汽轮机内湿度影响汽轮机发电效率、发电安全以及发电损耗,因此对湿度的测量至关重要。本文首先阐述蒸汽湿度测量原理,利用介质微扰法,着重研究温度、波长对饱和水介电常数的影响,给出适宜测量介质介电常数的频段范围。采用波型图,结合以往设计圆柱谐振腔的尺寸优化参数,设计一腔体两端封闭下的带矩形波导激励的圆柱谐振腔。其次采用微波电磁场的相关理论,如激励源等效法建立腔体可分析的激励源,格林函数法解析出腔体的场,电磁场等价定理考虑圆环缝隙对场量的影响,以及模式匹配法阐述腔体与缝隙的场量关系等,给出腔体两端开缝后电磁场辐射量的分析计算。采用Matlab工具仿真圆环缝隙辐射量,并与HFSS工具仿真模拟得到的辐射量对比,证明对腔体内相关场量的分析和缝隙辐射量计算的正确性,同时给出辐射量变化的规律;利用该规律设计圆环缝隙,同时兼顾湿蒸汽气流通畅性,给出最后的缝隙尺寸参数。接着给出腔体内TE011模式作为本征谐振模式时,品质因数的下限,研究和分析缝隙变化对腔体品质因数的影响。同时给出缝隙为给定尺寸参数下,腔体的品质因数,说明腔体性能满足要求。最后,利用设计的腔体测量汽轮机内湿度值,计算其相对误差。由于实际中饱和温度是变化的,温度和湿度都影响腔体谐振频偏的变化,上述方法在实际中有一定的误差。同时对湿蒸汽湿度计算公式中,受温度、湿度复杂性和非线性影响,与频偏相对应的介质介电常数,拟合了频偏和温度、湿度的关系式,同时满足湿蒸汽测量精确度的要求。在此,对拟合的关系式进行误差分析,验证相对误差在1%内,满足湿度测量精确度要求。说明设计的腔体和湿度计算都具备实用性。