平面电容成像技术作为一种由电容层析成像技术演化来的无损检测技术,以其适应性强、敏感度高、非侵入式、可单一方向检测等特点在非金属材料的无损检测领域应用前景广阔。平面电容成像技术中基于电容值和敏感场的图像重建过程具有“不适定性”,这会导致重建的可视化图像存在表征不清晰和定位不准确等病态性。本文针对平面电容成像技术中重建可视化图像的质量问题,开展了基于平面电容传感器的非金属材料缺陷检测方法研究。首先,针对平面电容检测技术中可视化图像的质量问题,在分析平面电容成像技术发展现状、检测机理和成像原理的基础上,研究了基于融合激励的平面3×4阵列电容检测方法。讨论单电极激励、双电极激励和循环交替双电极激励三种激励模式下可视化图像的优缺点,并利用简单加权融合方法对三种激励模式进行融合,以实现提高可视化图像质量的目的,通过实验验证其有效性。其次,为了改善平面电容检测技术可视化图像质量差和边缘模糊的问题,结合对平面单对极板电容传感器的敏感场分析,研究了基于平面单对极板电容传感器的扫查检测方法。设计扫查检测的扫查与成像方案,建立扫查敏感场的模型并分析其均匀性。仿真和测量实验表明平面单对极板电容传感器扫查检测成像的可行性,且其可视化图像具有均方根误差更小、缺陷边缘信息更精确的优点。最后,为了定量获取缺陷的位置信息,针对平面单对极板电容传感器的扫查检测技术进行了非金属材料的缺陷空间定位研究。在讨论缺陷空间坐标与介电常数分布矩阵和变化电容值之间关系后,从缺陷平面坐标和深度坐标两个角度对缺陷进行了空间定位分析。并通过实验证明以该方法实现缺陷空间定位的可行性。