介电常数与磁导率是表征材料电磁特性的重要物理参量,也是表征材料与电磁波相互作用的核心参数。材料电磁特性参量的精确表征在农业生产、工业制造、生物医疗和国防军事等领域起着十分重要的作用。在众多材料检测方法中,微波测量技术具有灵敏度高、测量速率快、便于集成等优势,现已成为新材料研制与工程应用中的重要检测手段。另外,微波传感技术还可通过测量材料电磁特性的微小变化实现对材料类型、成分与品质的精确检测。对于磁介质材料的全面表征及其传感检测应用,微波传感器必须降低材料介电特性与磁特性在测量中的相互干扰,这对传感器结构设计和拟合模型建立提出了更高的要求。为了解决上述问题,本论文将折叠基片集成波导（Folded Substrate Integrated Waveguide,FSIW）谐振腔结构应用于电磁多参量检测领域,利用其电磁场高度分离的谐振性能,开展了针对磁介质材料的电磁参数测量与微波传感应用研究。具体研究成果如下:（1）提出了一种适用于磁介质材料电磁特性参量全面表征的FSIW重入式谐振腔传感器。在谐振腔内部刻蚀两个传感区域,分别用于材料复介电常数和复磁导率测量。基于折叠重入式谐振腔结构的高电磁分离性能,该传感器降低了材料介电特性与磁特性在测量中的相互干扰,可实现材料复介电常数与复磁导率的独立表征。此外,本文对该传感器的介电常数传感区域进行结构优化,进一步降低了样品的磁损耗在介电常数测量中对传感响应的影响。因此,相比于传统电磁多功能传感器,该传感器在测量介电损耗时可忽略材料磁损耗的影响。本文根据该传感器的高电磁分离性能简化了复介电常数的拟合函数模型,降低了函数拟合难度并避免了材料磁损耗测量误差的引入。（2）依托FSIW谐振腔体结构,结合负阻振荡电路设计了一种高分辨率有源传感器,可适用于乳化油中微水与铁颗粒污染物检测。为简化外部油液注入系统,该无源谐振腔仅保留了一个传感区域,腔体的两个谐振模式(TE201和TE102)分别用于实现磁性传感和介电传感。为提高传感器的分辨率,该谐振腔集成了负阻电路,通过调节电路的偏置电压,可在FSIW谐振腔的两个谐振频率处分别激发振荡信号。将负阻振荡器与矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer,VNA）相连,实现注入锁定振荡器,通过调节VNA的注入功率可进一步提高传感器的品质因数。为了提高传感器的灵敏度,本文设计了一种基于钕磁铁的静磁场吸附装置,用于实现油中铁颗粒的富集传感响应。当油液样品被循环注入谐振腔体时,外加的强静磁场可将油中的铁颗粒吸附于传感区域载流管壁上,有效提高传感区域中铁颗粒浓度。通过检测铁颗粒吸附过程中传感器的谐振频移速率即可反演计算出油液样品中的铁颗粒含量。当检测乳化油中的水含量时,静磁场吸附装置放置于传感器的样品进液口用于吸附和过滤油液中的铁颗粒,从而避免铁颗粒介电特性对水含量检测结果的干扰。测试结果表明,该有源传感器的振荡频率噪声为15 k Hz,可精确检测乳化油中0.025%到0.5%体积比的微量水分与40到200 mg/d L浓度等级的铁颗粒。