精确测定湿蒸汽的湿度对汽轮机的长期稳定性及其寿命具有重大意义。微波谐振腔微扰技术采用微波圆柱谐振腔作为湿度传感器,十分适用于汽轮机末级蒸汽湿度的测量。由于湿度传感器长期工作在湿蒸汽环境下,圆柱腔内壁会沉积一层水膜,从而影响湿度的测量精度,所以本文主要设计了一种用于测量圆柱腔内壁水膜厚度的双曲线开缝形谐振腔传感器,工作于TE₁₁₁模式来测量水膜厚度;然后通过理论分析扣除水膜产生的测量误差,实现湿度的精确测量。（1）通过理论和仿真验证TE₁₁₁模式测量水膜的可行性。结合介质微扰理论和TE₁₁₁模式的场方程推导了TE₁₁₁模式下水膜厚度与谐振频率的关系式,得到它们呈线性关系;然后利用HFSS仿真软件研究了湿度对TE₁₁₁模式下水膜厚度测量的影响,发现在一定范围内湿度对水膜厚度测量基本没有影响。（2）采用矢量场方程的方法推导了TE₁₁₁模式下电流密度分布线的数学表达式,并根据此数学模型设计了专门用于测量湿度传感器内壁水膜厚度的双曲线开缝形谐振腔传感器。仿真结果表明此水膜测量谐振腔电磁特性、辐射特性及流动特性均良好,电磁泄露率接近0%,取样误差不超过-1.3%,且水膜厚度与谐振频率偏移量呈线性关系,相关系数为0.9978,可准确测量水膜厚度。（3）将水膜测量谐振腔应用于其他介质薄膜厚度的测量,比如湿度传感器内壁盐垢、汽轮机内的润滑油模和污垢等,仿真结果表明它们对应的谐振频率偏移量均与水膜厚度呈线性关系。实验结果表明,当介质薄膜厚度在100μm以内时,测量误差不超过0.245。（4）考虑到温度和沉积水膜对蒸汽湿度测量的影响,在双腔补偿系统的基础上提出了双模双通道湿度测量系统。此湿度测量系统引入与测量腔结构相同的参考腔来消除温度对湿度和水膜厚度测量的影响;使水膜测量腔工作在TE₁₁₁模式来测量湿度传感器内壁的水膜厚度,然后通过理论分析扣除沉积水膜引起的湿度测量误差,从而提高湿度的测量精度。