电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）是电学检测技术（CT）研究的热点之一,自20世纪80年代以来,因其具有非侵入性、响应速度快、无辐射等优点,被广泛用应于测量横截面中介电常数分布情况。ECT系统通过特定的阵列电容传感器测量多相流管道内部的电容数据,数据处理系统将电容数据转化为电压信号,再传输至计算机成像单元,运用图像重建算法实现管道内被测区域的可视化成像。ECT系统的传感器和数据采集与处理单元是系统硬件设计中最关键的环节,直接决定了所测管道内部电容值的精确度,制约着ECT逆问题过程中图像重建的准确性。本课题从低噪声的传感器和基于阻抗匹配的ECT系统前端两个角度着手,结合实际应用,提出了一种高频激励的ECT系统前端的设计方案。在此基础上,完成硬件平台的设计,进行相关对比实验。论文的主要工作如下:（1）为降低待测电容的动态范围、提高通道信噪比,设计了差分式传感器和差分式C/V电路。差分式传感器降低了内部寄生器件的影响,差分式C/V电路对外界干扰信号有良好的抑制作用,完全对称的布局设计使ECT系统前端在高频激励下能表现出更好的信号特性。（2）为了提高ECT系统传感器对不同外径的管道的适应能力,设计了极间距可控的差分式传感器,使单一传感器可完成多种应用环境下的检测,提高了便携性。（3）提出了基于阻抗匹配的高频激励ECT系统前端电路。ECT系统在应用中多处于复杂的工业环境,因此传感器和前端电路通过一定长度的同轴电缆连接。对于高频激励,会出现驻波、反射和阻抗突变等传输线效应,导致测量系统中出现不确定的噪声信号,造成明显的测量误差。（4）在以上总体方案的基础上,完成了ECT系统差分式传感器、高频激励信号源、差分式C/V电路、开关选通模块等硬件设计。通过网络分析仪,测量了高频激励ECT系统的前端电路的阻抗变换和相位偏移特性,完成了基于阻抗匹配的ECT系统前端设计。