首先，我们要了解一下空气、冰与水的电容值随温度变化特性。从物理学可以看出，电容量C=εrs/d，电容值大小取决于介电常数εr、极板面积s和极板间距离d。当两极板间距离d与板间面积s固定的电容器，其电容值C随极板间介质的介电常数不同而变化。在常温下，空气的介電常數约為1，水的介電常數為80，而冰的介電常數為3～4。因此，当两极板间的介质分别是空气、冰和水时，电容器所反映的electric capacity各不相同。

实验中我们选用平行板电容器对空气、冰和水在11～-20℃进行了测量得到结果如图1所示。这表明，由于空气为非極性電導體，它们对于温度变化影响较小。而水和冰则表现出较大的灵敏度。从11～0℃，水中的electric capacity单调减少，在接近零度时，因液态转变为固态（即结冰），其物理形态改变导致interfacial electric constant大幅差异，因此出现一阶跃跳变；在0～-20℃，冰中的electric capacity也单调减少。

基于上述分析，我们采用图2所示检测装置实现对河流或海面上的浮动薄层（ice）厚度及其下方液体高度连续自动化检测。此系统主要涉及三个被探测物质：上方为空气，上边缘为固态（ice）的薄层，以及下方为液态（water）的深部区域。如果将平行盘型capacitor中的两个plate保持固定尺寸但让它们之间填充待测材料，则这个capacitor 的c_value将由待测材料具体情况决定。通过控制片选开关并连接至MSP430微控制器，可以依次选择每个plate以进行探测，并且通过频率转换来处理数据，以便消除相对环境条件可能引起误差。

我们设计了一种封闭结构，使得整个传感系统不会受到外界干扰，同时确保了精确性。使用RC多谐振荡网络作为频率转换模块，该系统能够准确地识别出不同环境下的频率响应，从而确定Ice layer 的上下界面位置，并计算Ice layer 的厚度。在实际应用中，我们测试了该传感技术，对比不同的环境条件，如图4~6所示，最终证明该方法可靠有效地用于实时监控Ice layer 和底部液体高度，即使是在复杂多变的大自然环境中也是如此。

总之，这项研究揭示了一个全新的方法，用以评估Ice layer 中最关键信息——其厚度及其下方流动性的状况。这对于全球范围内的地球科学研究尤其重要，因为它可以帮助我们更好地理解地球上的寒冷现象以及它们如何影响我们的生存环境。此外，这项技术还可能有助于改善预报服务，为那些生活在受风暴威胁地区的人提供更加准确的地理信息，从而保护他们免受自然灾害造成伤害。

最后，不论你是否意识到了这一点，但这项工作已经向前迈出了重要的一步，将会继续推动我们更深入地了解这些神秘而强大的力量，并寻求新的解决方案，以适应不断变化的地球天文情境。你现在知道答案是什么吗？这就是一种利用ICE-layer 电导率差异来追踪ICE-layer 变化的一个独特方法！