输尿管软镜激光碎石术是近年来治疗泌尿系统结石的一种有效方法。当前市场上的软镜缺乏末端力感知,手术过程中会面临软镜突进引发的穿孔等风险。因此,设计一款应用于输尿管软镜的力传感器,实现软镜末端作用力信号测量,对保障软镜手术的安全具有重要意义。由于软镜末端空间上的限制,设计一款符合尺寸要求、精度要求的微型力传感器具有很大的挑战性。同时,利用突变的力信号分析软镜操作过程中的接触信息是保障手术安全的关键。本文完成的主要的工作内容如下:首先,进行了传感结构的设计及仿真分析。设计了一类新的镂空调制结构,实现压力增敏作用,采用两个串接的光纤光栅,实现力传感器的温度补偿,同时它在结构上易于与输尿管软镜集成。利用有限元仿真法对传感结构进行受力分析,所设计的传感器在精度和受力范围方面达到设定的要求。其次,进行了力传感器的封装及标定。根据仿真分析结果确定了粘胶的位置,指导完成传感器的封装。为了克服传统平台标定数据数量有限的问题,搭建了一个新的力标定平台。利用获得的标定数据,建立轴向力的解调模型,并通过实验对传感器性能进行分析。所设计的传感器分辨率能达到0.01N,精度为0.27N,迟滞性与重复性良好。接着,提出了一个传感器的温度补偿方案。由于尺寸的限制,少有微型传感器会采用硬件的方式实现温度补偿,一般需要对传感器进行温度标定实验以消除交叉敏感。这里,结合模型与硬件补偿,提出了一个新的温度补偿方案,它不需要进行温度标定实验,因而避免了实验的复杂过程。仅需力标定即可得到温度补偿后的力解调模型。根据解调力与实测力的误差,证明该方案能有效地实现温度补偿。最后,提出了一个传感器力信号的分析方法。手术过程中输尿管软镜历经人体泌尿系统的各种组织器官,末端获得的力信号是包含各种突变的、不随时间变化的非稳定信号。为此,提出了一种基于希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang Transform,简称HHT)的信号分析方法,先对原始信号进行经验模态分解,再对其本征模态分量求瞬时幅值,通过幅值极大值点产生的位置判断力信号产生突变的时刻。