ERT(Electrical Resistance Tomography)技术是通过获得物场信息,得到电导率分布从而进行图像重建。目前,ERT系统研究主要针对二维空间,而对物场中离散相的几何形状、相对位置、空间分布等三维信息提取不足。因此,研究能够实现三维测量的ERT系统,对提高ERT系统的应用范围具有重要意义。本课题旨在设计一种可以实现三维测量的ERT系统,并对三维ERT系统特点进行实验和分析。本文以液相为连续相的两相流过程层析成像为背景,以三维ERT测量系统为研究对象,针对三维ERT系统信号动态范围大、采样精度要求高的问题,设计了可以实现三维信息采集的系统测试平台,并对三维ERT系统数据采样和成像进行了研究。本文的主要工作有:(1)对比分析三维ERT系统与二维ERT系统的测量需求,为满足三维ERT系统测量对测量信号信噪比和灵敏度的要求,结合其数据采集速度要求高等特点,对激励信号的频率和相位、仪用放大、滤波、AD采样等模块进行设计。(2)完成了系统硬件平台,为了提高硬件平台的实用性,结合三维ERT测量系统要求每个电极都可作为接地、激励、检测,同时检测包含正负两端的情况,设计一种由2组4片16选1COMS开关组成的切换模块。该模块使每一电极都可配置为四种状态中的任一种,满足了 ERT系统的相邻、单点、对角等检测方式要求,也可用于双层16电极系统。同时,通过理论分析和实验对其影响参数进行了分析。(3)针对三维ERT系统数据量大、对采集速度要求高的特点,本文综合考虑了滤波效果和滤波延时,选择了 Bessel滤波器作为主要滤波模块,并通过仿真和实验,对滤波器参数进行了分析。(4)考虑到三维ERT系统需测量相邻层和相间层数据,有效数据幅值相差2-3个数量级,且相位变化较为复杂的特点。本文设计了数字式DDS激励源模块和数字放大电路,可以实现激励、检测信号相位和放大倍数的随动变化。(5)完成了三维ERT上位机软件部分设计,包括基于LabVIEW的数据处理与显示平台,和基于MATLAB的成像算法设计。本文采用了 VISA驱动代替原有USB2.0驱动进行连接,并采用基于动态阈值的STM算法作为成像算法,该方法适和实时成像的要求。(6)搭建完成三维ERT系统实验平台硬件系统的设计,完成硬件系统的制作与调试,对软件系统进行编程与测试,同时对硬件电路的激励源频率、滤波器参数等进行分析。经过实验验证,该电路可对二维信息进行准确采集,其数据趋势与仿真一致,同时可对三维信息进行有效采集。对本文设计的三维ERT系统实验平台进行测试结果表明,该系统可有效采集传感器二维、三维信息,可对截面占空比10%的介质进行图像重建。