本发明公开了一种加入极化栅的自由空间法介电常数测量系统及测量方法，属于电磁场与微波技术领域。本发明在现有的自由空间法测量系统的基础上，在贴近待测样品一侧加入极化栅网，通过测量网络的反射参数和透射参数随极化栅网的角度的变化曲线将透过栅网的电磁波与其他路径不变的电磁波区别开；而这个变化的信号携带待测样品的介电信息，因此由变化曲线中的幅度等系数来反演得到待测样品的介电常数。而在稳定环境中，网络参数随极化栅角度的变化对电磁环境并不敏感，因此实验环境中的电磁波绕射、衍射带来的影响得到有效降低。此外聚焦透镜天线采用一种有耗材料聚乳酸(PLA)，有效降低了天线之间电磁波的多次反射，使实验结果更加精确。