航天飞行器表面的热防护问题对飞行器的安全运行起着至关重要的作用。通常采用粘合胶将隔热材料粘合到飞行器的基板上,以减缓飞行器外壳与大气摩擦所产生的大量热量对飞行器的损伤。如果粘接质量不高,极易造成飞行过程中热防护结构的破坏,导致隔热材料在飞行过程中脱落,造成不可预测的损失。为解决上述问题,本文开展了基于平面阵列电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)技术的多孔隔热材料缺陷检测设计与实现研究。主要从以下几个方面展开研究:首先,通过对复合材料无损检测技术进行研究,分析隔热材料粘结缺陷检测原理,制定一种基于平面阵列ECT技术的方法。通过对ECT的数学模型进行分析,深入研究ECT技术的正反问题,并且针对航天隔热材料的平面结构特性,搭建一套完整的平面阵列电容层析成像检测系统,为后续完成粘结缺陷检测提供了硬件基础。其次,考虑电容数据不稳定、数量级小且易受检测环境干扰的问题,提出了一种基于FCM(fuzzy c-means algorithm,FCM)算法优化的平面阵列电容成像算法。该算法通过不断对电容值的采样与收敛作用,使得电容值的分布更接近于目标的真实位置,既保留了由于缺陷存在所产生的有效电容变化量,也可以降低外部检测环境对测量电容值的误差干扰,使电容值数据更加稳定、准确。最后将优化后的成像算法应用在两种常见缺陷样件中,并通过仿真实验,验证本文所提算法的优越性。最后,通过分析ECT原理及传统图像重建算法重建图像分辨率较低的缺点,提出了一种基于Kalman滤波的平面阵列电容成像算法。为将线性最小方差估计的Kalman滤波应用到图像重建中,首先结合ECT的成像原理,建立起基于Kalman滤波的ECT数学模型,其以不断测量,不断估计来逐渐逼近真实值的方法,为图像重建算法提供一种新途径。并且通过降低对迭代初始值的依赖性,进一步增强图像重建质量及成像精度。