2 汽轮机内流动湿蒸汽湿度的测量原理
由文献可知，基于测量谐振腔谐振频率偏移理论的蒸汽湿度关系式为：
式中：δf为频偏；f0为谐振腔空腔谐振频率。
由式（1）可见，通过测量谐振腔传感器谐振频率fs的偏移可得到腔体内流通的湿蒸汽湿度。因系统工作频率f=9.6GHz，所以设计的f0=9.6 GHz。图1给出温度为30℃时，压力在0.02 MPa的条件下，由同轴线特性阻抗Z0算出湿度与频偏的关系曲线。可见，两者在小范围内即汽轮机工作湿度范围内近似呈线性。
3 微波谐振腔结构设计
3.1 测量系统
要实现汽轮机内的湿蒸汽测量，谐振腔需要放置在汽轮机腔体内部，以实现湿度的实时数据洲量。测得的实时数据需要通过馈线传人到外处理电路，同时外处理电路也需要通过馈线实时监控谐振腔内的频率偏移。作为传输介质，馈线应满足：①进入汽轮机蒸汽腔时，对其腔体的破坏最小；②作为耦合装置时，与谐振腔的耦合要满足要求；③传输信号时，要使其衰减最小。
3.2 圆柱谐振腔结构尺寸
圆柱形谐振腔以其品质冈数Q较高，结构坚固，易于加工制作等优点而得到广泛应用。圆柱形谐振腔可看作是其两端用导体板封闭起来的一段圆柱波导。
由于蒸汽湿度测量系统对测量的灵敏度和精确度要求很高，因此选择Q较高的TE011模式作为圆柱形谐振腔的工作模式。TE011模式的电场只有沿φ方向的分量；磁场分布有沿r和z方向的分量。在腔体侧壁和两端壁的内表面上只有沿φ方向的电流，而且谐振腔的侧壁与两端壁之间也没有电流通过。因此，可利用非接触式活塞进行调谐，以减少腔体磨损，减弱部分干扰模的影响。图2给出TE011模圆柱形谐振腔的场结构。图中的实线为电力线；虚线为磁力线。