电容微位移传感器是国内外重力仪和激光干涉天文台(LISA)探路者(LPF)卫星中的关键子系统之一。由于具有结构简单和潜在分辨率高的特点,差动变压器电桥电容传感器被广泛应用于重力场变化实时监测和引力波探测。基于弱信号提取方式的不同,论文设计两种类型的电容式微位移传感器——定片提取信号型和动片提取信号型,进行理论和实验对比分析。理论结果:传感偏置模型表明影响前置电路不对称性的主要因素有以下几个方面:变压器初级绕组不对称、变压器初级绕组和次级绕组间耦合不对称、变压器电桥谐振电容的不对称和驱动滤波器电容不对称;传递函数模型表明两种信号提取型电路的变压器电桥和互阻抗放大器(TIA)传递函数都与中央动片位移成线性关系,并且定片提取信号型比动片提取信号型电路的传递函数复杂;TIA噪声模型表明噪声源主要是电桥的热噪声、反馈阻抗的热噪声和运放的电压和电流噪声,最后计算了电路的噪声增益。实验结果:通过采集传感输出信号的数据,拟合标定两种类型电路的灵敏度系数与理论计算结果一致,验证了理论设计的正确性。通过实验数据处理与理论噪声公式对比,结果表明影响噪声水平的主要因素有以下几个方面:激励信号的频率、激励信号的幅度、实验环境温度、谐振电容的取值以及测试标称电容的取值。最后,对两种类型电路的理论和实验结果进行分析论证,给出两种电路的优缺点和实际应用中的建议。