导航系统的发展及移动终端的普及对导航设备的精度提出了更高的要求。在全球定位系统瘫痪的极端情况下,辅助导航技术将发挥至关重要的作用。高精度磁场传感器作为辅助导航系统的一部分,其性能的提升将促进导航技术的快速发展;此外,高精度磁场传感器在军事、医疗、工业中亦具有广泛的应用。因此,研究高精度磁场传感器具有深远的科学意义和重要的应用价值。本文针对传统磁场传感器存在加工工艺复杂、制作成本高、成品率低、可靠性差,难于与现行的CMOS电路集成等问题,在分析各种磁场传感器的性能特点,研究腔光机械结构的优势基础上,设计研制出了一种基于腔光机械结构的洛伦兹力磁场传感器,并测试了该传感器的性能。本论文的主要研究工作及贡献如下:1.利用腔光机械结构的高效光-机械能量耦合特点,提出了基于腔光机械结构的洛伦兹力磁场传感器设计方案;采用COMSOL仿真软件优化该传感器结构参数,设计出一种高灵敏度洛伦兹力磁场传感器差分/非差分结构,并设计出对应的信号调理电路。针对所设计的磁场传感器结构,仿真与分析了结构的稳定性、谐振特性、灵敏度、功耗,理论分析了分辨率和噪声特性。通过仿真分析得出所设计的磁场传感器在输入激光强度为200 μW,洛伦兹线圈中的电流强度为1 mA时,其磁场探测灵敏度为1 μT/Hz,差分结构的探测灵敏度达到0.5 μT/Hz。2.在仿真设计的基础上,本文加工制备了该磁场传感器芯片,并搭建起性能测试平台,测试与分析了磁场传感器芯片的稳定性、谐振特性、耦合效率、灵敏度、分辨率、噪声特性以及功耗特性,通过测试得出非差分结构磁场传感器在输入激光强度大小为200 μW,洛伦兹线圈中的电流强度大小为1 mA时,其灵敏度为 1.91 μT/Hz,探测分辨率为 1.88 μT/Hz1/2。3.通过分析磁场传感器灵敏度和分辨率的理论公式,提出了一种改进型的基于腔光机械结构的洛伦兹力磁场传感器,在同样的输入激光强度和输入电流大小情况下,非差分结构的仿真灵敏度达10 nT/Hz,相比于改进前的结构,其探测灵敏度提高100倍。本论文研究和设计的磁场传感器可推动腔光机械结构在高精度探测、导航及定位等技术领域的进一步广泛应用,其科学意义显著。