电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)技术是基于电容敏感机理的PT技术。ECT系统具有非侵入、响应速度快、成本低等优点,在工业应用中是一种非常有发展潜力的PT技术。近二十年来,ECT技术在很多方面均取得了较大进展,并在过程工业参数检测领域取得了较丰硕的成果,但达到实际应用阶段尚有许多基础研究需要进一步探讨。本课题着重于ECT系统的设计和应用研究,主要研究工作和结果如下:1、 ECT系统仿真软件包的开发作者编制了ECT系统仿真软件包,包括正问题和逆问题。正问题部分能够按给定参数建立模型并实现自动剖分,在剖分模型基础上,进行有限元计算;逆问题部分实现反投影算法和滤波反投影算法。2、 阵列电极的优化设计ECT系统的敏感场是一个‘软场’,其分布是非均匀的且这种非均匀性主要依赖于阵列电极的结构参数。作者分析了阵列电极各结构参数对敏感场分布均匀性的影响并进行了优化,获得了一组优化结构参数。3、 设计并研制成功电容层析成像系统。4、 系统性能实验研究对开发的ECT系统进行了性能测试,包括静态性能测试及动态性能测试。a) 静态性能测试:系统统空间分辨率测试、不同数目物体的成像实验、典型气/液两相静态模拟流型测试。结果显示,该系统可以清楚地重建出流型分布的图像。b) 动态性能测试:实时成像速度,实验测试实时成像速度可达8帧/秒。