作为一种新型的无损检测手段,平面阵列电容层析成像技术备受人们的关注。它具有反应迅速,成本低,非侵入性等优点。其主要依靠平面阵列电容获取被测物场的介电常数改变,从而测得改变的电容值并传递给PC端进行成像处理。平面阵列电容层析成像起步较晚,虽发展迅速,但目前在获取数据进行成像后,成像效果并不理想,在成像结果中经常出现误判、漏判、被测物边缘模糊、背景杂乱等现象。因此,本文通过创新测量方式以及优化平面阵列结构的方法,对解决平面阵列电容层析成像的成像质量问题展开了研究。首先,针对现有平面阵列电容成像过程复杂,引入无关数据过多导致干扰结果的问题,提出使用原始电容值直接反映被测物尺寸信息的测量方法。经过对电容层析成像原理的分析与研究确定使用两电极直接测量被测物信息。在此方法中以一对电极为基础,用扫掠测量的方式获得电容数据,将电容数据归一化处理后,引入特殊点的概念直接反映被测物底面边长信息。此外,对影响该方法测量的移动步长,电极宽度,极板间隙宽度等因素进行了研究并得出相应的结论。其次,为使测量结果可视化,针对现有平面阵列电极成像结果背景杂乱、图像质量差的问题,提出了在平面阵列电容传感器中使用差分屏蔽电极结构替代原有极间屏蔽结构的方法。在对新型平面屏蔽结构进行仿真模拟后得出结论:在平面阵列电容层析成像中,差分屏蔽电极可以替代原有的极间屏蔽电极结构,并且在使用差分屏蔽电极结构后得到的数据更加稳定,成像质量也得到了提升。最后,为了进一步优化采用差分屏蔽电极结构的平面阵列电极传感器的成像效果,提出将正交匹配追踪算法运用到最后的成像环节,经过对图像误差和图像相关系数的计算得出该算法可提高差分屏蔽平面阵列电容的成像质量。