两相流系统应用范围的广泛性促进了两相流领域研究工作的迅速发展，目前已成为国内外给予极大关注的前沿学科。两相流系统是一个复杂的非线性动态系统，相间存在着界面效应和相对速度。两相流参数实时、准确测量一直是一个急需解决而又长期难以解决的问题。 电阻层析成像(ERT)技术是过程层析成像技术的研究热点之一，它适用于两相流中以导电性介质为连续相的工业过程，利用物场电导特性的变化来获取物场信息实现过程层析成像，与传统的过程参数检测技术相比，具有非侵入、响应速度快、成本低、无辐射、结构简单、适用范围广等优点，可提供封闭的管道或过程容器设备内部多相组分物质参数的二维／三维可视化信息。因此它在生产过程监控和环境监测等诸多领域有着巨大的潜力。 本文从ERT技术的原理性研究出发，以ERT技术在两相流可视化测量中的应用为研究背景，针对ERT技术中的一些难点和现有的ERT系统的不足之处。提出并研制成功了一种新型的基于双极性脉冲电流激励的高速电阻层析成像系统并实现了垂直管道的气／液两相流的在线监测。本文的主要工作如下： (1)基于双极性脉冲电流激励的原理提出了一种新型的适用于电阻层析成像系统的高速微弱电阻变化测量电路。该电路主要优点如下：①该电路没有采用传统的交流电流激励法作为系统的设计原理，而是通过快速的正负极性电流切换来削弱直流电流激励时激励电极的极化效应，使通过直流法来测量气／液两相流的电阻微弱变化成为可能。由于系统采用了直流脉冲信号作为系统的激励源，后续的信号处理电路就可以直接获得测量结果，无需复杂、耗时的滤波电路，这就消除了滤波器这一限制数据采集速度提高的“瓶颈”问题。②该电路通过驱动屏蔽技术、差动放大、隔离等一系列措施来增强系统性能，双向脉冲激励源的采用既消除了电极片的极化效应，又提高了系统一倍的精度，基于该电路的研制的ERT系统具有抗干扰能力强，信噪比高等优点。③为了进一步提高系统的数据采集速度以实现实时成像，系统采用了并行采样和串行测量相结合的测量方式，既进一步提高了系统的数据采集速度，又能节约成本。 (2)基于该新型高速微弱电阻变化测量电路研制了一套完整的电阻层析成像系统，该仪表完全基于工业现场仪表模式设计，上位机通过RS232／RS422总线向下位机发送指令完成故障检测、参数配置、数据采集等各种功能。经实验浙江大学硕十学位论文测试，该系统在115.2KbpS的通讯波特率下平均数据采集速度为65幅/秒〔相邻模式，104点/幅)。目前国内有文章报导的最高数据采集速度为50幅/秒(3)引入了一个适用于电阻层析成像系统的通用高速通讯模块，该模块支持 RS422和RS232双协议，最高波特率达到921.6KbPs，具有通讯波特率高、 抗干扰性能好以及成本低廉等优点。该模块成功应用于电阻层析成像系统 后，较大幅度的提高了电阻层析成像系统的数据采集速度。(4)对实验中测得的图像数据，分别采用了灵敏度系数法、Tikhonov正则化技术 和ART相结合的组合型图像重建算法、改进的BFGS算法进行离线成像。通 过对其成像结果进行比较。指出了上述三种算法各自的优缺点。以上的三种 算法代表了国内外对ERT成像算法研究的最新热点，对其实际成像效果进行 比较有利于进一步的改进。(5)分别利用成像速度较快的灵敏度系数法和成像效果较好的改进BFGS算法实 现了ERT系统的实时成像，其实时成像速度分别达到了26幅/秒和10幅/秒， 并在各种条件下对垂直管道的模拟气/液两相流的各种流型进行观察。