对流层探测分为折射率测量和水汽凝结物测量两类。前者包括温度、湿度、压强、折射率、湍流和层结等的测量;后者包括云、雾,特别是降水的测量。对流层探测数据是对流层电波传播研究的物理依据。在研究光线在大气中传播时,大气的折射率是个重要参数。在一些可预测或不可预测的动态条件下,由于许多变量经常变化,因此空气的折射率非常复杂。主要受天文学观察的影响,早在1700年就开始了相关研究。例如,由于大气折射率的变化会产生不同折射,再加上观察波长的不同,将导致物体在望远镜焦平面上的不同位置成像。在温度为T= 15℃、大气压力为P = 760mmHg 且空气中包含CO2时,有,式中:n为折射率; λ为真空中的波长。因此,测量腔体谐振频率的变化,就可以确定折射率的变化。有的折射率仪用空气电容器作为敏感元件。各地地面折射率、地面以上1千米以及100米以内的折射率梯度的短期平均值及其分布,一般可利用常规气象台、站的地面温度、湿度、压强记录和探空数据求得。但精细的折射率结构及其变化则需要进行专门测量才能获得。测量有直接测量和遥感两类方法。