本论文的主要内容是研究并设计一个腔式束流位置监测器(腔式BPM),其位置分辨率的目标值是1um@1nC。腔式BPM通常安装在装置的注入器、直线加速器以及自由电子激光系统的波荡器等部位,测量束流位置以确保电子束流沿输运轨道的中心轴线传输。腔式BPM与传统的电极型BPM相比有位置分辨率高,测量精度高,稳定性好等优点,因此国际上的各大加速器实验室都对其展开了深入的研究。本文对腔式BPM的发展历史和最新进展进行了回顾和总结,介绍了SLAC和KEK等研究机构的设计方案和各自的优缺点。详细阐述了腔式BPM的基本原理,包括不同腔型的模式分析,COM-Free BPM原理,并给出了输出信号的理论公式。使用3D电磁场模拟软件对一个矩形腔式BPM进行了物理设计并给出了设计方案。介绍了信号相位的探测和校准原理,并设计了信号处理电路。为了验证理论分析的正确性,在现有圆柱形腔式BPM的实验腔上进行了冷测实验。实验中用反射法和传输法测量了TM110模的频率和品质因数,考察了腔体对基模的抑制度和X-Y方向的交叉隔离度,另外初步验证了同轴波导转换器的优化设计。在一个圆柱形腔式BPM系统上进行了热测实验。实验中通过改变导向线圈的电流来改变束团的横向位置,记录BPM的输出信号,并用YAG屏测量束团位置。对输出信号进行分析,得到了BPM的响应曲线,灵敏度,并初步估算了系统的位置分辨率上限。