作为一种无损可视化测量手段，电容层析成像技术因其价格低廉、响应速度快、无侵入、无损害，在工业领域具有重要的应用价值。本文对电容层析成像系统中电容传感器的设计进行了较深入的研究。主要工作和结果如下：1.分析了电容边缘效应在特定电容传感器模型下的数学描述，试验确定了影响边缘电容的传感器性能的设计参数。2.在以上基础上，完善相邻电容传感器的性能综合评价标准体系。针对相邻电容传感器穿透深度、信号强度、测量灵敏度与图像重组分辨率等，进行相应的标定研究。通过有限元法对传感器总体设计参数与传感器测量性能之间的关系进行了定量分析，并验证设计参数对测量性能影响的结论。3.对传感器进行了3D建模、数值分析与仿真，针对屏蔽保护极板对ECT传感器测量结果的影响进行了针对性研究与分析，利用已优化的ECT电容传感器结合成熟的成像算法对实验结果进行图像重组，效果理想。4.针对传统电容层析成像传感器在测量过程中灵活性不足的问题以及未来成像要求，提出了一种新型自适应传感器结构。新型的传感器结构由小极板阵列组成，在测量时根据所要得到的主要测量性能来设置不同的极板阵列组合，实现了在测量中使用不同模式的目的。本文通过详细介绍自适应ECT传感器的结构模型及极板阵列组合后的工作模式，并从对两种工作模式进行仿真的实验结果中得知，新传感器结构在满足测量灵敏度与分辨率的同时又具有良好地灵活性，可代替传统结构成为传感器设计的新研究方向。