Galfenol合金是本世纪初发现的一种具有良好机械性能的新型材料,是继压电材料、GMM之后的有一种具有压磁效应的智能材料。Galfenol合金具有非常优越的特性:可焊接、可加工螺纹等;具有较大的磁致伸缩值;脆性小,抗拉强度高;较低的驱动磁场,较低磁滞现象、成本低等。力传感技术是与人类日常生活和生产紧密联系的一项重要科学技术,随着现代高级、精密和尖端科技不断地发展,需要更加精确的检测方法和检测手段。现有的电阻式力传感器、压电式传感器以及超磁致伸缩力传感器均存在不足,应变式力传感器结构简单但线性工作区间小,动态响应较差;压电式力传感器无法对静态和准静态的应力进行测量;基于GMM的力传感器,由于GMM很脆,承受能力有限。基于Galfenol合金具有优良的磁致伸缩特性和机械加工性能,可有效克服传统材料的缺陷的优势,设计了一种基于Galfenol合金的测力传感器,可以对方向交变、大小时变的负载进行连续测量。以此为基础,利用有限元软件仿真分析对力传感器的结构进行优化设计。搭建了实验测试平台,完成力传感器的样件研制和实验,为后续的工作提供一定的理论基础和实验数据。其主要内容和创新点如下:针对Galfenol合金的发展历程、材料特性及其磁致伸缩内部机理进行了详细的阐述;重点介绍了国内外对Galfenol合金的应用情况,同时详细分析了目前各种材料力传感器的优点和存在的不足,指出了开展交变载荷Galfenol合金力传感器的结构设计与实验研究的必要性。针对GMM和Galfenol合金不同的磁特性,提出了一种新的磁特性测试系统,并通过有限元仿真分析对现有磁回路结构进行优化,在此基础上,通过实验研究结果得到Galfenol合金更适合于传感器的应用与设计;GMM更适合大行程、大功率的驱动器件的应用。在分析总结现有不同新型力传感器工作原理的基础上,研究提出了一种可以对连续时变负载进行测量的Galfenol合金为敏感元件的力传感器,通过理论计算和有限元仿真分析得到了合理的结构参数,使得Galfenol合金力传感器能够更好地实现测力效果。首次通过连续同步采集实验数据的试验测试方法,搭建了一种可以对信号进行连续测量和控制的试验测试平台,并通过实验深入研究了Galfenol合金力传感器的磁化特性和工作特性,为该类型传感器的设计积累了大量有价值的实验数据,填补了该领域国内的实验空白。