电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是电学层析成像技术中的一种,通过传感器阵列向被测区域注入激励信号构建电学敏感场,同时测量场内介质由于介电常数分布不均所产生的“投影”信号,进而利用图像重建算法重建被测场域介电常数的分布图像。ECT具有非侵入、无辐射、成本低、响应迅速并且实时可视化的优点,在工业过程在线测试与可视化监控领域有着广阔的应用前景。然而,ECT技术仍然存在集成化程度和兼容性不高等问题,为满足多相流测试领域的高速性、灵活性和多模态兼容性等要求,本文设计并实现了一套基于CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect)工业总线标准的数字化ECT系统,在一块6U板卡上实现系统的集成式设计,具有高速、高精度、高稳定性的优点,可与现有工业级测试总线系统灵活兼容。具体研究工作包括:(1)设计并实现了一套基于工业总线标准的电容层析成像系统。为实现传感器阵列电容数据的测量,解调与传输,设计了一套集成正弦信号电压激励源模块、多路复用开关模块、CV转换模块、信号预处理与AD解调模块、CPCI通信模块的单板硬件系统。(2)设计并实现了一种基于FPGA的ECT实时控制方法。为实现硬件系统功能要求,采用VHDL编程语言实现了幅值和相位可调的激励模块、开关驱动模块、AD采集模块、数字解调模块和CPCI通信驱动模块的搭建与各个模块之间的协同工作。(3)通过采用石英砂和塑胶棒作为被测对象,利用Tikhonov正则化方法作为图像重建算法,开展了系统的静态试验,验证所开发ECT系统的良好性能以及将其用到气固两相流测试的可行性。