高超声速飞行器在军事国防和民用中都具有重要意义。高速飞行的机体与空气的剧烈摩擦会产生强烈的高温,如果隔热复合材料与机体表面的粘接有缺陷,则会有很大的安全隐患。平面电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,ECT）技术可以通过图像重建的方式实现对复合材料粘接缺陷的可视化检测,但存在着重建图像中伪迹较多、缺陷不够清晰的问题,容易产生误判和漏判。本文针对此问题研究基于平面ECT的图像重建,论文主要工作如下:（1）利用COMSOL有限元仿真软件建立了平面ECT传感器仿真模型,分析了平面ECT传感器的结构组成,确定了传感器的性能指标,采用单因素轮换法研究了极板边长、极板间距、底部屏蔽层厚度、边缘屏蔽层到极板距离和极间屏蔽层宽度等结构参数对传感器性能的影响。通过分析传感器结构参数对信号强度、测量灵敏度、灵敏度均匀性和测量动态范围等性能指标的影响,确定了本文采用的传感器结构参数。（2）研究了基于灵敏度矩阵的图像重建。首先,分析了二维重建图像所需的不同层灵敏度矩阵的选取问题,确定了本文的最佳层面灵敏度矩阵;然后,提出了一种灵敏度矩阵改进方法。通过对负灵敏度区域的阈值处理和绝对值处理,改善了灵敏度矩阵的病态性和不均匀性,降低了ECT正问题模化误差。分别利用Tikhonov正则化算法和Landweber迭代算法结合改进前后的灵敏度矩阵对多种缺陷分布进行了仿真重建,结果表明:所提灵敏度矩阵改进方法能够显著降低重建图像中的伪迹,提高重建缺陷的清晰度。（3）提出了一种带模型误差修正的Landweber迭代算法。用极限学习机预测的模型误差修正了电容数据;用多项式加速策略改善了迭代算法的收敛性;用基于COMSOL WITH MATLAB的自动建模方法,获取了极限学习机所需要的样本数据集。多种缺陷分布的仿真重建结果表明:与传统的Landweber迭代算法相比,所提算法具有更好的重建效果。（4）制作了平面ECT传感器,编写了上位机软件,结合实验室的电容数据采集器,搭建了完整的平面ECT实验系统。利用该系统,对本文所提方法进行了实验验证。