基于大气波导效应实现电磁波超视距探测一直是军事和通信领域的研究热点之一,大气波导是由大气逆温、逆湿引发的一种异常大气结构,电磁波在过折射区（陷获区）损耗较小,其弯曲曲率大于地球表面曲率因而被陷获在类似波导结构的大气中,在该结构中,无线电不仅能克服曲率影响,并且能进行较小的衰减传输,由此实现超视距传播,大大影响了军事通信、雷达等无线电系统。大气折射率梯度数据的精确测量能够判断大气波导的存在,为了更好的利用大气波导,提升基于电磁波的无线电通信、武器效能,实现大气折射率实时、精确的探测就成为工程技术中关键环节。针对目前三种大气折射率测量系统（1.“59”型探空仪;2.电容式大气折射率测量仪;3.微波型测量仪）精度、造价、电路设计等方面进行分析,“59”型探空仪不仅测量精度较低且实时性较差;微波型测量仪虽然精度高,响应快,但造价昂贵并且电路设计复杂等原因,限制了工程的需要。本文设计了一款性价比高、数据稳定的电容式大气折射率测量仪,它以振荡电路、变介质电容式传感器为基本原理,通过捕捉不同电介质引起的谐振频率变化量实现对大气折射率的有效测量。电容式传感器是一种具有结构简单、携带方便,性价比高、稳定性强、动态特性优良特点的传感器,目前广泛应用在工业探测、电子通信应用、军事领域,测量位移、角度、介电特性等微小变量,本文根据上述功能,分析了国内外大气折射率测量技术和变介质电容传感器测量原理,设计了电容式大气折射率测量仪,通过和另外两种大气测量仪器对比,验证了电容式大气折射率测量仪的优良特性。首先,对电容传感器原理进行分析,确保了对大气折射率实时、有效测量的可行性,针对探测精度的需求,选择出合适的材料,设计出圆筒式多电极并联结构电容探头,提升了测量系统灵敏性,并且通过COMSOL仿真,设计出传感器探头的具体尺寸。然后对比不同的电容式传感器的检测电路,最终选择了基于振荡电路技术的MC1648集成芯片作为主要控制模块,硬件电路主要包括主控芯片、混频器、标准单元、中频放大器、滤波器,使用Multisim仿真软件对部分电路进行了仿真,Altium Designer 18软件画出原理图,并制作出电路板,通过频谱仪、示波器等仪器测试确定电路板器件,电路板输出频率信号进入数据采集模块处理、分析,最后大气主要参数在上位机上显示,实现对大气折射率的探测。通过在大连某海平面上空三种不同折射率测量仪进行实验对比,结果表明,电容式折射率测量仪精度远高于“59”型探空仪,其性价比最高,电路设计简单、稳定性高、体积小等优点能够满足一般工程需要。