随着通信、雷达、航空航天、导弹、遥感、气象、电子、电工和智能农业等科学与技术的创新与发展，物理学家和物理化学家对分子结构、凝聚态动力学、生物分子系统和软组织、食品品质等的浓厚兴趣，促进了电介质测量技术的发展。同时，介电谱技术的发展反过来又促进有关科学和技术的发展和进步。随着智能农业的发展，农业介电谱作为农业介质特性研究的重要手段，日益成为农业自动化和智能化的重要内容，成为农业智能化检测和感知的主要技术形式。

介电谱能测量从非极性到高极性的各种非金属固态、粉末和液体,如无机非金属材料、液晶、高分子聚合物、有机物质、生物分子系统、胶体、水及水溶液、电解质、等离子体、快离子导体和纳米材料等。研究这些物质、材料中的电荷运动，近程相互作用，界⾯极化以及阐明分子结构或物质结构相关的某些规律，探索介质的极化机理，这是研究材料特性的直接和简便方法之一。

研究复介电常数的目的是分析农业介质对电磁波的响应特性。测量泥土、冰、雪水、海水、空气、飞沙、作物茎秆、果实、肉类等的复介电常数可以得到含水量、品质以及遥感影响因素等参数。

研究电磁波在地层、大地表面和空间的传播,以及有异差的地球表面、表层对电磁波的不同吸收和反射情况,可用于各种勘探、遥感、通信、环境污染监测等研究。测量昆虫、粮食、豆类等农产品的复介电常数,则是为了电磁波在杀虫、种子处理、农药残留干燥、测湿等方面得到更好的应用。当电磁波的频率与昆虫体内某一组织、基团的固有频率相共振(或弛豫极化)时,只需很小的微波功率,就能置它们于死地。又如测动物的皮、脂肪、肌肉、骨、血液和动物组织的复介电常数，以及研究动物体辐射和吸收电磁波的频谱特性等,则可以促进电磁波谱在医学上的广泛应用，以期在频谱治疗、频谱保健和频谱诊断方面获得更大的进展和更多的应用。有报道，微波可抑制线粒体分化，对癌症治疗等会起到积极作用。用微波到亚亳米波的介电谱来研究生物体组织；用微波诊断早期癌症、抑制与消灭癌细胞；用毫米波、亚亳米波热像的应用等都是很有前景的研究方向。此外,利用介电谱还能进行化学分析(如测定极稀的羧墓浓度)，测定粮食、豆类、纤维、纸张、布匹、饲料等的含湿量和产品的质量或在线质量控制(如控制炼油质量、纤维的细度和质量、介质薄膜的厚度与质量等)。在微波频段,农产品材料中的偶极分子转向极化已跟不上快速变化的电场,只有分子、原子、晶格的极化能跟上如此快速变化的电场 ,材料呈现稳定和低值的复介电常数，而对于极性介质的水分子, 由于在微波频段仍存在偶极弛豫极化，所以有着较高的介电实部，因此介电测湿具有较好的精度和稳定性。

休斯顿大学John. H. Miller和NASA在休斯顿的约翰逊太空中心曾开展过“介电谱用于火星环境的微生物生命形式的探测”，目的是开发一种宇航员能自行操作的轻便、低成本的自动化生命测量装置。细胞介电谱（Cellular dielectric spectroscopy，CDS）可以动态非入侵的方式监测细胞生理学特征，可以对细胞表面受体进行实时的全面药理学评价。

介电加热主要是利用农产品的弛豫频率特性研究，找到农产品介电损耗的敏感频率，通过电磁波透入深度研究来设计相关微波加热设备，实现农产品的微波快速加热。同时，微波杀虫也利用了昆虫与粮食作物的不同弛豫频率来进行低功率杀虫。有报道研究了象鼻虫（米象）和硬红冬小麦的介电谱，确定10-100MHz是杀灭象鼻虫的敏感频段，试验表明，在39MHz时，只要小麦温度升到40℃就可以杀灭昆虫。而在2.4GHz时，小麦要加热到80℃才可杀灭昆虫。当然，控制微波功率，不仅可以实现微波杀虫，也可以实现微波驱虫，这对居家衣物保存和绿色无公害果蔬种植都有着重要研究意义。介电加热还可用于豆类等种子发芽方面的应用。

农业介电谱可以检测水果的新鲜度和成熟度，可以测量不同温度下新鲜水果和蔬菜的介电谱，获取细胞和组织方面的信息。利用介电谱对于水分的敏感性，还可研究果蔬脱水程度与果蔬品质的研究。

根据Mashimo研究组工作，对于牛奶、凝胶、卵清蛋白凝胶、蛋黄和蛋白等液体食品，其介电虚部呈现出三个弛豫过程。通过水分子介电弛豫特性研究，可用于液体食品的变质、保鲜以及品质检测。

注：根据倪尔瑚和赵孔双教授相关论著整理而成。