生物质材料作为生物质类可再生能源的主要原材料之一,其微波介电性能参数,即介电常数和介电损耗,二者的调配恰当与否将直接影响材料在微波热解过程中能量转换速率和效率。因此,在微波热解时,通常有必要通过合理添加催化剂或微波吸收剂来调节材料的介电性能。而添加剂种类与添加量的选择,在一定程度上依赖于变温环境下生物质材料介电性能的准确测试。部分现有测试方法可以较好地适用于生物质材料介电性能的常温测试,但有效的变温测试方法及系统则显著匮乏。导致该问题的主要原因是生物质材料在变温呈现的特殊性:一方面,材料的挥发性强、易形变,且反应中会出现固、液、气等多种形态;另一方面,材料的介电性能随温度变化跨度大（数量级的变化）,并且复介电常数频率依赖性高等。上述因素要求介电性能测试方法与系统既要兼顾宽频带、高精度以及较宽的测量范围,又要实现原位变温检测,同时要防止样品对系统造成污染等,使得现有的大多数高温测试手段难以适用。针对上述难题,本文从理论研究、夹具设计、测试建模和系统研制四个方面,开展生物质材料微波介电性能变温测试技术研究。在对已有测试方法及系统的分析基础上,针对生物质材料变温介电性能测试,提出并设计了高低温分体式的渐变型开路同轴谐振腔作为测试传感器,解决了测试分辨率不足与原位变温测试难的问题,显著提高了腔体品质因数及高温稳定性,同时解决了挥发物污染问题。利用模式匹配法以及针对回转体结构谐振腔的高阶矢量有限元快速数值分析方法,建立了开路同轴腔法的复介电常数测试模型。根据变温测试需求,研制了高温真空保护系统,通过系统集成和编写测试软件实现了自动化测试。本文的主要研究内容和创新贡献归纳如下:1.明确阐述了生物质材料介电性能变温测试技术的研究意义,通过仔细查阅、分析国内外关于生物质材料介电性能测试的相关研究,归纳总结了现有测试方法及装置存在的问题及难点。针对相关问题,本文提出了新的结构与方法,目的在于对生物质材料在变温过程中的介电性能进行原位测试。2.针对谐振腔本征值问题的理论分析,首先对圆波导、同轴线的模式及场分布作了简要介绍,采用模式匹配算法对重入式同轴腔进行了推导。为了处理复杂结构谐振腔的本征值求解问题,引入并介绍了变分法原理和有限元分析过程。最后对两种方法优缺点进行了对比,为后续测试模型的建立提供了理论基础及方法。3.根据生物质材料温变特性,选取开路端接截止圆波导的开路同轴腔作为测试传感器,以实现样品的高灵敏度原位测试。综合考虑样品加热、腔体品质因数以及样品尺寸大小等要求,引入了渐变和杂模抑制结构,提出了宽频带渐变型开路同轴腔。为进一步提高测试传感器高温工作性能,提出了分体式设计方法,实现了兼具高品质因数、高稳定性、加热速率快、使用寿命长等特点的新型高温同轴腔研制。4.针对常规型开路同轴腔,采用模式匹配算法建立了高精度、求解速度快的分层材料测试模型。对于结构复杂的渐变型开路同轴腔,利用其回转体特点,基于高阶矢量有限元法提出了一种基于回转体模型的区域分割分离计算方法,建立了旋转对称复杂结构谐振腔测试物理模型,解决了介电性能高精度快速求解问题。针对多个典型案例,从求解精度与速度两方面对不同方法做了详细的对比分析。为实现变温下的高精度测试,从变温腔体校准和变温试样修正两个方面提出了变温测试理论,完成了常温到变温的测试模型建立。5.为建立变温测试系统,研制了真空隔热系统以提高测试传感器的工作性能与使用寿命;采用超音频电磁感应加热设备和自制感应线圈实现了对腔体局部的快速加热;利用水冷循环系统对真空系统和腔体进行保护,结合温度控制与采集系统,实现了样品区温度的自动化控制。通过系统集成、测试流程的确定以及自动测试软件编写,实现了材料介电性能的变温自动化测试。6.通过大量实验对测试系统的可靠性和稳定性进行了评估,通过测试几种常用参考样品,并与公开文献中测试数据进行对比,验证了测试系统的准确性。对两种典型生物质材料进行了测试,并对结果作了分析。通过原理分析与理论计算法,明确了主要系统误差源及其不确定度,并对测试误差进行了计算与综合,完成了系统整体性能的评估。实验结果表明,本文建立的变温测试系统,实现了对包括典型生物质在内的多种材料在0.3～3GHz、室温～1000℃条件下介电性能的原位变温测试。