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自1864年麦克斯韦发现电磁现象以来,电磁波经过了长久时间的发展,理论体系也更加趋于完善,微波作为一种高频电磁波在现如今的高频时代更是备受青睐,微波的各个方面的应用更是受到科学界的重视,如微波在雷达、遥感测控等无线通信领域发挥着重要作用,在高频测试仪器及设备中的应用以及微波武器方面也有重要应用,同时微波检测技术也得到了广泛的应用,如在化学工业中检测浓度、大气科学中检测湿度以及医学中检测人体病变等。本文所涉及的谐振腔测试系统可以用来检测液体浓度。首先通过分析选定7GHz的工作频率和TE011模式为腔体主要工作模式。基于微扰理论提出了在TE011模式下的圆形谐振腔的谐振频率偏移与浓度之间的关系,二者关系表现为斜率受纯糖溶液介电常数、纯水溶液时谐振频率以及腔体半径等参数影响的线性关系。二者关系的提出可以为仿真以及实验和科研应用提供理论根据。分析计算后采用BJ-84矩形波导进行供能,并通过小孔耦合完成能量传递。为防止腐蚀腔壁,在电磁场较强的腔体正中心加载溶液管便于测试。在谐振腔中设置吸波层以吸收干扰波形。基于Ansys HFSS对矩形波导长度、耦合孔半径、溶液管半径和吸波层半径进行优化仿真,通过S11参数比对结果后,四个参数分别选定为20mm、4mm、2mm和11mm。基于完善模型测量出纯水溶液谐振频率为7.6318GHz,基于此对10-200mg/dL的20组均匀浓度分布的溶液进行仿真测量频率偏移,谐振频率偏移与浓度的关系呈线性分布,符合理论结果。完善了模型以后综合考虑选择H55铜对腔体进行了制作。自动检测系统主要包括幅度检测、相位检测和频率检测模块。幅度检测主要检测谐振腔是否发生谐振,相位检测主要检测输入频率与谐振频率的偏差,并通过Multism对两个模块分别进行仿真验证,幅度检测与相位检测均可以将输出结果数字化,以便于FPGA分析结果。频率检测模块采用等精度测量方法测量频率偏移,并通过FPGA平台进行验证,在1s的时间闸门下,频率检测模块误差为1Hz,完全满足频率偏移测试的精度要求。