超精密电容位移监测传感器由于具有结构简单可靠、位移分辨力高、动态响应快、可实现非接触式测量等优点,近年来在超精密测量、纳米技术、精密工程等领域获得了广泛应用。电容位移传感器中,传感信号的高精度转换及大量程范围内传感特性的非线性校正是两个技术难点和研究热点。本文对这两项关键技术进行了深入系统的研究,主要研究内容如下:1.采用超外差变换信号调理方式对前振器调频式信号转换电路发出的调频信号进行频率检测,将频率的变化量精确地转换成电压的变化量,便于信号的采集与数据处理。采用直接数字频率合成(DDS)技术设计了超外差电路中本振信号的发生单元,产生的本振信号具有极高的频率稳定性和幅值稳定性;2.采用大规模现场可编程门阵列(FPGA)为核心器件设计了基于曲线拟合法的传感特性非线性校正电路,以国际通用的标准浮点格式IEEE754统一运算中的浮点数表示形式,以VHDL语言对算法进行了实现。采用流水线技术合理设计运算过程,有效地缩短数据处理的时间,最终实现了传感器特性非线性的实时在线校正;3.根据对测量精度和响应速度的要求设计合适的采样电路和数模转换输出电路,实现精确采集数据和驱动下一个执行元件的功能。课题对传感信号转换与传感特性非线性校正模块进行了相应的软、硬件设计,对印刷电路板进行了组装与调试。实验结果表明:各项精度指标均达到了要求。