电容层析成像(ECT)技术是基于电容敏感机理的过程成像技术,具有非辐射、非侵入、响应速度快、结构简单、成本低、适用范围广、安全性能好等优点,成为目前过程层析成像技术发展的主流和研究热点。但离实际应用尚有很大距离,在系统设计以及应用上还存在不少问题和难点。因此有待进一步研究和发展,以便将该技术尽快应用于工业领域。本文针对系统硬件设计的关键技术进行了深入分析,研制了12电极电容层析成像系统部分实验装置。主要完成的工作如下:结合研究问题的背景,指出多相流检测技术对于科研及工业生产的重要意义,分析多相流特点及参数,对多相流检测技术的研究现状及发展趋势进行了分析和总结;阐述过程层析成像系统的基本原理,指出过程层析成像的特点及面临的问题;分析了电容层析成像系统的组成,研究其工作原理,建立传感器敏感场的数学模型,阐述了电容层析成像技术研究现状;根据电容传感器结构参数的影响和设计原则,设计加工出了12电极电容传感器;并设计了一套传感器极板阵列开关控制电路,使所有极板共用一个激励源和一路C/V转换电路,该控制电路可应用于多种传感器接口;分析了几种常见的电容检测电路,研制了一种抗杂散电容干扰、分辨率高、漂移低的交流型C/V转换电路,实验证明该电路具有较好的性能,并成功应用于本系统中;对检测电路参数的确定进行了探讨,提出了基于前项补偿的检测电路设计方案,并完成了相敏解调及低通滤波电路的设计;分析了CMOS模拟开关耦合电容对ECT系统动态成像稳定性的影响,采用了软件实时补偿方法消除了这一影响。