本论文是在国家自然科学基金项目“冰层厚度传感器及其检测方法的研究”(60672028)资助下进行的一项应用基础研究。利用空气、冰与水的电阻率差异的原理进行冰层厚度测量的传感器参加了第21、22次南极科学考察海冰观测项目。通过分析大量的海冰观测数据,我们发现利用电阻率差异测量冰层厚度对海冰和空气的上界面的判断比较精确,但是对于海冰和海水混合物的下界面判断不明显,误差较大。所以,在此基础上提出了利用空气、冰与水的电阻、温度特性差异进行冰情检测的新方法,减小对下界面的判断误差。同时,当气温与冰温相差较大时,可以用温度差异来判断上界面,提高上界面的测量精度,实现多参数的融合检测。以便帮助我们分析冰层厚度、冰下水位、冰层内部的性状,从而帮助我们预测冰层变化趋势,进行冰情测报。因而本项目的研究具有重要的科研和实际应用价值。本文在作了大量的初期机理实验后,通过对室内和室外的实验数据分析找到空气、冰与水的电阻、温度特性差异,为传感器的制作提供了理论基础。通过分析比较市场上各种温度传感器的特性,选择了数字温度传感器DS18B20来实现冰层温度梯度的检测。它的精度高、体积小、测量电路简单、可实现多点测量、价格低,而且可以在低温下可靠工作,能够满足本系统的要求,还可推广应用于一般小范围低温区域内的多点温度测量。在完成论文的过程中,基于空气、冰与水的电阻、温度特性差异设计制作了测量电阻值和温度值的实验室模型,实现了数据的自动采集与存储,节省了大量的人工操作。通过软件的方法实现用温度的变化来控制数据的采集与存储,改变了以前的定时采集存储数据的思路。使获得的数据比较合理,可用性强。进行了大量的实验室低温数据采集存储实验,结合实验中出现的问题进行了深入的理论分析。在实验模型的基础上设计制作了新的冰层厚度传感器,传感器的外型、选材、结构方面作了多项该进。模拟实际工作环境,对新的冰层厚度传感器进行了低温仿真实验,获得了大量的实验数据,为传感器性能的改进提供了科学理论和实践依据。新研制的冰层厚度传感器通过对冰层的多参数(电阻,温度)融合检测,测量精度与可靠性得到很大的提高,尤其是对下界面的区分比较明显,已经在第24次中国南极科学考察中实际使用,同时也为冰层厚度测报系统的进一步深入研究提供了新的理论依据和可供参考和借鉴的模式。