建筑结构在施工过程以及后期使用过程中会受到荷载、温度等多种环境因素挑战,造成结构表面或内部产生损伤,这些损伤都是结构隐患,如不及时发现将对建筑中的人员以及财产造成无法挽回的后果。结构健康监测领域中监测结构受外部荷载或温度变化而产生的应变有多种方法,例如电测法、压电法以及超声法等,应用这些传统方法往往存在抗干扰能力差、布线复杂、成本高昂等应用局限,不能满足特殊环境或小尺寸的应变监测要求。应用天线原理设计的应变传感器由于低成本、高灵敏度、制作简单、小尺寸等优势是近几年的研究热点,为结构健康监测提供了新的思路。本文根据平面传输线原理设计了两种应变传感器,根据平面传输线不同结构形式提出了两种应变传感器,并将其应用于水泥砂浆试块表面的应变测量,通过理论分析、模拟仿真以及试验测量验证了其应变监测性能。主要研究内容如下:(1)根据平面传输线理论推导传输线传感器的反射系数(S11)相位参数与应变之间的关系,研究单端口开路微带传输线与双端口通路微带传输线两种结构应用于应变传感器的区别,分析曲折线型微带传输线结构对平面传输线应变传感器的影响。提出新型“复合微带-共面波导传输线”结构,从理论方面研究其传输特性,分析比对其为应变传感器小型化、减小平面传输线边缘效应和耦合作用方面的效果,应用到水泥基材料的应变监测并探究其S11相位与应变的关系,进而分析两种结构应用于水泥基材料表面应变传感的可行性。(2)利用HFSS仿真软件检验平面传输线应变传感器理论,建立曲折线型、复合微带-共面波导微带传输线应变传感器模型,根据设计的应变量以及材料泊松比模拟应变传感器贴附在水泥砂浆试块表面发生应变,并通过试验测量水泥砂浆复介电常数,进而将结果输入软件材料库优化仿真模型,探究传感器S11相位参数随应变变化的响应规律。(3)实际制作应变传感器以及水泥砂浆试块,搭建试验平台,测量应变传感器的实际工作效果,计算应变传感器贴附于水泥砂浆的应变传递比,测试应变下两种传感器的S11相位变化情况。将理论结果、模拟结果和测量结果进行比较,得出两种平面传输线应变传感器在结构健康监测领域中的不同应用结论。以上研究内容分别从理论、模拟和试验证明了平面传输线应变传感器用于水泥砂浆试块结构健康监测的可行性,并定量地阐释两类应变传感器的传感特性,分析适合两种应变传感器的应用场景,为应变传感器领域提供新思路和新靶点。