1、本論文是在國家自然科學基金項目“冰層厚度傳感器及其檢測方法的研究，(60672028)資助下進行的一項應用基礎研究。利用空氣、冰與水的電阻率差異的原理進行冰層厚度測量的傳感器參加了第21、22次南極科學考察海冰觀測項目。通過分析大量的海冰觀測數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)利用電阻率差異測量冰層厚度對海冰和空氣的上界面的判斷比較精確，但是對于海冰和海水混合物的下界面判斷不明顯，誤差較大。所以，在此基礎上提出了利用空氣、冰與水的電阻、溫度特性差異進行冰情檢

2、測的新方法，減小對下界面的判斷誤差。同時，當氣溫與冰溫相差較大時，可以用溫度差異來判斷上界面，提高上界面的測量精度，實現(xiàn)多參數(shù)的融合檢測。以便幫助我們分析冰層厚度、冰下水位、冰層內部的性狀，從而幫助我們預測冰層變化趨勢，進行冰情測報。因此本項目的研究具有重要的科研和實際應用價值。 本文在作了大量的初期機理實驗后，通過對室內和室外的實驗數(shù)據(jù)分析找到空氣、冰與水的電阻、溫度特性差異，為傳感器的制作提供了理論基礎。通過分析比較市場上各

3、種溫度傳感器的特性，選擇了數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)冰層溫度梯度的檢測。它的精度度高、體積小、測量電路簡單、可實現(xiàn)多點測量、價格低，而且可以在低溫下可靠工作，能夠滿足本系統(tǒng)的要求，還可推廣應用于一般小范圍低溫區(qū)域內的多點溫度測量。 在完成論文的過程中，基于空氣、冰與水的電阻、溫度特性差異設計制作了測量電阻值和溫度值的實驗室模型，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動采集與存儲，節(jié)省了大量的人工操作。通過軟件的方法實現(xiàn)用溫度的變化來控制數(shù)據(jù)的采

4、集與存儲，改變了以前的定時采集存儲數(shù)據(jù)的思路。使獲得的數(shù)據(jù)比較合理，可用性強。進行了大量的實驗室低溫數(shù)據(jù)采集存儲實驗，結合實驗中出現(xiàn)的問題進行了深入的理論分析。在實驗模型的基礎上設計制作了新的冰層厚度傳感器，傳感器的外型、選材、結構方面作了多項該進。模擬實際工作環(huán)境，對新的冰層厚度傳感器進行了低溫仿真實驗，獲得了大量的實驗數(shù)據(jù)，為傳感器性能的改進提供了科學理論和實踐依據(jù)。 新研制的冰層厚度傳感器通過對冰層的多參數(shù)(電阻，溫度)融