伺服傾角儀由非接觸位移傳感器、力矩馬達、誤差、反饋電路和懸臂質量塊組成。當整個傳感器發生傾斜時，懸臂質量塊便離開原來的平衡位置，非接觸位移傳感器檢測出該變化后，將位置信號送入誤差和放大電路，一方面傳感器輸出與傾角成一定比例的模擬信號；另一方面，該信號經反饋電路送入力矩馬達的線圈。此時，力矩馬達會產生一個與懸臂質量塊運動方向相反、大小相等的力矩，力圖使懸臂質量塊回到原來的平衡位置。這樣經過一定時間后，懸臂質量塊就停留在一個新的平衡位置。這時，傳感器輸出的信號才是真正有效的信號。該輸出信號一般為直流電壓信號，輸出電壓與用度來表示的角度值成正弦關系。