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多相介质分布广泛存在于工业生产过程,例如原油运输过程中的油/气/水多相流,制药行业中流化床内颗粒干燥过程中的含水气-固分布等。上述多相流动状态的监测对过程安全具有重要影响,如石油/天然气运输管道内水的存在会给多相流的运输带来巨大的风险;流化床颗粒干燥过程中,维持稳定的流动状态是保证过程高效安全的首要条件,当高含水率颗粒流化停滞时,往往会发生颗粒的凝聚,伴随着传热传质水平的下降,严重影响产品质量,甚至造成物料报废。上述过程很难通过直接观测获得流态信息,系统属于“黑匣子”状态。因此,对多相介质分布进行实时在线监测具有重要的理论意义和工程应用价值。目前,多相介质分布测量技术主要包括单点测量和过程层析成像测量。单点测量技术主要是通过压力探头、光纤探头等对特定位置的流动状况进行监控,属于接触式测量,对流场产生干扰,所提供的信息量有限。过程层析成像技术属于非接触式测量,能够实现多相介质分布过程的在线监测及流型识别,如电容层析成像技术（ECT）已被广泛用于实验规模和工业规模的成像监测。对于复杂多相体系,依靠单一成像手段往往难以满足测量需求,如在高含水率多相介质分布条件下,ECT技术难以发挥作用。因此,需采用可满足高含水率介质测量的层析成像技术,如微波层析成像（MWT）。综合运用ECT和MWT技术进行多相介质分布动态测试为相关工业过程提供指导,具有重要的研究价值。结合仿真模拟和数值计算,本文利用了非接触式电容/微波（ECT/MWT）层析成像技术,对典型的多相介质分布进行了静态和动态测试研究。对气-液/液-液分布和不同含水率的气-固分布的静态分布进行了仿真模拟和实验研究;利用了原始图像更新敏感场的方法进行了 ECT图像和MWT图像的优化研究;基于CFD数值计算和双模态电学层析成像技术,对流化床内颗粒流化和高含水率颗粒的气-固分布分别进行了数值计算和干燥过程监测。主要的研究内容包括:（1）基于本文设计的8电极圆形ECT电极传感器和16电极圆形MWT电极传感器,研究了油-水/油-气静态分布,得到了仿真模拟和实验结果。研究结果表明:ECT系统适合测试油-气两相分布,但不适合测试含水相液-液分布,即使在超量程的标定背景下同样无法完成正常测试,仿真模拟结果与ECT实验结果类似;MWT系统不适合测试油-气两相分布,但适合测试油-水两相分布,特别在超量程的标定背景下可获得更明显的成像结果。（2）基于本文设计的12电极圆形/方形ECT电极传感器和16圆形/方形电极圆形MWT电极传感器,对高含水率颗粒进行了 ECT/MWT成像研究。结果表明:ECT测试不同湿度的颗粒时,高标定介质的含水率和被测介质的含水率均存在上限值,且不同流型的上限值不完全一致。当高标定介质的含水率或被测介质的含水率过高时,ECT系统无法工作,图像完全变形。仿真模拟的结果与ECT实验结果类似。MWT测试不同含水率颗粒时,高标定介质的含水率和被测介质的含水率不受限制。固定标定背景下,含水率越高的介质MWT成像区域越明显。过高的含水率颗粒会导致流型无法正常识别,比如“环-核”分布。对于0-30%的含水率颗粒,越低含水率颗粒作为高标定介质时ECT图像质量越高,越高含水率颗粒作为高标介质时MWT流型识别能力越强。（3）利用敏感场更新的方法对ECT和MWT进行了图像优化研究,分析了不同电容归一化方式对成像结果的影响。研究结果表明:利用图像误差最小的初始ECT图像更新敏感场后,重建的ECT图像的最佳归一化方式改变;而且,利用图像误差最大的初始ECT图像更新敏感场后,重建的ECT图像的最佳归一化方式改变,但可获得更优的ECT图像;利用MWT图像更新敏感场进行ECT图像重构后,重构的ECT图像误差明显小于MWT图像误差,可实现MWT图像优化。（4）基于ECT和MWT对高含水率颗粒干燥过程进行了实验研究,分析了不同入口流化速度和流化温度对干燥过程的影响。实验结果表明,可互补地利用ECT系统和MWT系统监测复杂高含水率颗粒气-固动态过程。ECT系统在进行高含水率颗粒的实验测量时,测量初期特别是颗粒含水率高于20%以上时ECT系统无法完成高含水率的正常成像。但随着干燥颗粒的湿度降低,ECT图像趋于正常,可实现流型识别。ECT系统用于判断流型,MWT系统用于判断颗粒含水率变化。电学信息结合在线的压力、湿度、温度等单点测量的信息可全面地反应干燥过程中颗粒流化的状态。（5）采用CFD数值计算方法,对流化床内干燥颗粒开展了气-固流化模拟研究,考察了不同物料高度和不同流化风速对气-固多相流流态化的影响。利用颗粒的浓度分布和速度分布对流化床内不同高度上进行流态研究。结果表明,CFD数值计算结果与ECT冷态实验结果一致,颗粒在底部为锥形的流化床内主要呈现“环-核”分布;选择合适的流化风速和物料高度,有利于提高ECT成像的准确性。ECT对流化床内中心区域的空间分辨率低,该区域颗粒流化不易被捕捉,CFD数值计算结果可为ECT“软场效应”提供补充信息。通过本文研究表明,电容层析成像技术和微波成像技术可互补性地应用于工业生产中进行多相流监测,例如油-水/油-气两相分布流型识别和高含水颗粒干燥过程监测。敏感场更新方法可优化多相介质分布的ECT图像和MWT图像。MWT技术在高含水率介质测量方面能弥补ECT系统的不足。数值计算结果可指导流化床内匹配合适的物料量和配风量,并可补充颗粒流化的浓度信息和速度信息。