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容栅式位移传感器是电容传感器在大量程位移测量领域的应用,通过动栅和静栅的栅式结构设计,实现了电容的周期性耦合,扩大了电容式位移传感器的测量范围。相比较其他位移传感器,容栅式位移传感器可以在任意位置清零,既有效克服了机械量具在长期使用后基准零位丢失的弊端,同时又方便步进比较测量结果。另外容栅传感器还具有体积小、质量轻、功耗低等优点,在数显卡尺、数控机床等制造及检测领域都有着广泛的应用。本设计以容栅式位移传感器的嵌入式应用碳化深度测量仪为实现目标,以直线型容栅传感器为研究对象。首先简要介绍了国内外容栅传感器的开发和应用状况。通过等效电路法和Ansoft Maxwell软件从理论上定性、定量分析了传感器的结构模型和工作原理,完成了对传感器关键参数的优化设计,确定了最适宜本系统的容栅传感器结构模型。并利用Matlab软件对激励电压进行频谱分析,设计出一套适合本系统输出的8路彼此相位相差45°的激励信号。还通过模拟电路完成了对容栅传感器输出信号的放大滤波和整形处理。在此基础上,选择以微控制器STM32F103为控制核心和以可编程逻辑器CPLD芯片EPM3032为数字鉴相处理核心的项目方案。并在EDA软件Altium Designer中完成硬件电路的原理图设计以及PCB布局布线设计。在嵌入式应用部分,本文根据碳化深度测量仪的实际需求,给出了一个完整的嵌入式系统软件架构方案包括屏幕显示、按键控制、公英制转换等。实验表明,该容栅式鉴相型测量系统在功能验证上实现成功,通过合理的设置容栅传感器的静栅动栅极板参数,线性输出特性良好。本文还对测量系统的误差来源进行了简要分析和修正。该系统为容栅位移传感器在建筑仪器检测领域的应用,利用微控制器STM32和CPLD软件可重复编程特性,降低了开发成本,也给产品的下一步升级留下了空间。