电容式传感器因其具有结构简易、辨识度高、适应范围广、温度稳定性高的优良性能，为检测各种参数和物理量提供了新方法，它的机理是将被测参量的动态变化转换为电容容量的动态变化。本文目的是设计一套微小电容检测系统来完成以电容式传感器为基础的控制棒棒位的测量，其测量电容值动态范围为100pF~200pF。在测量环节中，测量环境与装置体积的限制使电容传感器的电容动态变化量较小，而且存在寄生电容及电缆电容等杂散电容的影响难以消除，所以在此背景下实现微小电容信号高精度的检测是一个亟需解决的问题。
　　针对以上问题，本文通过对微小电容检测原理的分析，最终采用交流激励式微小电容检测模式作为本设计系统的基本方法。然后通过对传统检测系统各模块实现方式的分析和优化，完成了微小电容动态测量系统的设计和实现。本文的主要研究工作如下：
　　1.查阅国内外相关文献，了解了电容位移传感技术和微小电容测量技术的发展历程和国内外研究现状，重点分析了微小电容检测原理。学习调频式、运放式、充放电式和交流激励式等四种重要的电容检测方法，并且通过对这几种方法的实现机制、性能和优缺点的分析，最终选择交流激励式电容检测方法作为本设计的测量方法。
　　2.设计并制作了微小电容检测系统。该系统主要包括信号发生模块、电容转换模块、信号检波模块三部分。工作原理：信号发生模块产生的激励信号对待测电容器的一个极板进行激励，而另一个极板会产生相应的感应电流，利用电容转换模块将该电流转换成交流电压，然后对此电压信号进行交流放大，再将信号发生模块所生成的参考信号和放大后的信号输入到信号检波模块中进行相敏检波，最终得到与待测电容相关的直流信号。
　　本文以高精度DDS集成芯片为核心完成信号发生模块的设计，为系统提供稳定的激励信号和参考信号。电容转换模块将产生的激励电流通过反馈电阻、反馈电容和具有极低偏置输入电流的运算放大器构成的检测器转换成交流电压。本文对信号检波模块进行了创新性设计，采用锁相放大器完成信号的相敏检波。
　　3.搭建实验平台，对信号发生模块的幅值和频率稳定性、系统示值稳定性及线性度、输出信号噪声等关键性能指标进行测试。经过测试得出：该系统性能良好，满足微小电容检测系统的设计要求。其中示值稳定性好，一小时内输出电压波动在0.65mV以内；系统非线性误差为1.91%；输出信号噪声RMS值很小；信号发生模块产生的正弦波频率和幅值稳定性都很好，一小时内频率值保持20.00033kHz不变，幅值有效值波动在0.012mV以内。