海洋重力场的测量对人类探索海洋、开发海洋、利用海洋起着巨大作用。欧美国家的重力测量技术比较成熟,且已研制出多款精度高、性能可靠的重力仪并实现了商品化,然而我国相对重力仪发展比较滞后。针对传统弹簧式重力仪对水平向干扰加速度敏感、体积大和易受交叉耦合效应影响等缺点,本文提出了一种基于空间十字形挠性支撑结构的海洋相对重力敏感器。本文论述了该新式结构的设计思路、工作原理并指出该结构的优点。重点就空间十字型摆组件和力矩器结构进行分析:基于Euler-Bernoulli梁理论建立静力平衡稳定态结构模型,分析摆片组件特性;基于动力学方程建立振动系统动态模型,求出转动轴位置、转动惯量、固有频率和摆性等参数;基于磁场分析设计力矩器;利用有限元方法对上述理论分析分别进行仿真验证。基于该重力敏感器的结构和动力学方程,设计相应的伺服回路。针对全模拟伺服回路的缺点,选择数模混合回路的设计思路并根据回路特性及功能要求划分模块。伺服回路主要在FPGA上实现。模拟单元由C/V转换电路、调制电路和放大电路组成。数字单元由复位电路、CORDIC算法载波信号产生电路、CORDIC算法同步解调电路、FIR低通滤波电路、PID校正电路及串行通信电路组成。数字单元使用硬件描述语言完成,并使用ModelSim开发环境进行功能仿真、时序验证。对此重力敏感器的机械结构和伺服回路分别进行仿真和实验,结果表明:该重力敏感器理论分辨率可达到3.7μGal,满足重力加速度的测量要求。