测量湿型砂含水量的方法主要分为两大类:直接测量法和通过测量与湿型砂中含水量有某种关系的特性参数的间接测量法。其中直接测量法的测量精度高,但测量周期长,不适用于工业生产;而间接测量法大多利用湿型砂的电学特性测量,测量速度快,适合于在线测量。为了克服常用电容法和电阻法的缺陷,本课题对基于介电特性测量湿型砂含水量的方法进行了研究,设计了测量探头,分析了影响介电特性法测量精度的因素。通过传输线理论和基尔霍夫定律探究了介电特性法的电学理论,确定将传输线两端的电压差作为介电特性参数,建立了电压差与水分的联系;同时利用同轴传输线的特性建立了RLGC等效电路模型。分析了湿型砂中水的存在形式和交变电场下湿型砂内部的极化过程,并结合等效电容器的理论模型设计了整个测量过程的等效电路模型。根据理论分析,构建了由信号发生器、数字示波器、同轴传输线、低频探头组成的湿型砂含水量试验系统,设计了平行中心两针、中心一针+边缘两针、中心一针+边缘三针、中心一针+边缘四针、边缘均布三针、边缘均布四针六种结构的探头,设计了上、下两样筒形式的型砂试样取样器,高度均为160 mm、内径为110 mm,保证了试验试样的高度相同。采用碾轮混砂机混砂,采用红外线水分测量仪测量湿型砂试样的真实含水量。对低频测量探头进行了大量试验,首先使用探针长度为100 mm的六种探头进行试验,选定了中心一针+边缘三针的探头结构;再将探针的长度排列组合,利用ANSYS HFSS软件对探针长度分别为20 mm、40 mm、60 mm、80 mm和100 mm时的电场强度进行分析,确定了探针的大致长度范围。针对长度为50-100 mm、长度梯度为10 mm的探针,利用数学回归分析,判断出适合进行湿型砂含水量测量的频率为29-33 MHz。最后根据这一频率范围内相关系数的最大值和平均值,选定了探针的长度为中心探针80 mm、边缘探针60 mm中心一针+边缘三针的探头。研究了紧实率、粘土、煤粉和制样时的保压时间对传输线两端电压差的影响,结果表明:紧实率与电压差呈正相关,粘土和煤粉含量呈现负相关,保压时间的影响较小。在此基础上,在激励频率为33 MHz时,建立了湿型砂含水量的三层BP神经网络预测模型,输入层节点为传输线两端电压差、粘土含量、煤粉含量和紧实率,输出层节点为湿型粘土砂的含水量,隐含层节点数设为15个。该模型的训练、验证和测试结果表明,利用传输线两端电压差等参数计算湿型砂含水量的BP神经网络是较为准确的,对湿型砂含水量的预测值与真实值的误差在5%以下。