由于世界航空动力技术的加速发展引发世界各国竞相开展高超声速飞行器的研制工作,而涡轮发动机作为飞行器的心脏部件,如何对其内部重要参数进行相关监测,对航空动力技术的发展具有重大意义。其中,对涡轮发动机内部电磁环境预测及叶尖间隙的测量分别可以实现涡轮发动机内部环境及叶片的健康监测。因此,涡轮发动机内部电磁环境预测和叶尖间隙测量就显得尤为重要。在众多测试器件中,微波陶瓷基器件由于其不易受到金属和恶劣环境影响而被广泛应用于涡轮发动机内部相关参数的测试。国内叶尖间隙传感器的研究起步较晚,且存在不能适应恶劣环境,尺寸较大等问题;而用于电磁环境预测的能同时测量介电常数和磁导率两个参数的电磁特性传感器比较少。为了研究以上问题,本论文将互补开口谐振环(CSRR)结构和平面传输线技术应用于所制备微波传感器件,结合微波技术和超材料互补开口谐振环结构的优点,对叶尖间隙传感器和材料电磁特性传感器原理和测试方法进行了探索和研究,本文主要研究工作概述如下:1、提出了一种基于微波技术的可以同时测量介电常数和磁导率的刻蚀结构,该结构由互补开口谐振环结构衍生而来,将传感器的最强电场和磁场分开,以达到使用一个传感器同时来测试两个参数的目的。而且采用陶瓷基底和丝网印刷技术进行制作,不仅能使传感器尺寸更小,而且有望在高温测试环境进行参数的测试和实时获取。2、设计了一种基于嵌套式互补开口谐振环(Nested-CSRR)结构的微波传感器。该传感器通过HFSS进行结构设计、仿真和优化,同时模拟了叶片的距离变化对传感器回波损耗(S11)参数幅值的影响,证明了传感器S11参数幅值随着距离增大而增大。最后,通过实验测试得到,当距离在3mm以下时,传感器的灵敏度为24.39dB/mm,当距离在3mm以上时,灵敏度为8.86dB/mm。3、设计了一种基于CSRR衍生结构的微波传感器用于材料介电常数和磁导率的测量。探索了一种可以用一个传感器同时测量介电常数和磁导率的材料电磁特性的测试方法。通过HFSS仿真结构的电磁场分布特性,然后找出电场最强,磁场几乎为零的区域和磁场最强,电场几乎为零的区域,将被测材料放在这两个不同的位置来分别测量材料的介电常数和磁导率,用这种方法来减小测量过程中介电常数和磁导率对响应信号的相互干扰,最终得到测量最大误差为3%。