本发明涉及介电系数测量技术。本发明公开了一种基于基片集成波导的介电系数测量探头及测量系统。本发明基于基片集成波导的介电系数测量探头，包括基片集成波导，所述基片集成波导宽壁上设置有测量孔。本发明的介电系数测量系统，包括上述基于基片集成波导的介电系数测量探头以及测量仪；所述介电系数测量探头通过传输线与测量仪连接；所述测量仪为矢量网络分析仪，基于人工神经网络，根据S参数计算被测介质的介电系数。本发明的有益效果是，基片集成波导结构易于加工，实测模型与仿真模型一致性好，可利用神经网络对微波测量仪的测量数据进行反演，直接得到待测物的介电系数及相关参数，测试具有实时、准确的特点。