电容层析成像技术可以简单的称为ECT技术,它是一种通常用于多相流检测的成像技术。因为具有非接触式实时成像的优点导致它发展得非常的迅速。因为是新兴技术的原因也导致了ECT技术面临着不少的技术方面的问题,这些问题中最主要的两点就是成像质量的问题和ECT传感器的抗噪声性能的问题。为解决这两个问题,主要的思路有两个方向,一个改进或者提出新的图像重建的算法,另一个是优化或者设计新的传感器的结构。本文的主要工作就是围绕ECT技术的问题和解决方法展开。本文详细的介绍了ECT技术的背景、ECT技术的原理和ECT系统,并且通过方程来重点的介绍了几种相对经典的ECT图像重建算法。文中通过改变传感器结构和采用不同算法对二维传感器进行了仿真。通过仿真得到了二维传感器的极板间距越短,成像质量越差,传感器极板的数目增多,成像质量提高,但极板间距的影响比极板数目更明显;LBP算法重建速度快,对简单流场成像质量好,对复杂流场不能成像,ART算法整体成像质量不好,Tikhonov算法优势是对细节分辨能力好,Landweber算法整体成像质量最好但速度较慢。通过对二维ECT传感器的仿真验证了ECT传感器的结构和算法对图像重建的影响。在验证了二维ECT传感器的基础上,重点选取了传感器的结构这一切入点,设计了一种回字形结构的新型ECT传感器,并设计了多个传感器作为对照组进行了仿真,得到了这种传感器具有对各种流场的成像质量都很稳定的特点,采用方差分析法和图像评估法相结合的方法,证明了这种传感器具有优秀的抗噪声性能。其中回字形结构和评价该结构所用的方差分析法是文章的创新点。对于传感器的结构,除了传感器的形状,文中还对金属屏蔽层对成像质量的影响进行了研究。通过仿真得到加上金属屏蔽层后,重建图像在靠近电极位置处有规则的畸变点,其中矩形电极加口字型金属屏蔽层后,管道中心处的重建图像更加稳定,即金属屏蔽层牺牲了靠近电极处的部分信息,实现了对管道中心成像质量的提高。在仿真的基础上,设计了实验,通过实验证明了在加金属屏蔽层后成像质量有显著提高,也验证了对电极附近的规则畸变的存在。结合实验和仿真,可以证明金属屏蔽层在ECT传感器的实际应用中对提高成像质量有显著效果。