微力传感器研究、制作、生产蓬勃开展,而微力传感器本身的性能计量却显得相对滞后。因此,构建一种稳定、精密的超微力计量体系成为急待解决的问题。论文探索了一种基于静电场的超微力测量方案,并对测量方案的可行性做了理论分析。目前已经完成了机械、电路以及软件等方面的设计工作,搭建了前期测量系统实验平台。在此平台上,完成了系统的稳定性、重复性、分辨力、漂移性、线性度和最大静摩擦力测量实验。详细内容如下:测量系统采用了自主设计的传感器结构,充分利用了圆柱形电容传感器量程大,线性好,边缘效应小等特点。并且在结构中通过高精度直线轴承保证了运动的同轴度,又利用增加屏蔽结构来消除寄生电容的干扰。检测电路基于新型高精度、集成式电容数字转换器AD7747与8051单片机,在实现了对电容变化信号高精度测量的同时,降低了超微力测量系统的开发成本。系统稳定性测量过程中,分别完成了不同时段和相同时段的两组实验。相同时段系统稳定性实验的测量数据分析显示,四次实验的测量结果相互之间的偏差小于2.6%,而且在同一坐标系下四次实验的拟合直线近似重合;不同时段系统稳定性实验的测量数据分析显示,三次实验测量结果相互之间的偏差小于3.3%。从整体而言,七次稳定性实验的测量结果与设计值的偏差都小于7%,说明测量系统具有很好的稳定性。系统重复性测量过程中,选取了量程范围内的4个点。每个点进行10次重复测量。测量数据显现,测量结果的前三位保持稳定,从第四位出现波动,但是与标准值的最大偏差小于0.005000pF,体现了很好的重复性。通过系统分辨力、漂移和线性度测量实验可知,测量系统具有0.04mm的位移分辨力、2.97484%的线性度,而且量程范围内32分钟测量结果的最大漂移量小于0.01pF。最大摩擦力测试实验显示,目前系统结构中存在的摩擦力为mN量级,势必会对将来的超微力测量精度造成影响,所以为今后结构设计方案的修正提供了方向。通过以上多方面的工作,完成了此方案可行性的实验验证。多组实验的测量结果在数量级都满足了超微力量级要求,所以该测量系统为10-5N及以下的超微力值测量提供了一种有效的解决方案,从而为超微力的计量奠定了基础。