Cada material posseïx unes propietats dielèctriques característiques que  determinen com el material es va a comportar davant de la presència d'un camp electromagnètic. En el context de desenvolupament en què vivim (nous materials i nous processos), hi ha una gran quantitat d'aplicacions en què és molt útil el coneixement de les propietats dielèctriques dels materials en unes condicions estàtiques de la mostra. No obstant, estes propietats se solen veure alterades si el material patix un determinat procés. S'obri així un nou camp d'aplicació de la tecnologia de microones, ja que l'ús de sensors de microones que permeten caracteritzar dielèctricament materials simultàniament a l'aplicació d'un determinat procés, proporciona la informació necessària per a poder monitoritzar la cinètica del procés, entendre la naturalesa de les reaccions químiques que ocorren i dur a terme noves funcionalitats de control de qualitat. Açò és possible perquè els canvis que es produïxen en les propietats dielèctriques poden ser correlats directament amb els principals paràmetres del material com per exemple, percentatge d'humitat, viscositat, grau de curat, etc.
En esta tesi es realitza l'anàlisi i l'optimització del disseny de sensors de microones, basats tant en guies d'ona com en circuits planars, per a poder dur a terme la caracterització dielèctrica de materials, així com la monitorització de processos industrials. Es descriuen nous mètodes de disseny per a aconseguir que els sensors proporcionen la màxima sensibilitat als canvis de les propietats dielèctriques dels materials; i s'apliquen nous models d'anàlisi dels sensors de microones, més complets que els existents fins al moment. Tot això ha permés desenvolupar amb èxit diverses aplicacions tant en l'àmbit industrial com en el de laboratori.