许多领域对快速、高精度、非接触、无损伤的物料含水量检测系统有迫切需求，通过调研目前国内外微波检测技术在物料含水量检测方面的研究现状及关键技术应用，基于水的介电特性对物料含水量微波检测关键技术及检测系统设计实现进行了研究，选题具有重要的理论意义和应用价值，论文主要工作如下：1、基于微波法物料含水量检测需求和介质特性检测原理，建立了微波透射衰减法检测物料含水量的数学模型，探讨了与密度无关的物料含水量微波衰减和相移检测算法，分析了矩形谐振腔TE波、TM波谐振条件、多谐性和品质因数计算，讨论了谐振腔激励耦合方法。2、基于微波谐振腔结构选型和微扰法介质特性检测原理，研究了介质柱填充微扰条件及微波谐振腔微扰法物料含水量检测算法模型；基于对谐振腔微扰法介电常数检测模型的缺陷分析，研究并详细推导了谐振腔介质柱同形微扰系统的改进数学模型，物料含水量的求解表达式。3、针对与密度无关的物料含水量检测需求，在研究总结双谐振腔参量方法、物料密度预先控制法和与密度无关算子法检测原理的基础上，研究并提出了基于体积比的导体颗粒分散体系的固-液-气三相混合物复介电常数模型，为建立具有普适性的物料含水量与谐振腔的谐振频率及品质因数的函数关系奠定了理论基础。4、给出了采用开口式微波谐振腔实现与密度无关的物料含水量在线检测设计方案，研究并设计了锁相环微波信号源、脉冲式微波频率及功率检测电路，通过实验测试对同轴线型谐振腔物料含水量检测系统的检测特性进行了仿真分析，结合实验结果，探讨了激励信号的频率选择、保护盖的介质材料选择，给出了被测物料样品制作、物料含水量定标曲线的获取方法。最后，基于微波物料含水量检测系统的单端开口式同轴谐振腔结构选型，研发了与密度无关的物料含水量在线检测系统，给出了物料含水量的数学模型、定标曲线、检测曲线，对检测结果分析表明，所设计的检测系统达到了误差小于1％的高检测精度，具有很好的实用性，真正实现了具有在线、实时、高精度、具有实用功能的单端开口式同轴谐振腔物料外置微扰法含水量检测系统。