随着人们对微波理论和技术研究的深入，微波在国防、工业、农业、生物、医疗、医药等领域的应用研究取得了巨大的进展。但是，由于人们对微波对物质的作用，尤其是对生物组织等媒质的影响及其作用机理缺乏深入地认识，使微波在这些领域的应用受到了限制。 由于介电常数表征了介质对微波的宏观响应特性，因而成为微波能应用中不可或缺的参数。多种测量介质介电常数的方法得到了应用，传输线法和谐振法是其中的典型方法。本文比较了各种方法的特点及应用范围，其中谐振腔微扰法因为其在测量中反演方便、准确度高而被广泛应用，特别是样品用量少的特点使微扰法成为测量生物组织介电常数的重要方法。 本文根据谐振腔微扰理论中的假设条件，利用基于有限元的数值模拟方法研究分析了测试仪器、腔体耦合孔、腔体宽边介质插入孔开孔、液体介质容器以及介质偏角等对谐振腔微扰法测量精度的影响，从场分布的角度分析了微扰法测量误差的主要来源，对组建测量系统以及减小测量误差具有重要的参考价值。 采用微扰法测量了部分常用有机溶剂的介电常数，并在此基础上提出了实现谐振腔不完全填充测量的两种方法：相邻状态比较微扰法和斜率计算法。相邻状态比较微扰法：将圆柱形介质插入谐振腔，用两个相邻的插入深度谐振状态的变化代替满填充介质与不填充介质时谐振状态的变化，利用微扰计算公式得到介质介电常数；斜率计算法：首次提出利用介电常数与不完全填充腔体谐振状态的线性关系，对标准介质的这种线性关系进行拟合得到准确的线性函数，用其计算待测量介质的介电常数。这两种方法在一定程度上克服了谐振腔不完全填充介质时由于场分布不均匀引入传统微扰计算公式中的误差。实验验证了这两种方法的可行性，介质填充率在50％到20％的测量误差小于10％。