Cada material posee unas propiedades dieléctricas características que  determinan cómo dicho material se va a comportar ante la presencia de un campo electromagnético. En el contexto de desarrollo en el que vivimos (nuevos materiales y nuevos procesos), hay una gran cantidad de aplicaciones en las que es muy útil el conocimiento de las propiedades dieléctricas de los materiales en unas condiciones estáticas de la muestra. Sin embargo, estas propiedades se suelen ver alteradas si el material sufre un determinado proceso. Se abre así un nuevo campo de aplicación de la tecnología de microondas, ya que el uso de sensores de microondas que permiten caracterizar dieléctricamente materiales simultáneamente a la aplicación de un determinado proceso, proporciona la información necesaria para poder monitorizar la cinética del proceso, entender la naturaleza de las reacciones químicas que ocurren y llevar a cabo nuevas funcionalidades de control de calidad. Esto es posible porque los cambios que se producen en las propiedades dieléctricas pueden ser correlados directamente con los principales parámetros del material como por ejemplo, porcentaje de humedad, viscosidad, grado de curado, etc.
En esta tesis se realiza el análisis y la optimización del diseño de sensores de microondas, basados tanto en guías de onda como en circuitos planares, para poder llevar a cabo la caracterización dieléctrica de materiales, así como la monitorización de procesos industriales. Se describen novedosos métodos de diseño para conseguir que los sensores proporcionen la máxima sensibilidad a los cambios de las propiedades dieléctricas de los materiales; y se aplican nuevos modelos de análisis de los sensores de microondas, más completos que los existentes hasta el momento. Todo ello ha permitido desarrollar con éxito diversas aplicaciones tanto en el ámbito industrial como en el de laboratorio.