阵列电极电容成像技术作为一种基于边缘电场效应的新兴无损检测技术,具有可穿透、非接触和能够在空间受限的条件下进行单方向检测等优点。基于电容传感原理工作的阵列电极传感器能够对被测对象的内部的物质分布异常有很高的灵敏度,因而其在复杂目标物的检测等特定的场合下具有优势。本文针对陶瓷基复合材料结构件介质分布异常的检测需求,重点开展了新型阵列电极传感器的设计和特性研究。针对共面阵列传感器在介质分布异常的检测过程中容易受到外界干扰导致检测精度受限的问题,提出了一种针对于阵列电极电容传感器的联合工作模式。首先建立共面12电极传感器模型,对联合工作模式与单电极工作模式下传感器的穿透深度、灵敏度分布与电容数据进行对比分析,最后通过仿真和实验对陶瓷基复合材料的粘接层材质进行图像重建工作,验证了联合工作模式能够提高检测精度和检测效率。为了应对更加复杂的检测条件并提高传感器对检测区域内因介质的改变所引起的介电常数分布的变化的感应能力,本文提出了一种U型传感器和与其适配的旋转测量组合成像方法。创建了U型传感器的结构模型,建立了电容矩阵与敏感场矩阵的拓展优化方法,以电容数据和敏感场数据的图形可视化对传感器特性进行直观反映,以灵敏度分布均匀性和电容数据灵敏度为指标对传感器性能进行量化分析,以复合材料结构件介质分布异常的图像重建结果对图像重建精度进行评价,验证了新型传感器与新型成像方式能够提高重建的精确度。为了减少系统的计算量,提高检测效率,提出了一种针对于组合成像下U型传感器的电容数据峰值提取方法。通过对旋转组合成像下的电容数据进行分析,提取电容数据和敏感场矩阵数据,运用不同的成像算法对介质分布异常区域进行图像重建工作以验证该方法的普适性,结果证实了这种数据处理方式能够在保证重建质量的前提下提高检测效率。