随着微波技术的不断发展,微波测量技术在社会、科技和经济等方面呈现出了广泛的应用。微波技术应用的领域包括军事、工业、医学、科学研究、精密检测、通讯系统等。在信息化的时代背景下,微波技术在每次技术变革中发挥着巨大的作用,如通讯网络的升级、全球定位系统、无线局域网络等。微波的应用和发展也成为当代科学研究中的热点课题。本文基于微扰理论材料微扰技术,构建微波谐振腔溶液测量传感器,实现了葡萄糖溶液不同浓度的检测研究。本研究设计的微波谐振腔工作谐振频率为7GHz,工作模式为TE₀₁₁主模,利用电磁仿真软件构建仿真模型,对传感器尺寸进行仿真优化,确定了微波谐振腔具体尺寸大小。基于材料微扰技术,推导出了TE₀₁₁模圆柱形谐振腔传感器溶液测量的数学模型,谐振腔谐振频率与溶液浓度大小之间为线性关系。待测溶液放入谐振腔通过获取谐振频率的变化量即可确定浓度大小。根据前期理论研究和仿真优化的结果,加工并制造TE₀₁₁圆柱形谐振腔传感器,波导通过小孔耦合到谐振腔。配置70-150 mg/dl,间隔为10 mg/dl的葡萄糖溶液,将不同浓度的葡萄糖溶液放入谐振腔溶液管内,通过网络分析仪记录相应的谐振频率。实验结果显示,实验测量精度达到KHz以下,且葡萄糖溶液浓度与谐振频率偏移量为线性关系。推导出葡萄糖溶液数学模型,理论计算的频率偏移斜率为4460,实验测量的频率偏移斜率为4515,两者基本吻合,且相对误差约为1.233%,此测量方法具有高精度检测性能。理论数学模型可以为后续实验测量进行科学预测和指导。本文设计了适用于谐振腔测量的自动检测电路的方案。谐振腔自动检测电路用来实验谐振频率的自动检测,主要是由判断谐振腔是否谐振、频率源频率调整方向、频率源的控制的低频电路以及相应的微波器件组成。微波器件将谐振腔信号传输到低频电路,低频电路获取的信息转化为数字信号输入到FPGA,FPGA来根据信号调整自动检测电路,从而实现微波谐振腔谐振频率的自动检测功能。