倾角传感器作为一种将角度信号转化为电信号的传感器,在军工、航天航海、机械工程和土木建筑等领域有着广泛的应用。目前,国内外传感器种类较多、性能各异。如电容式灵敏度高,但温漂大、响应时间长；加速度式测量范围大,但具有累积误差、耐振动性能差；而光电式非接触,精度高,但大多局限于小角度精密测量,价格昂贵。因此本文提出一种将光电检测与弹性敏感元件相结合的新型光电式倾角传感器,并基于电磁反馈系统来消除振动或者其他噪声误差,提高其精度和动态特性。本文以红外光电二极管作为敏感元件,弹性体作为弹簧元件,并基于电磁反馈系统,设计研究了一种-900～+900大量程角度测量的倾角传感器。(1)对整体样机进行了结构设计,重点对弹性体进行理论计算与有限元分析；对电磁反馈部分进行设计与选型,并对线圈与永磁体之间磁通进行电磁仿真；对光电二极管对进行电压-位移特性试验与线性区间的标定；(2)光电二极管对产生0～400mV的电压差,设计差分放大电路对微小的电压信号放大在0～5V之间,设计PID调节电路对电磁线圈上的电流进行调节并驱动电磁线圈负反馈,设计共集电极放大电路进行电流放大；通过A/D芯片模数转换后,采用STM32数据采集并通过RS485传输至上位机,通过LabVIEW界面实时显示；(3)搭建实验平台,采用步进电机驱动,光电式编码器采集脉冲来校准倾角传感器角度值。经过样机性能测试与标定,结果表明：传感器在不带电磁反馈的开环系统下,在0～45°为线性区间,非线性度为4.566%,在-20～20°非线性度为1.163%,在45～90°为非线性区间；在带电磁反馈的闭环系统下,在0-90°为线性区间,非线性度为7.107%,在0～450为线性区间,非线性度可达1.04%,并且闭环系统动态性能明显优于开环系统。该传感器系统结构简单,具有较好的综合性能,既可以作为独立仪器使用,也可作为倾角测量系统的一部分使用；(4)另外,本文最后对所设计的倾角传感器产生的误差进行分析,并对部分结构做了优化,将弹性梁设计为平行导向结构和梳状结构,以实现重块的平移和减小模态振动；给永磁体添加磁轭来减小磁漏,以增大电磁力。