气固两相流广泛存在于电力、化工、制药、冶金等工业生产中,实现其流动参数(固相速度、浓度和质量流量等)的在线准确测量,对工业生产过程的安全、经济、高效运行具有重要意义。本文在电容层析成像(ECT)技术和静电检测技术的研究基础上,发挥ECT和静电传感技术的各自特点,将这两种测量方法和技术融合,研究基于静电与ECT技术相结合的复杂气固两相流多参数测量的新方法,实现气固两相流颗粒流动的流型、浓度、速度及质量流量等多参数的同时测量。本文首先对静电传感器进行了研究。利用有限元法建立静电传感器的三维仿真模型,分析了静电传感器的空间灵敏度分布特性。在此基础上,开发了一套基于阵列式静电传感器的气固两相流颗粒局部平均速度测量系统,并通过传送带和重力输送实验对采样频率、采样点数等参数进行了优化,之后在高压密相煤粉气力输送系统上进行了管内煤粉局部速度测量实验,其测量结果的相对标准偏差小于5.49%。其次,对ECT成像机理进行深入研究,通过有限元仿真建立ECT传感器模型,分析了传感器灵敏场分布特性,并对LBP和Landweber两种图像重建算法进行比较。重建结果表明:LBP算法重建图像的相关性高于0.785,而Landweber算法重建图像的相关性优于0.803。在此基础上,设计并开发了一套基于DSP的ECP系统,主要包括:电容检测电路设计,电路开关阵列设计、数据采集与控制系统设计以及上位机界面设计。为了验证ECT系统测量的可行性及准确性,对系统进行静态和动态成像实验研究,实验结果表明:ECT重建出的管道截面相分布与实际相分布有较好的一致性。然后,从理论分析和电路分析两方面深入研究了颗粒静电对ECT检测的影响,并以此为基础,提出消除静电干扰的方法。结果表明:C/V电路的输出信号包含了一个高频电容信号和一个低频静电噪音,高频电容信号与ECT传感器电极对间的电容值有直接对应关系,而低频静电噪音由颗粒荷电产生。叠加在C/V电路输出信号上的静电噪音可能引起信号超限,导致电容检测失效和ECT重建图像失真。基于此,提出了一种改进的交流法电容检测电路,通过选择合适的放大器以及适当的反馈电阻值和反馈电容值来确保C/V电路的输出信号幅值在其允许范围内,并利用二阶巴特奥斯带通滤波器消除叠加在C/V电路输出信号上的静电噪音。搭建了传动带装置进行了实验论证,实验结果表明,改进的ECT系统具有较好的抗静电干扰性能。在静电和ECT测量技术研究的基础上,开发了一套基于阵列式电容-静电传感器的颗粒多参数测量(CES)系统,用于测量气固两相流中固相颗粒局部速度、局部体积浓度、局部质量流量和质量流量。模拟和静态实验验证了CE 系统局部体积浓度测量的可行性和准确性。传动带实验结果表明:在质量流量0.006kg/s～0.103kg/s范围内,系统局部速度测量的相对标准偏差小于9.56%,局部体积浓度的测量误差小于10.43%,质量流量测量的相对误差范围在-19.6%～+14.9%之内。最后,将所开发的ECT系统和CES系统应用于循环湍动流化床(C-TFB)内颗粒的相分布、局部速度、局部浓度、局部流量以及流量测量,并利用测量数据研究分形结构布气装置对C-TFB的影响。ECT颗粒分布实验结果显示,E-Mod下的C-TFB流化过程中颗粒分布呈现环核状,F-Mod下C-TFB流化过程中的颗粒在低床层处的管道截面分布较为均匀,但在较高床层处的颗粒分布也呈中心分布稀而壁面浓现象,反映出分形布气装置能够对C-TFB起到均匀分布作用,但是作用区域有限。CES实验结果显示,随着进气量的增加,E-Mod和F-Mod下的颗粒流动速度及流量均逐渐上升。在相同进气量下,F-Mod下C-TFB的颗粒循环量明显高于E-Mod下的循环量,表明在一定条件下,分形布气装置能够起到提高C-TFB循环效率的作用。