机翼结冰是飞机飞行中的重大安全隐患,历史上已造成众多严重事故。结冰探测器作为检测飞机结冰状态的仪器,对防除冰系统有效除冰保证飞行安全具有十分重要的意义。对于部分航空企业,需要更加精确地检测结冰的状态,保证其在薄冰状态或积冰速率不高时就能启动除冰系统,并且安装在机翼时能尽可能减小对空气动力学性能的影响。然而目前的结冰探测器主要功能是检测是否结冰,或者因需要突出于机身安装而影响了空气动力学性能而无法满足需求。针对这一问题,本文设计了一种基于电容和阻抗的双参量平膜式机翼结冰探测系统,实现对飞机常见冰型（明冰、霜冰、混合冰）的识别和冰厚的精确检测。首先采用有限元仿真的方法设计了适用于薄冰探测的平面电极传感器;然后使用设计的集成化系统在实验室进行制冰实验,得到了三种冰型;最后研究了在温度影响下的冰增长过程中的电容与阻抗频谱特性,根据其响应的特征,建立了KNN分类模型和神经网络回归模型。系统经过风洞验证,能够有效识别冰型并表征冰厚。本文主要的三个工作如下:1.根据冰与空气的介电差异和冰的等效电路,分析了不同冰型的差异和冰厚变化下的介电特性差异,设计了基于感应电场检测介电特性的平面电极,并通过有限元仿真讨论了不同电极及其结构参数对性能指标的影响,最终确定了一种适用于薄冰探测的矩形插指电极结构。2.设计了平膜式机翼结冰探测系统,使用矩形插指结构作为传感器电极,由电容检测模块、阻抗检测模块、温度检测模块组成采集电路,实现了对冰的电参数检测。在步入式低温室进行制冰实验,得到了三种冰型在不同温度下增长（0～2.5 mm）中的电容与阻抗谱响应,电容随冰厚增长至2.5 mm后趋平,阻抗谱由低频至高频下降,数值受冰厚影响,结果与理论和仿真吻合较好,并在高低温交变试验箱与冰风洞中进行了验证。3.分析了实验中得到的电容与阻抗谱响应的特征,最终使用在步入式低温室得到的阻抗谱作为数据库样本建立KNN分类模型,并使用冰风洞实验数据进行了验证,证明了分类结果的准确性。使用在步入式低温室得到的电容和对应的温度作为神经网络的输入建立冰厚回归模型,并对模型进行误差验证,测试误差在[-0.2 mm,+0.2 mm]概率为84%,初步验证了系统用于薄冰检测的可行性。