随着各领域的发展,对于低频振动信号的检测要求不断提高,振动速度传感器的性能也不断提高,进一步降低传感器的固有频率成为了提高振动速度传感器低频检测性能的关键。本文针对以上问题,提出基于被动负刚度磁弹簧的振动速度传感器低频扩展的方法,有效地扩展传感器频率带宽,使振动速度传感器的低频响应满足测量需求。首先,本文分析了影响振动速度传感器低频测量性能的关键因素,提出了基于被动负刚度磁弹簧的低频扩展方法,实现了传感器的低频扩展。研究了永磁式负刚度结构的基本原理,提出了双环永磁体负刚度磁弹簧负刚度磁弹簧并联的被动负刚度磁弹簧结构,建立了解析模型,分析了其几何参数对其负刚度强度和非线性特性的影响规律。通过拟合得到刚度的多项式近似表示,研究了被动负刚度磁弹簧刚度非线性特性,提出了线性匹配方法,降低了负刚度结构的非线性。建立被动负刚度磁弹簧的有限元模型,对被动负刚度磁弹簧的可行性和有效性进行了初步验证。然后,通过对被动负刚度磁弹簧机构并联的刚度叠加机制和线性区域产生机理分析,研究了被动负刚度磁弹簧几何参数对线性匹配规律的影响。通过几何参数优化设计保证了被动负刚度磁弹簧的负刚度强度同时降低刚度非线性度,为其在振动速度传感器中的应用提供了基础。建立基于被动负刚度磁弹簧的振动速度传感器的解析模型,并进行静力学和动力学分析,为振动速度传感器低频扩展方法的研究提供了模型基础。最后,搭建被动负刚度磁弹簧和振动速度传感器的测试实验平台,对被动负刚度磁弹簧的磁力与刚度进行验证,进行了振动速度传感器的参数识别和性能测试,并与无被动负刚度磁弹簧结构的系统进行对比,验证低频扩展方法。测试结果表明,将基于被动负刚度磁弹簧的低频扩展方法运用在振动速度传感器的机械结构中,机械结构的固有频率从10.33Hz降低为5.5Hz。在振动速度传感器性能测试中,扩频后的传感器的固有频率降低至5.32Hz,并且扩频后的传感器时域响应要优于扩频前传感器。基于被动负刚度磁弹簧的低频扩展方法能够降低传感器的固有频率和优化非线性特性,实现振动速度传感器的低频带扩展。