自然界的沙尘暴、空气中漫天飞舞的灰尘、工厂中排放的烟气、高炉喷煤系统,生活及工业生产中气固两相流现象随处可见,颗粒流动速度作为气固两相流动特性的重要参数,如何实现准确测量对于理解气固两相流动特性,实现过程监测具有重要意义。针对目前静电传感器存在的颗粒空间位置不同会对测速结果产生影响的问题,如环状静电传感器的输出信号中包含了颗粒电荷量的大小、颗粒空间位置、颗粒粒径和颗粒速度四种信息,而要将这四种信息分离出来很有难度。基于此,本文提出一种新型的交叉指型静电传感器结构,以期消除颗粒空间位置和颗粒粒径大小对测速结果的影响。此外,为了进一步增强传感器的抗干扰能力,提高信噪比,将采用双指型电极阵列差分式设计的静电传感器结构。首先,通过有限元软件COMSOL对交叉指型静电传感器进行建模仿真,分析交叉指型静电传感器的空间灵敏特性,得出其静态灵敏度和动态灵敏度的函数表达式。分析指型电极轴向宽度We和指型电极轴向间隔Le对空间灵敏度分布特性的影响并利用相似化原理建立该传感器的无量纲化模型。其次,研究交叉指型静电传感器空间滤波测速方法,仿真得出颗粒空间位置和粒径大小的改变对传感器输出信号的功率谱峰值频率没有影响,推导出交叉指型静电传感器空间滤波法的速度公式,通过实验验证了仿真结论的正确性,并对空间滤波法测速结果进行分析。实验结果表明,在下落高度0.45m到1.25m范围内,单颗粒实验下,空间滤波法测速的相对误差在0.04%～4.34%之间,重复测量的相对标准偏差小于2.6%;多颗粒实验下,空间滤波法测速的相对误差在1.17%～4.88%之间,重复测量的相对标准偏差小于5%。最后,研究交叉指型静电传感器互相关测速方法。在重力输送颗粒流实验装置上分别进行单颗粒和多颗粒的速度测量实验,实验结果表明,在参考速度2.97m/s到4.95m/s范围内,单颗粒实验下,互相关法测速的相对误差在0.15%～1.77%之间,重复测量的相对标准偏差小于2.9%;多颗粒实验下,互相关法测速的相对误差在5.18%～8.65%之间,重复测量的相对标准偏差小于4%。对比分析空间滤波和互相关这两种测速方法可以发现,在单颗粒实验下互相关法测速的准确性更好,重复性稍差;在多颗粒实验下空间滤波法测速的准确性更好,重复性稍差。