随着科学技术的迅速发展,精密检测技术得到了越来越广泛的应用。特别是位移检测技术,随着现代工业的发展,逐渐朝着高精度、大量程和多维位移直接测量的方向发展,同时要求检测系统能实现实时、在线测量。目前一维线位移测量已经能够达到毫米级以上量程、纳米级分辨率,但还存在量程小、测量多维位移时需要多套系统、系统成本高等诸多缺点。随着二维位移直接检测的需求不断加大,研究低成本、性能良好的高精度、大量程二维位移直接解耦测量系统就具有十分重要的意义。本文基于自行研制的平面电容传感器进行了相关的研究。论文基于电容传感器测量位移的基本原理,设计了实现二维位移直接解耦测量的平面电容传感器结构形式,提出了基于平面电容传感器的大量程、高精度二维位移直接解耦测量方法,并研制了二维位移直接解耦测量系统原型。论文的主要研究内容如下:第一章回顾了超精密位移检测技术的国内外研究现状及其发展趋势,介绍了现代科学技术的发展对超精密位移检测技术提出的新要求,分析了存在的问题,在此基础上提出了课题的研究目的、意义和论文的主要研究内容。第二章阐述了电容传感器检测位移的基本原理,提出了基于平面电容传感器的大量程、高精度二维位移直接解耦测量方法,在此基础上设计了可实现二维位移直接解耦测量的平面电容传感器结构形式,并进行了功能扩展。第三章研究了平面电容传感器的电容量和相应的灵敏度计算方法,并对平面电容传感器的结构形式进行了优化设计。第四章介绍基于平面电容传感器的二维位移直接解耦测量系统硬件研制。重点分析平面电容传感器信号的检出、调理硬件电路。介绍了常用的电容信号检出技术,并结合平面电容传感器的特点,设计了信号调理的各个单元电路,提出并实施了有效的抗干扰措施。第五章介绍二维位移直接解耦测量系统的信号处理算法与软件研制,研究了获取位移量信息所需的各软件功能模块和总体方案,设计并实现了基于LabVIEW和数据采集卡的测试方案,还提出了便于控制系统集成的基于DSP的实时处理方案。第六章通过实验测试了硬件电路输入输出信号的稳定性,并对测量系统的主要性能指标进行了测定,根据实验数据对实验结果进行了分析。第七章对全文的研究内容进行了总结,并对进一步的研究工作进行了展望。