本课题是在国家自然科学基金项目“基于空气、冰与水的物理特性测量冰厚度与力学强度的理论与试验研究(60810025)”资助下进行的一项应用基础研究。　　 冰冻给水利、水电工程设施、航运及海上正常作业带来影响，甚至威胁沿岸人民的生命安全与水工建筑物安全，冰层厚度、冰的力学强度是判断冰对水工建筑、设备安全影响程度最直观的物理参数。目前对冰层厚度、冰下水位的监测多数是依赖人工进行，缺少自动监测的时间序列数据，也影响到提高冰凌预报的水平。此外，实现冰的力学强度的自动检测也一直处于研究中。资助本课题的国家基金项目正是针对这些问题进行深入研究，从空气、冰与水的物理特性研究入手对冰的厚度测量和冰的力学强度进行理论与试验研究。为了对冰的物理参数进行采集分析，给后续实验提供可靠的实验数据，参考国家基金项目的研究目标，本课题设计、研制了冰层内部物理参数综合试验装置，利用该装置可以同时测量冰层内部常用的三种物理参数(电阻值、电容值和温度值)，也可以应用于对冰层厚度的检测。　　 通过学习基于空气、冰和水的物理特性差异实现冰层内部物理状态自动检测的原理，在基于CAV444．的电容式冰厚传感器的基础上进行改进，设计研制了冰层内部物理参数综合试验装置。通过多次实验，对采集的物理参数数据进行分析比较，找出了物理参数在冰层内部的一些变化规律，为国家基金项目研究任务的完成及对冰的力学强度的更深层次的研究提供了实验数据和资料。　　 结合冰层内部物理参数综合试验装置的设计与研制，论文对以下内容进行了系统的研究探讨：　　 1)通过查阅大量资料，对国内外冰层检测技术的现状进行了详细的分析、研究和比较。　　 2)研究探讨了基于空气、冰和水的物理特性差异实现冰层内部物理状态自动检测的原理。　　 3)结合国家基金项目研究任务和工程应用的需求，在实验室现有的冰层厚度检测系统基础上，改进并设计了冰层内部物理参数综合试验装置。　　 4)完成了冰层内部物理参数综合试验装置的软、硬件设计任务。包括：　　 传感器部分的结构设计，硬件电路设计，所需元器件的选择和运用：数据处理部分的结构设计，硬件电路及软件程序设计。　　 5)运用冰层内部物理参数综合试验装置在实验室进行了多次实验，对采集到的数据进行归类、分析和比较，为本课题的后续研究提供了数据参考和依据。　　 通过对实验数据和设各运行情况的分析表明，冰层内部物理参数综合试验装置为国家基金项目的前期研究提供了专用的实验设备，通过采集的数据完成初期的实验研究，为后续的深入研究奠定了基础。