本文基于电容层析成像技术,研制了一种新型的电容传感器和数据采集系统,用于油气两相流动过程中空泡份额的实时、在线测量.本文的主要研究工作和结果如下:1、在二维有限元模型的基础上,建立了多极板电容传感器的三维有限元仿真模型.应用ANSYS软件对不同结构的电容传感器进行了三维仿真计算,比较了无轴向屏蔽电极、UMIST型和METC型三种结构电容传感器的轴向空间电势分布;研究分析了轴向屏蔽电极长度对METC型电容传感器轴向空间电势分布的影响;研究了在检测、激励电极尺寸相同的情况下,极板内置式电容传感器和极板外置式传感器的空管、满管静态电容值以及两种类型传感器的满管/空管电容变化量.仿真计算和分析结果成为新型电容传感器的重要设计依据.2、多极板电容传感器的结构分析表明,管壁对于外置式传感器极板间电容值变化的线性度有着较大的影响,对相邻极板间的影响更为突出,仿真结果表明,外置式电容传感器相邻极板间的满管/空管电容变化量出现负值.基于比较分析和仿真计算结果,研制了一种新型结构的电容传感器,用于油气两相流动过程空泡份额参数的检测.3、研制开发了空泡份额测量系统的数据采集系统和系统软件;在实验室中运用聚氯乙烯棒、聚氯乙烯管、聚氯乙烯颗粒和苯乙烯泡沫颗粒在传感器内模拟了不同的流型结构,对测量系统的性能进行了静态标定,测量了不同模拟流型的空泡份额值.4、在油气两相流试验环路上对本文所研制的空泡份额测量系统进行了实验标定.5、在管道内径为125mm的实验环路上,对水平管和5种倾角(1、2、3、5和10) 的倾斜管中的油气两相流动特性进行了实验研究.6、分析了气液两相流动过程中空泡份额波的一维线性模型,运用谱分析和相关分析法对水平管和倾斜管中油气两相流动的空泡份额波的频率、波速以及增长和衰减特性进行了研究.