电容层析成像是一种典型的电学层析成像技术,通过电容敏感机理对管道内介质分布进行可视化分析,在此过程中获取高精度电容数据对图像重建至关重要。另外,在图像重建过程中,由于敏感场的非线性分布使管道中心区域重构图像分辨率变差,灵敏度矩阵的严重病态性也让高质量图像重建变得困难。本文利用电容数字转换器(CDC)设计电容测量电路,实现高精度、准确、稳定的电容测量,将测量值与仿真电容值对比,验证测量结果的可靠性。为了改善敏感场的病态性,设计了基于驱动电极的敏感场优化方法,针对敏感场分布不均匀导致中心处成像效果差的问题,提出增加驱动电极的改进方案;研究驱动电极及其激励电压对管道电场分布的影响,在此基础上研究驱动电极对敏感场分布的影响,计算并详细分析敏感场变化;与传统12电极传感器进行比较,对比分析被测区域电势的变化、敏感场中心灵敏度及整体均匀性以及在驱动电极激励电压不同情况下对不同流型的成像效果。实验结果表明,驱动电极对敏感场有优化作用,驱动电极的激励电压存在最优值,对改善敏感场分布,提高中心区域空间分辨率具有显著作用。