目前随着新能源的迅速发展,对火电机组提出了两方面的要求:大型机组应进一步优化燃烧系统,提高燃烧效率;小机组则要进行灵活低负荷运行改造。要实现上面的要求,必须建立可靠的燃烧控制系统。而对于燃烧过程参数的实时高精度的检测是实现上述控制系统的基础。表征燃烧效率的重要参数之一就是飞灰含碳量。当前对飞灰含碳量的检测主要采用的是微波测试法。但是由于缺少对飞灰含碳量微波特性的深入研究,目前在飞灰含碳量测试中依然存在以下问题:首先飞灰含碳量测试系统的工作频率的确定缺乏理论和实验数据支撑,选频具有盲目性;第二测试精度不高。目前大型电厂的飞灰含碳量均在2%以下,多数实验忽略了在低含碳范围内测试精度的研究,且缺乏对不同测试方案之间的精度对比;最后飞灰浓度的影响。在含碳量测试中,飞灰浓度变化一直难以消除,对测试准确性影响严重。针对上述问题,本文从微波材料测试的角度出发,应用了同轴空气线,同轴探头,自由空间,以及同轴波导四种测试方法对飞灰含碳量微波特性进行详细研究。通过对宽频段上飞灰的介电特性和S21参数的测试,对飞灰含碳量的微波频率特性进行了研究,确定了选频依据。对于精度问题,构建精度指标对不同测试方式和测试参数下的飞灰含碳量的检测精度进行了比较,并对低含碳量测试进行了研究。最后对飞灰浓度问题,提出了浓度不相关函数来消除其影响,并通过测试实例验证了浓度不相关函数的有效性。本文通过上述研究,得到以下结论:(1)在2-18GHz内没有飞灰含碳量测试的特征频段,更高的频率下测试灵敏度更高。(2)要实现更高测试精度,波导法优于自由空间法,波导法可以实现2%以内低含碳量的测试;S21相位测试结果优于幅值。(3)飞灰浓度和S21幅值,相位之间呈线性相关,通过浓度不相关函数可以有效抑制飞灰浓度变化对测试精度的影响。通过上述的实验研究,可以对现场测试装置的设计提供有利的数据支持和理论依据,从而能够实现高精度的飞灰含碳量检测。