基於產業自動化、設備智慧化的普世需求，造就感測系統的大量使用，其結果已使感測系統產業在知識經濟的領域佔有一席之地。遺憾的是，目前高精密感測器產業在國內可說幾近付諸闕如，國內對感測器的需求，幾乎完全仰賴進口。以現有市面上光學尺而論，全係採光電式設計，系統中需使用雷射光源、光電感測器、信號處理電路與量測顯示器等，架構較為複雜，亦超過十萬元的價格，造成許多產業必須投入龐大資金的困擾。本文將針對一傳統式光學尺之成本效益考量，採用先前研發之次微米級位移感測器、信號檢出電路設計以及感測器性能驗證與模擬結果等各項關鍵技術，開發出一低成本、高精度之次微米級線性電容尺，且此線性電容尺系統無需使用雷射光源、光電感測器等設備，結構較現有之光學尺來得簡單，將大幅降低線性電容尺之製作成本。位移量測的精度指標為0.5μm，與傳統光學尺相同。

Due to the demands of automatic industries and intelligent facilities are universal, it makes sensor systems to form a great quantity of using and captures a unique field in sciences and economies from its results. Unfortunately, it has been almost disappearing in national industries of high precision sensor systems and its demands must depend on import modes. For example, optical linear encoder which contains laser sources, optical detectors, circuits of signal processing and displays of measurements is complex and expensive, it confuses many industries with inventing. This research will introduce the key technologies in past investigations of the displacement sensor with sub-micron precision, the sensing circuit design and the signal processing algorithm to develop a capacitive linear encoder with low cost and high precision in the light of cost-saving on traditional optical linear encoder. The goal is to develop a capacitive linear encoder with the same precision of the optical linear encoder, 0.5μm, but at much lower cost.

摘要 i
圖目錄 iv
表目錄 vi
第一章、 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 1
1.3 文獻回顧 2
1.4 研究內容與方法 5
第二章、邊際電磁場之理論基礎 7
2.1 平行電容感測器原理 7
2.2 邊際電容感測器原理 8
2.3 邊際電容感測器數學模型與設計原則 10
第三章、光學尺原理 14
3.1 光學尺（光學線性編碼器） 14
3.2 光學尺原理簡介 17
3.3 光學尺角度劃分與方向判斷 18
第四章、電容式光學尺模組設計與製作 22
4.1 邊際電容感測器結構設計 22
4.2 增量式金屬光柵結構設計 25
4.3 感測器與增量式金屬光柵之製作 25
4.4 量測電路設計與製作 28
4.5 量測系統之組成 32
4.6 硬體設備規格與功能介紹 33
第五章、實驗結果與討論 35
5.1 實驗方法 35
5.2 實驗結果與分析 37
第六章、 結論 52
6.1 總結 52
6.2 未來展望 53
參考文獻 54

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