原油含水率的获取对油田的实际开发生产、油质提高和成本控制有着极其重大的意义。目前,市场上主流的含水率测定仪很难在精度、成本、实时以及维护等方面满足油田实际生产的需求。因此,设计实现一种高精度、低成本、快响应、易维护的原油含水率在线检测系统具有重要的实际意义。本文首先研究了电容法、微波法、近红外光谱法、密度法以及同轴相位法等多种含水率测定方法,并对基于这些原理的国内外多种原油含水率获取系统的优缺点进行了全面了解。再结合油田的实际需求和现场具体情况,最终确立了基于同轴相位法进行设计。同时,对整个项目的误差、成本、可靠性以及功耗安全的功能进行了系统分析,并对整个项目的运行流程、设计步骤进行了概述。在上述研究的基础上,本文设计了基于同轴相位法的原油含水率在线检测系统,包括同轴线传感器设计、系统级软件以及系统级硬件设计。其中,对同轴线传感器理论模型的影响因素进行了研究,自主设计并优化了内芯结构;设计了硬件系统,包括主控模块、信号源模块、相位差检测模块、温度采集模块、通信模块和显示模块;设计了软件系统,包括主控程序设计、中断程序设计、信号发生和通信的FPGA程序设计。最后,为了减少误差,对影响原油含水率的因素进行了大量的实验和测试,包括低含水情况、高含水情况、温度因素、矿化度因素以及含气因素造成的误差。之后,针对这些影响因素,研究和设计了对应的补偿模型和算法。最终完善了本系统,达到了投入生产实用的目的。