压力传感器是一种重要的压力信号感测和能量转换装置。近两百年来，历经了机械式量测、非电量电测、微机械系统（MEMS）、光学压力传感器等多次技术进步和性能提升的发展历程，当前向体积和结构微型化、功能智能化、制造工艺和材料多样化方向迅速发展。相对于微观结构的MEMS压力传感器，基于激光位移测量（LDM）的光学压力传感器采用宏观结构的压力腔、压力应变膜和激光探针，具有极小的差异性和精确的数学模型，结合了激光位移测量系统的高精度和高可靠性，对专用工艺装备的依赖性较弱，易于搭建压力传感器的模型验证实验平台等特点。本文对LDM光学压力传感器的位移模型、压力模型、光学压力传感器设计、压力信号分析、压力信号处理、标定方法等部分进行研究，主要研究成果如下：（1）提出LDM压力传感器的压力调和模型和最优调和参数变步长搜索算法。分析周边固支、均布载荷条件下压力应变圆膜的应变元，利用调和方程及其边界条件建立圆膜的位移函数和应力函数，选择调和参数为λ的幂函数exp[λ(1-r/a)]，对圆膜的挠度进行非线性调制，采用Bubnov Galerkin变分方法，推导压力应变圆膜的最大挠度和挠度函数，建立LDM压力传感器的调和模型，分析调和参数λ对调和模型的影响。利用调和参数对调和模型的调制特性，以S.Timoshenko的挠度函数作为参考模型，将参考模型与调和模型在归一化条件下达到等挠度条件时，等挠度区间内的挠度模型误差获得最小二乘解，得到相对半径所对应的调和参数范围和调和裕量。提出最优调和参数变步长搜索算法，对归一化挠度误差在圆膜的相对半径范围内进行积分，以积分结果判断积分阈值终止条件，设计S形搜索加速模式修改步长因子，并更新搜索步长。当满足积分阈值终止条件时，停止搜索，获得最优调和参数。（2）提出LDM光学压力传感器的反射型激光三角法测量模型，制定总体方案并分步进行结构设计，搭建实验平台。反射型激光三角法测量模型将压力应变圆膜的最大挠度位移量放大4.7669倍，利用7mW、650nm的半导体激光管，像元间距为8um、3648个有效像元数的线阵CCD图像传感器，优化布置激光管、聚焦透镜、反射镜和CCD传感器，设计并调试激光管驱动电路、CCD时序电路、模拟前端电路。分别以厚度为50um和10um、弹性模量为130GPa和205GPa的材料进行组合，设计四种压力应变圆膜及其压力腔，使激光探针的最大挠度测量范围达到0~6.12mm。分析CCD传感器的像元成像偏移，提出查找表式像元成像偏移补偿方法；（3）研究压力信号的特性，推导LDM光学压力传感器的压力-像元解析模型，并采用最大三阶相关峭度反卷积算法对亚像元峰值位置进行盲提取。分析表面粗糙度对光强度信号的影响，测试光强度信号的偏度和峭度，以四组光强度信号的观测序列为Weibull概率分布的样本数据，采用极大似然估计法，对样本数据进行参数估计和Weibull概率分布测试，分析光强度信号的高斯分布、亚高斯分布和超高斯分布特性对亚像元峰值位置的影响。结合压力-挠度调和方程和挠度-位移方程，推导推导出压力-像元解析模型，分析LDM光学压力传感器的结构参数、调和参数、材料参数等对输入输出特性的影响。以三阶相关峭度最大为判定准则，推导反卷积逆滤波器的迭代解及其收敛性和稳定条件，仿真验证算法的收敛性；（4）进行标定实验和压力实验。利用伺服电机、滚珠丝杠副、标定块和激光探针，搭建激光位移标定实验平台，电机拖动激光探针总成，向激光探针输入6mm范围内、0.25mm等间距微进给量的标定位移，获得激光探针的标定曲线和满量程±0.5218%的精度；之后，利用四种压力应变圆膜、压力腔和激光探针构成压力传感器标定平台，输入0~100KPa范围内压力间距为10KPa、100KPa~600KPa范围内压力间距为100KPa的压力载荷，进行压力标定实验，获得压力标定曲线和满量程±2.7055%的精度；最后，对LDM光学压力传感器进行压力实验，四种压力应变圆膜对应的压力分辨率分别达到109.723Pa/pixel、21.9466Pa/pixel、173.0247Pa/pixel和34.6049Pa/pixel。