气固两相流参数检测和控制在工业生产中具有重要意义。由于两相流流动的复杂性及随机性大,在线准确检测困难。因此,在两相流测量领域,对于传感器的优化设计及相关测量、信号处理方法等方面提出了更高的要求。本课题以气固两相流参数检测为背景,以螺旋极板电容式相浓度电容传感器和基于空间滤波测速的电容传感器为研究对象,以有限元分析软件ANSYS为研究平台,以模拟仿真和实验验证为研究方法,对传感器进行了优化和讨论,同时还在测速算法方面采用了空间滤波速度算法和适合柱塞流使用的速度算法。本文主要完成如下工作：(1)对螺旋极板相浓度电容式传感器和基于空间滤波测速的电容传感器根据不同的优化指标,对其进行了参数的优化设计,得到了传感器的最优结构参数,提高了传感器的性能指标,同时针对柱塞流测速的电容传感器进行灵敏度和均匀性的分析；(2)模拟了极板旋转角度和相分布对螺旋极板电容传感器的影响,研究了相浓度和螺旋极板传感器的输出关系,并在实验条件下给出验证；(3)从电场角度比较了基于空间滤波测速的电容传感器的各种结构,模拟了不同结构传感器的输出信号,实现了空间滤波测速算法,实验验证了此算法和传感器的可行性,并分析了其测速误差；(4)针对柱塞流测速的电容传感器进行流动模拟,理论上证实了仿真的正确性和其速度计算算法及其传感器的可行性。