电容层析成像技术(ECT)是一项基于电容敏感原理的过程层析成像技术。它具有响应速度快、与被测物流非接触、安装方便及成本低等特点，能提供封闭容器及管道内部物流情况的二维或三维可视化信息。近年来在工业过程参数的可视化检测应用中已经成为一种非常有发展潜力的技术。然而电容层析成像技术发展到今天还不是很完善，在系统整体设计和应用方面尚存在很多问题和难点。首先，系统检测的微电容量和因物流相含率变化所引起的电容变化量很小，而系统连接的同轴屏蔽电缆和切换电子开关所引起的杂散电容却很大，微电容测量易受杂散电容的影响；其次，多电极电容传感器测量区内的电场易受介质分布的影响，测量区内的灵敏度极其不均衡，其影响图像重建质量；再次，ECT系统广泛采用模拟器件进行测量，由于受模拟器件自身条件的限制，制约了成像技术的进一步提高。本文对ECT系统进行了深入研究，设计了一种新型的ECT探测器系统。1．针对电容传感器测量区内的灵敏场受静电场“软场”的影响，存在灵敏度分布极不均匀的问题，在详细分析了ECT系统电容测量原理的基础上，提出了一种三电极激励双电极检测的方法。该方法使得相邻电极间有一个相对均匀的电场，同时增加了独立测量数，改善了求解的不适定性，提高了测量区的灵敏度均衡性。2．由于所测量的电容值较小、动态范围较大和易受杂散电容影响，ECT系统采用基于交流激励原理的C/V转换方法。本系统采用多电极激励，因此使所有极板公用一个交流激励信号和一路C/V转换电路，此方法便于测量。3．设计了一种新型的ECT探测器系统，其数据采集系统以现场可编程门阵列(FPGA)为核心，利用A/D转换器对C/V转换电路输出的电压直接采样。用FPGA做系统的核心控制单元，FPGA控制交流激励信号的产生，调整各电极状态、进行通道之间的切换，在FPGA内部对A/D转换后的数据进行解调与滤波，最后通过USB传送给PC机。新型的ECT探测器系统降低了系统的稳定时间，提高了采集的速度与精度。