探索电容式冰层厚度传感器及其检测方法揭示其三种类型的秘密反复研讨冰雪深度的奥义
导语：水库、河流、湖泊、海洋和冰川等冰层厚度及生消变化一直是多个科研与工程应用领域研究内容。北方凌汛威胁黄河流域沿岸人民的生命和安全，掌握河流冰层厚度及生消变化规律对防治首先需要解决的问题。全球气温升高，极地冰川消融影响人类生活环境已成为21世纪关心的问题之一。通过观测南北极冰川和海冰厚度变化，为分析全球气候变化提供直接资料。
空气、冰与水的电容值随温度特性由物理学可知c=εrs/d，其大小取决于介电常数εr、极板面积s和距离d。在常温下，空气介电常数约为1，而水为80，冰为3～4。当两极板间介质分别是空气、冰和水时，每种介质所反映的电容量各不相同。由于温度改变，介电常数会发生变化，因此实验中作者选用平行板电容器对11～-20℃进行测量得到结果如图1所示。
基于上述特性，我们采用图2所示检测装置实现对河或海面上的连续自动化检测。在三个主要被检测物质（即：空气、ice 和 ice 下面的 water）之间移动平行板，可以通过控制片选开关依次选通每个开关来完成任务。这使得单片机可以接收不同垂直高度的频率值并将它们转换成相应的频率值，以确定 ice 的上界面，并计算出 ice 层厚度。
实验及结论：
我们使用一种平行板传感器按照思路进行了测试，如图3所示。
在下界面测试中，ice 的频率值为 2.7 MHz，而 water 的频率值为 35 Hz。
在上界面测试中，ice 的频率值仍然是 2.7 MHz，而 air 的频率值则为 4 MHz，如图4-6 所示。
这些结果表明我们的方法能够准确地识别 ice 和 water 之间以及 ice 和 air 之间的地理位置，并且可以精确计算出 ice 层厚度。