多相流动体系广泛存在于自然界和工业生产中，油水两相流的参数检测一直是现代石油工业关注的热门问题之一，其中相含率是油水两相流测量中一个非常重要的参数。然而地面油井中过流式流体的流动状态较复杂，使得其含水率的测量难度很大。本文基于多柱式电容传感器对油水两相流含水率测量进行了深入研究。首先，针对现有电容传感器结构不能满足地面油井中过流式流体流动性的问题，提出了一种外电极由多个柱体构成的电容传感器新结构，建立了多柱式电容传感器内部空间为单一介质时其电势和电场的分布的理论模型和仿真模型，推导出多柱式电容传感器在内部空间为均匀媒介时的响应电容，考察了传感器内部空间的电场灵敏度分布，从而对传感器的结构参数进行优化。其次，针对高含水时水的导电性会使传感器灵敏度失灵的问题，研究了多柱式电容传感器的高含水测量机理模型，并采用有限元软件Ansys仿真得到高含水测量的结果从而验证理论模型的正确性；建立了多柱式电容传感器在其内部空间介质为单相油流和单相水流时的理论模型和仿真模型从而分析其响应特性；分析了低含水情况时传感器对非均匀媒介的响应特性。最后，针对外界环境和寄生电容对测量的影响，设计多柱式电容传感器驱动电路，采用模块化思想对各个电路模块分别进行设计，包括电容电压转换模块、电压电流转换模块、单片机控制模块和电源供电模块。通过静态高度法实验和采用三螺旋搅拌机进行油水两相流动态实验从而验证传感器具有良好的线性度和准确度。