超高自动化生产对传感器的集成化、小型化以及高精密化的要求越来越高,电容角位移传感器不仅结构简单,而且能实现高分辨率,高精度,高稳定性,易于集成化。因此被广泛应用于各类精密检测系统中,被认为是最具市场前景的传感器。但电容角位移传感器的寄生电容和电场边缘效应严重影响信号的线性度和测量精度,传统的解算电路复杂,电子细分程序冗长,响应速度慢。国内大多数的学者在处理此问题时,总是从模型优化,电子细分方面入手。虽获得一定的精度成效,但是总体加重处理器的工作效率,加大处理器的功耗和解算时间。在高速解算系统中,不易采取。因此本文针对电容角位移传感器所存在的缺陷,设计一种电容式绝对角位移传感器,其对电容传感器的发展具有重要意义。本文鉴于旋转变压器工作原理,建立理论数学模型,实现幅度调制、跟踪闭环的电容式绝对角位移传感器。机械结构提出三层极板分布,发射电极和接收电极分布两定极板上,实现接收信号的稳定性。为减小传感器尺寸,不采用反射极板,动板采用正余弦曲线外形尺寸,使输出信号具有良好的正弦性。通过Maxwell电磁仿真,得到电容式绝对角位移传感器结构最优设计参数;为降低解算电路的复杂程度,提出粗机解算信号和精机解算信号通过开关选通芯片,通过共用一套检波电路,实现粗、精基波和高频信号的频谱分离;信号细分采用正反切细分和四倍频细分相结合,利用游标细分原理对信号进行二次细分,巧妙避开复杂的电子细分电路,实现更高测量精度和分辨率。数字电路采用可编程逻辑器件CPLD和数字信号处理器DSP双处理器,实现高效率的计算速度。