针对球型电容位移传感器电容量变化微小,极板结构材质特殊,尺寸极其微小,通过电容传感器测量的变化量易受周围环境中寄生电容的干扰问题,提出了基于高精度的微弱电容检测电路系统的方法。该方法首先通过理论静电场出发,建立球型电容传感器在导体球内外表面的电容模型。然后在该模型基础上,对不同的待测目标进行电容信号的测量,并通过对测量结果的信号进行仿真分析。从仿真结果分析了微弱电容的大小,最后设计的微弱电容检测系统的检测范围可达0~1.5 pF,分辨率优于0.36 fF。从而使得电容传感器实现5 nm的位移分辨率,且通用性与稳定性均较好,实验也验证了该检测电路方案的有效性。
