本文重点研究了变间隙式传感器的结构设计和制备工艺、信号测试系统及处理电路的设计以及厚膜电容传感器在位移检测过程中的非线性问题。 结合PZT驱动的微纳操作平台总体要求，针对检测压电陶瓷管(PZT)的位移，我们设计了变间隙式电容传感器结构，采用厚膜传感技术及丝网印刷、烧缩工艺技术研制新型厚膜电容式微位移传感器。传感器设计中选用低热胀系数的96％Al<,2>O<,3>陶瓷作为传感器的基板和弹性膜片，同时选用低温度系数及同基板和膜片热胀系数相近的电极浆料作为电容的电极，保证电极同膜片和基板之间有较强的附着力及在不同的温度环境下，各材料有稳定的结构尺寸。在结构上，设计环形补偿电极结构，补偿电极同测量电极具有相同的极板面积，同时感受温度的变化，在后续信号处理中将测量电极和补偿电极作为差分信号输入，以消除温度共模信号干扰。 论文设计了以电容数字转换芯片AD7745和高性能微控制器芯片C8051F040为核心的测试系统，完成微纳米位移信号的检测。AD7745直接将微弱的电容信号转换成数字信号而非电压信号，避免了将有用电容信号同误差电容信号一起转换成电压信号，将非线性电容信号传递到电压信号，使后续电路难以处理。AD7745芯片及一些外围电路集成在传感器陶瓷基板上，以降低环境中的寄生电容和分布电容的干扰。 传感器膜片产生挠性形变给位移检测带来了非线性，论文详细分析了挠性形变产生的原因及给位移检测带来的误差。传感器膜片中心点受到PZT形变力使膜片上各点到基板电极的距离不再相等，论文采用小挠度形变计算公式对电容值进行重新计算，避免了普通平行板电容计算公式带来的计算误差，有效提高了传感器的检测精度。 研究结果表明：传感器芯片小挠度情况下菲线性误差小于1.77％，迟滞性小于0.70％，蠕变特性小于0.05％，温度漂移小于0.09％F.S/℃，在5μm量程内检测精度优于60nm，为传感器进一步深入研究创造了条件。