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作为测试与控制系统的首要环节,六维力传感器能够同时获取被测物体在三维空间下所受的三个力分量以及三个力矩分量,在航空航天、智能机器人以及军工等重要领域有着广泛的应用且作用日益突出。但随着力的测量要求的提高以及测量条件愈加苛刻,在一些对传感器安装空间要求比较严格或者对动态测量要求较高的领域,比如高超声速气动力各分量的测量以及微型机器人关节力的实时测量等,受限于六维力传感器的性能或者结构尺寸等因素,目前的六维力测量技术还无法获得良好的测量结果,研制一种小尺寸集成式压电六维力传感器具有十分重大的科学意义和应用价值。本文从压电效应以及各向异性弹性力学等基本理论出发,对石英晶片在六维力作用下晶面感生电荷密度分布规律进行了研究,并基于此规律研制了一种小尺寸集成式压电六维力传感器,最后通过标定实验获得了该传感器的相关性能指标,具体工作如下：首先,基于各向异性材料力学,分析了六维力作用下石英晶片内部弯矩和扭矩的耦合作用,探究了六维力作用下石英晶片内部应力分布情况并求得了六个应力分量,结果表明晶面法向应力与法向力以及弯矩线性相关,剪切应力与扭矩以及剪切力线性相关。在压电效应基础上,建立了六维力作用下的单石英晶片面域电荷密度与六维力系之间的映射关系和压电方程式,采用分割面域的分析方法求得了每个面域内的电荷量与六维力力系之间的线性方程组,并推导了六维力的解耦公式；运用Ansys软件对六维力作用下石英晶片的压电效应进行了仿真分析,获得了晶片表面电势分布云图以及晶片内电场矢量云图,此外还仿真分析了石英晶片在复合加载作用下的效果与各单独加载作用下所得效果之间的关系。基于理论分析并利用分区域电荷采集的方法,设计了一种只使用了三组单元晶组的六维力石英晶组,并以其为核心元件研制了一种集成式压电六维力传感器,相比于多点支撑式压电六维力传感器,该传感器结构尺寸得到了大幅的缩减；通过对集成式六维力传感器进行静态标定,获取了传感器在各维力下标定曲线以及非线性误差、重复性误差和横向干扰等静态指标,并对干扰误差进行了补偿分析。理论分析和实验结果都表明了单石英晶片／晶组实现多维力测量以及研制一种集成式压电六维力传感器的可行性,极大地激发了新型六维压电式传感器的设计理论创新思路,丰富了压电测试理论,有效减小了六维压电测试系统的尺寸规模,满足了狭小空间内多维动态力的测量,促进了压电石英六维力测量技术在航空航天、军工等领域的应用。