量接触已知柔性铰链平行四边形前后的共振频率的变化来确定。5.提出了多点法测量悬臂梁刚度,并通过不确定度分析,计算出使得总体不确定度最小的测量点位置,通过改装现有的装置完成了相关实验,将悬臂梁刚度的不确定度ukc作为测量点的函数进行讨论,并通过优化多点测量点的位置选取使得ukc最小。结果表明:对于刚度为0.1 N/m的悬臂梁,测量的不确定度小于8%。