当前,电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）技术的成像效果尚不理想。由于现实生活中并非所有待测目标都有均匀的几何特征,因此有必要研究电极非均匀分布的ECT,以扩展该技术在不规则物体识别方面的应用。本文首先建立了三种具有不同电极排列和数量的ECT传感器模型,并分别对四种流型分布进行流型重建,以探究传感器电极排布和数量对重建图像质量的影响。通过对最终成像效果进行比较分析,确认8、12电极传感器对环形流的重建效果最好;8电极均匀分布传感器的成像质量最好;8电极非均匀分布传感器的成像质量最差,且对仅分布在待测区域边缘的流型无法进行图像重建。为了进一步将ECT与机械手联系起来进行仿真,本文又建立了三种不同电极排布的10电极ECT传感器模型以近似模拟机械手的手形,并分别对四种流型分布进行流型重建,以探究电极手形分布传感器的重建图像特性。重建图像和误差分析结果显示,10电极传感器对分层流的图像重建效果最差,对环形流的图像重建效果最好;10电极均匀分布传感器的成像质量最高;10电极非均匀分布传感器对分布较均匀的流型重建效果不理想。为了探究影响成像效果的因素,本文还分析了不同变量与敏感阵求解的关系,并以与敏感场直接相关的高、低介电常数为变量设计重建图像实验,确定了高、低介电常数的差值对图像质量的影响。通过解析高、低介电常数在ECT图像重建各步骤中的数学意义,提出了一种基于优化高、低介电常数以改进敏感场,进而改善成像效果的图像优化设想。设计了重建图像优化前后的对照实验,以验证该优化设想的可行性。通过评估优化前后图像质量可知,高、低介电常数差值越小,成像效果越好;该优化方法可以提升原始重建图像的质量,且初始设置的高、低介电常数差值越大,优化后的图像质量提升越明显。本文使用COMSOL进行传感器建模和计算敏感场,运用MATLAB求解ECT逆问题,采用Landweber算法进行图像重建。引入了四种流型分布作为重建对象,以确保重建图像的稳定性和研究使用不同类型传感器重建流型分布的特点。此外,本文还选择相对误差和相关系数作为图像质量评价指标,通过误差分析确保所得结论的可靠性。